JPS5916195B2 - 空気分離による酸素の製造法 - Google Patents

空気分離による酸素の製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は鞘部によって空気から酸素を分離することに
関し、もつと詳細に述べると仕込み空気から水蒸気と炭
酸ガスを除去するための逆転式熱交換器と共に非断熱的
な空気分別系を使用して空気から酸素を分離するための
改良された方法に関する。
空気から酸素と窒素を製造する先行技術に於いて炭酸ガ
スと水蒸気は米国特許３５９４９８３号によって例示さ
れる様に分子ふるいの様な外部手段によって仕込み空気
から除かれていた。
しかしながら、この目的に使用される分子ふるいはかさ
ばり重く比較的高価である。
空気分離によって窒素を製造するための米国特許３５０
８４１２号中では酸素に富んだ蒸気と窒素と向流の熱交
換関係で圧縮空気が再生式の冷却器中で冷却される。
仕込み空気から炭酸ガスと水蒸気を除去するための最も
経済的な方法は再生式の熱交換器の表面上に固形でＣＯ
２と水蒸気を沈着させることであり、そして入って来る
仕込み空気と低圧窒素排流の間で流れの通路を逆転する
ことによってこれらの汚染物が熱交換器の表面を離れて
蒸気相中に昇華せしめられる。
しかしながらその様な再生的熱交換器は一般に例えば約
１０気圧程度の高い仕込み空気圧で使用されていた。
仕込み空気の圧力を好ましくは約３気圧又はそれ以下に
減少させることによって電力消費を出来るだけ減少させ
ながら鞘部することにより空気から酸素を分離するため
の方法及び装置を提供することが本発明の目的である。
もう一つの目的は３気圧又はそれ以下の圧力で仕込み空
気から水蒸気と炭酸ガスの除去を実行するための逆転式
熱交換器を使用することである。
もう一つの目的は約３気圧を越えない空気仕込み圧力を
維持しながら炭酸ガスと水蒸気の除去のため空気分別装
置と共に逆転式熱交換器を使って空気から酸素を分離す
ることを行なうことである。
もつと他の目的は逆転式熱交換器を利用する上記の方法
と装置を使用する空気精製を維持しながら液体及びガス
状酸素生成物の両方の製造を可能にすることである。
空気を分離するための微分蒸溜を使用してアメリカ合衆
国特許３５０８４１２号に開示されている型の方法に於
いて逆転式再生器を使用する供給空気からＣＯ。
デ水蒸気汚染物を搬び去る窒素に富んだ排流の能力は２
つの因子に依存することがわかつ弯即ち入って来る空気
と窒素に富んだ排流の間の圧力差と（２）これら２つの
流れの間の温度差によることが見出された。
仕込み空気圧力が減少し、その結果エネルギー消費がよ
り低くなるにつれ、熱交換器の冷たい方の端での上記２
つの流れの間の温度差がＣＯ２と水蒸気の除去を可能に
するのにより臨界的になる。
仕込み空気の圧力が減少せしめられるにつれ、仕込み空
気と排流の、逆転式再生器の冷た（・方の端に於ける温
度差が極めて注意深（調節されねばならない。
このことはとりもなおさず、仕込み空気と帰りの窒素排
流及び酸素生成物流の間の温度差が極めて小さい、即ち
３気圧で１．７℃（３Ｒ）である様に分別系の帯域内の
熱及び質量移動の関係が極めて注意深く定められること
を必要とする。
本発明によると空気からの酸素の製造は空気を例えば約
３気圧に圧縮し窒素排流との熱交換関係で圧縮仕込み空
気を逆転式熱交換器の交互の通路に通し、それによって
仕込み中の水蒸気とＣＯ２を熱交換器通路の表面上で氷
らせるこ午によって実施される。
低圧窒素排流が仕込み空気通路を経て流れる様に流れを
逆転することによって、これはＣＯ２と水蒸気の昇華と
蒸発を起こす。
好ましい運転では仕込み空気の一部分が逆転式熱交換器
中の中間点で抜き出され、分子ｆｌＪ！置の下部で更に
冷却さる。
熱交換器を通過する主空気流は分別装置を出る冷却され
た仕込み空気と混合され、生じた混合物は微分黒部を実
施するため非断熱分別装置の第一分別帯を通じて仕込ま
れ、それによって酸素に富んだ液体が凝縮せしめられ、
仕込み空気圧力、例えば約３気圧で運転している上記の
様な最初の（第１の）分別帯から抜かれ、窒素は塔頂物
として抜かれる。
酸素に富んだ液は圧力が約１気圧に減少され、第一分別
帯域と熱交換関係にある第二の低圧分別帯域に供給され
、そこでは酸素に富んだ液体は部分的に蒸発され、比較
的純粋な酸素の液状塔底生成物が得られる。
第２低圧帯域中の液体の部分的蒸発は高圧帯域に於ける
液の分縮の助けをする。
第１高圧帯域の塔頂から抜かれる窒素はタービンを通し
て膨張され分別帯域と向流熱交換関係で通過させられ、
それによって最初の分別帯域中で酸素に富んだ液の分縮
に対して必要な付加的冷却を与える。
低圧分別帯域の底部から抜かれる比較的純粋な酸素液体
は、液体としてか、又は分別装置の第一分別帯域に導入
される空気仕込みの僅かな部分の分縮によって蒸発され
るかのいずれかにより、系から抜出されうる。
分別装置の熱交換通路を最終的に出る排窒素流は逆転式
熱交換器の逆転通路を通される。
ガス状酸素生成物の流れは逆転式熱交換器の別個の非逆
転通路を通される。
分別器の過程は排窒素流と酸素生成物流の両方と逆転式
熱交換器の冷たい方の端に於ける仕込み空気との間にた
だの約１．７℃（３Ｒ）の温度差がある様に実施される
。
一方本発明者の上記特許３５０８４１２号の方法で窒素
は仕込み空気の露点下およそ５．６℃（１０Ｒ）で再生
式冷却器に入る。
その上沈でんした炭酸ガスと水蒸気の完全な昇華を行な
うため熱交換器の逆転通路を通る充分な定量の排窒素ガ
スがある限り、酸素といくらかの量のガス状窒素の両方
を純粋生成物として抜き出すために系を変更しうる。
窒素と酸素の両方が生成物として抜かれる時の排流の容
量は仕込み空気流の全容量の５０係より多くなげればな
らない。
逆転式再生式熱交換器中の中間点で除かれる仕込み空気
のその部分は交換器の上流の点又はその冷たい方の端上
で交換器から出され、それによって熱交換器の冷たい部
分に於ける質量の不均衡をつくり出す。
これは熱交換器の冷たい方の端での温度ピンチ（△Ｔ）
を造り出し、それによって排窒素と仕込み空気通路が逆
転されて排流が以前仕込み流によって占められていた通
路を通ることが出来るようにされる時、仕込みから固形
のＣＯ２が完全に昇華することを確実にする。
これに反し、例えば上記特許３５０８４１２号の場合の
様に８気圧の程度のより高い仕込み圧力を使用する時は
、再生的冷却器を通る仕込み空気と分離された流の間の
温度差は逆転的交換器が働（ためには４．４℃（８Ｒ）
以下でなければならない。
もし入って来る空気流と窒素生成物及び酸素に富んだ排
流の間の逆転的再生器の冷たい方の端に於ける温度差カ
ミ、上記特許の方法を使って３気圧の仕込み圧力で運転
している時に、１．７℃（３Ｒ）より大きいならば、排
流は再生器をつまらせうるＣＯ３をひろいあげて除くこ
とをしないであろう。
これらの関係は図面の第１図に図解されている。
本発明によって空気から酸素を分離する方法は基本的に
次のことからなる。
水蒸気とＣＯ２を含んでいる仕込み空気を比較的低圧に
圧縮し、 圧縮された仕込み空気流を逆転式熱交換器の第１の通路
に、上記熱交換器の第２の通路を通る窒素の排流と熱交
換関係に於いて通過させ、それによって仕込み空気中の
水蒸気とＣＯ３を上記第１熱交換器通路の表面上で氷結
させ、 ２つの流れを逆転させ、それによって窒素排流を上記第
１の通路を通して流し、上記仕込み空気流を上記第２の
通路を通して流し、上記水蒸気と上記ＣＯ２の昇華又は
蒸発を起こさせ、 この周期の終りに、圧縮仕込み空気流が上記の第１の通
路を通り、窒素の排流が上記の第２の通路を通る様に再
び２つの流れを逆転させ、且つ予め決められた間隔でこ
の周期を繰返し、 熱交換器中の中間点で仕込み空気流の一部を抜き出し、 分別装置内の熱交換関係で仕込み空気の上記抜き出した
部分を更に冷却し、 上記熱交換器の冷たい方の端から上記冷却された仕込み
空気の残りを完全にその中を通した後抜き出し、 上記更に冷却された仕込み空気の部分と上記抜き出され
た残りの冷却された仕込み空気流を混合し、 上記冷却された仕込み空気混合物を上記分別装置中の第
１分別帯域中を通し、それによって酸素に富んだ液体を
凝縮させ、窒素の塔頂物をつくり、上記第１分別帯域か
ら上記酸素に富んだ液体を抜き出し、 上記抜き出した酸素に富んだ液体を低圧に減圧し、 上記減圧された液体を下方に向けて上記分別装置中の第
２の分別帯域中に通し、それによって窒素蒸気を生成さ
せ酸素に富んだ液状生成物をつくり、 上記第２の分別帯域から生成物として上記酸素に富んだ
液体を抜き、 上記第１分別帯域からの塔頂窒素を仕事膨張させ減圧で
冷却された窒素を排出させ、 上記冷却された仕事膨張された窒素を、上記第２の分別
帯域と熱交換関係で上記分別装置中の通路を通過させそ
して上記帯域から熱を抜き取り、上記分別装置中の上記
の最後に述べた通路から上記の窒素を抜き取り、上記の
抜き取られた排窒素流を上記の熱交換器の冷たい方の端
中へ逆転式熱交換器の上記の第１と第２の通路の１つを
経て上記の様にして通し、 上記逆転式の熱交換器中の上記の熱交換と上記の分別装
置中の分別を、上記熱交換器の冷たい方の端に入る排窒
素流と熱交換器の冷たい方の端から抜き出される冷却さ
れた仕込み空気流の間にほんの小さい温度差しかない条
件下で実施すること。
第２分別帯域から抜かれる酸素に富んだ液状生成物の少
なくとも一部分がガス状酸素として回収される場合、仕
込み空気混合物は第１分別帯域の通過前に酸素に富んだ
生成物のその様な部分との熱交換関係で更に冷却され、
その様な生成物からのガス状酸素の蒸発を起こす。
その様なガス状酸素は次いで逆転式熱交換器の第３通路
中を、仕込み空気流との熱交換関係で通過させ得る。
図面の第２図を参照するに１０で約３気圧に空気を圧縮
し、１２で環境温度近くに冷却し、遊離した水を１４の
分離器中で分ける。
空気仕込みはついで逆転弁１６を経て全体を１８で示す
逆転式再生熱交換器に入る。
この逆転弁１６は３つの単位Ａ、Ｂ及びＣかもなる逆転
式再生式熱交換器１８の２つの通路２０と２２に接続さ
れている。
熱交換器は仕込み空気用熱交換通路２０と排窒素用熱交
換通路２２を、そして又酸素生成物用の熱交換通路２４
を含んでいる。
以後もつと充分に記載する２６の様な逆止弁組立体と共
に逆転弁１６は通路２０中で３気圧の仕込み空気を通路
２２中の１気圧である窒素の排流とともに通路を交互に
変えさせる。
２０中の仕込み空気が２２の窒素排流及び２４中の酸素
生成物と向流熱交換で冷却されるにつれ、水蒸気とＣＯ
２は熱交換通路２００表面で氷結される。
予め定めた時間例えば７分３０秒の後で逆転弁１６が作
動して仕込み空気を前に窒素排流で占められていた通路
２２へ向は且つ低圧窒素排流は以前は空気流で占められ
ていた通路２０を経て流れ、ＣＯ２と水蒸気の氷結法で
んを昇華し蒸発させる。
典型的な工場に於いては完全な周期が各１５分毎に起る
様に熱交換器が設計される。
仕込み空気の一部分例えば４容量係が約−１６３’Ｃ（
１９８Ｒ）の温度でタップ点（出し口）２８で熱交換器
から抜かれ、逆止弁２６を経てＣＯ２の最後の痕跡まで
除くためにシリカゲル、木炭、又は分子篩を含み得るゲ
ルトラップ３０を通され、空気は次いで更に互いに密接
して熱交換関係にある高圧蒸発帯４４と低圧蒸発帯５２
を有する分別装置３３の熱交換通路３２中で更に冷却さ
れ、およそ３気圧で一１７５℃（１７６Ｒ）で３４のと
ころで出る。
通路３２は低圧蒸発帯域５２の底の部分と熱交換関係で
のびている。
空気仕込みの残りは更に熱交換器１８の単位Ｃの通路２
０で更に冷却され約−１７５℃（１７６Ｒ）で３６に出
る。
３４の空気の流れを空気仕込み３６と混合し、混合物を
ライン３８を経て酸素生成物蒸発器４０の熱交換通路３
９斜通して仕込み、ここで仕込みの小部分は以下更に記
す様に酸素生成物を蒸発させることによって部分的に凝
縮させる。
４２の空気混合物を３気圧で運転している高圧分別帯域
４４の底部に仕込む。
この帯域中でそこテ行われている非断熱的ディファレン
シャル蒸製の結果として酸素に富んだ液を純窒素が４６
の塔頂物として取り去られる迄上方に動いている蒸気か
ら次第に凝縮させる。
酸素に富んだ液を４８で高圧分別帯域の底部から抜き取
り、液レベル調節弁５０によって１気圧に迄減圧し１気
圧で運転している低圧分別帯域５２へ仕込む。
帯域５２に於いて非断熱微分黒部の結果として５４で塔
底物として酸素９５係迄の酸素に富んだ生成物を取り去
るまで窒素に富んだ蒸気を下降液から次第に蒸発させ、
ライン５６を経て生成物蒸発器４０に仕込む。
約−１７７℃（１７３Ｒ）の酸素蒸気が５８に出て通路
２０中の空気仕込みと向流熱交換関係熱交換器１８の冷
たい方の端５９で通路２４に入る。
暖い酸素生成物が６１で熱交換器１８から排出される。
低圧分別帯域５２と熱交換関係にある高圧分別帯域４４
は帯域５２より実質的に短く、帯域５２の高さの中間の
距離だけのびていることが注目される。
高圧分別帯域４４からの４６に抜ける塔頂の窒素は熱交
換通路６０内で約−１７７℃（１７３Ｒ）に暖められ、
まだ３気圧である間に６３でタービン６２に仕込ま札そ
こで窒素の排出圧は１気圧に減少され、その温度は６６
で約−１９４℃（１４２Ｒ）に下げられる。
所望によりタービン６２はコンプレッサー６４によって
負荷され得、これは６１の暖かい酸素の圧力を６５の酸
素生成物に上昇させるのに使用される。
６６に於ける冷窒素蒸気は分別装置３３中の熱交換通路
６８に向けられ、こ又で低圧又は１気圧の分別帯域５２
へ最初に冷却を与え、酸素に富んだ液を分縮する。
この液は帯域５２中を下方に通るが一方はんの少量の酸
素を含んでいるにすぎない窒素は７０で塔頂物として取
り去られる。
この窒素流は窒素タービンの排気６６と混ぜられ、生じ
た排窒素混合物流は更に熱交換器の通路６８中でそれが
一１７７℃（１７３Ｒ，）で７２に出る迄暖められる。
そしてこれは熱交換器１８の冷たい端５９を出る仕込み
空気３６よりも僅か１．７℃（３Ｒ）よりつめたい丈の
熱交換器１８の冷たい端５９で通路２２に入る。
もし液体の酸素が望まれるならば、それは弁１４を経て
ライン５６かも７５で抜かれる。
上記の様に液体酸素が望む生成物であるときは逆転式交
換器の場合には付加的な困難さがある。
再生器に於ける帰りの流れ中の質量の不均衡のため、△
Ｔプロフィル即ち帰りの流れと２８に於けるターホ膨張
機のタップの上流に於ける熱交換器中の空気の仕込みの
間の温度差はもはや一定でなく、空気仕込みの温度が減
少するにつれ△Ｔが増加する。
この現象は生成物として抜かれうる液の量を制限する。
この困難は２８での第一タップよりもより暖かい位置で
の熱交換器中の８０での第二の中間タップを加えること
によって解決される。
仕込み空気の一部は約−１２９℃（２６０Ｒ）で抜かれ
逆止弁８２とゲルトラップ８４を通過後タービン８５を
経て約−１６３℃（１９８°Ｒ）で１気圧に膨張せしめ
られる。
つめたい膨張した空気は次いで逆止弁組立体８６を通り
、交換器中の点８８で、且つ空気が熱交換通路３２を通
過するように抜かれるところである地点２８で排流２２
に入る。
酸素に富んだ液体のみが望まれる場合、冷却された空気
流３４と３６の冷却された空気の仕込み流の３８におけ
る混合物は直接高圧分別帯域４４に仕込まれ、低圧分別
帯域４４からの５４の酸素に富んだ液体はすべて５５の
酸素に富んだ液体生成物として除かれ、酸素に富んだ生
成物は再生的交換器１８の通路２４を通らない。
第３図に示される変型によれば逆転型交換器の単位Ｂと
Ｃ中に設けられた９０と９１で示されるトランブラーパ
ス（トランブラー通路：第３図９０及び９１の熱交換路
で、ゲルトラップ３０にかわって逆転熱交換器で使われ
る。
入って来るすべての空気は第３図Ａ、Ｂ、Ｃ全長にわた
り冷され、水蒸気ＣＯ３は完全に除かれ、精製された仕
込み空気のいくらかは３２人口に望む温度に第１トラン
ブラーパス９１で（例えば１９８ Ｒ）また残りのもの
はタービン８５人口に適した温度（例えば２８２ Ｒ）
に第２トランブラーパス９０であたためられる。
）が２８と８０のエヤーブリードの代りに使用されうる
。
仕込み空気は９２の熱交換器の冷たい方の端で一１７５
℃（１７６Ｒ）に完全に冷却される。
次いで熱交換器通路３２中で冷却されるべき部分は単位
Ｃのトラムプラー通路９１中で一１６３℃（１９８Ｒ）
に暖められる。
タービン８５に仕込まれるべき空気の残りの部分は更に
単位Ｂの第二のトラムプラー通路９０を通過することに
よって更に一１１６℃（２８２Ｒ）に暖められる。
トラムプラー通路はある場合に有用である。
なぜならこれを使うと３０と８４のゲルトラップ及び２
６と８２の逆止弁のいくらかを除くからである。
これは装置と維持の費用を減少させるが欠点はそれが負
荷の変化を能率的に取扱うことができないことである。
従ってトラムプラー通路は一定負荷が維持される場合の
みに使用すべきである。
もし酸素ガスのみが望まれるならば空気流を８０で出し
たり第２のトラムプラー通路９０を使ったりする必要が
なく且つ第２のタービン８５を使うことが必要でない。
第４図に示される変型によると液体窒素還流を低圧分別
帯域５２の上部へ供給することによって分別装置の全酸
素回収を増加する手段が設けられる。
３気圧のい（らかの窒素蒸気がタービン中での膨張に先
立ってライン６１かも抜かれるか代りに直接４６の高圧
分別帯域から抜かれる。
流れ調節弁９４が抜かれる窒素の量を調節し残りはター
ビン６２中で膨張される。
窒素は熱交換器９８を通る９５０通路によってライン４
８中の減圧された酸素に富んだ液体と熱交換関係で凝縮
され、弁９６中で圧力が減少され、還流として直接１０
０の低圧分別帯域の頂部へ供給されるか又は代りに６６
でタービンの排気と混合され、それによって低圧分別帯
域５２の上部に増加された冷却を与える。
この変型の第一の利点はそれが酸素の全回収を増すので
本質的にすべての仕込み空気中の酸素が回収され、ガス
状酸素生成物の製造のための全動力消費を減少すること
であるが、欠点はそれが費用を増し、タービン６２から
利用できる冷却を減少させそれによって液体生成物とし
て回収しうる酸素の量を減少させることである。
従って本発明は幾つかの新規な特色を含んでいる。
これらの特色の一つは逆転式熱交換器１８中の熱交換と
非断熱的ディファレンシャル蒸溜装置３３中の質量移動
帯域が黒部装置を去って行く排窒素流と酸素生成物流の
両方の温度が再生的熱交換器の冷たい方の端の仕込み空
気温度の下はんの僅かの温度即ち１．７℃（３Ｒ）に過
ぎない様になる様に定められる方法である。
このことは仕込み空気と排流の逆転の間排流によって仕
込み空気通路から固形炭酸ガスと水の容易な除去を許す
ことになる。
他の新規な特色は高圧分別帯域と低圧分別帯域を有する
分別装置を系に於いて使用することであるが、この場合
高圧分別帯域から抜かれた酸素に富んだ液体が酸素９５
係迄の酸素に富んだ生成物をつ（る様低圧分別帯域に仕
込まれるものである。
仕込み空気の一部分は低圧分別帯域の低部と熱交換関係
で通過し全仕込み空気混合物は高圧分別帯域へ仕込まれ
る前に酸素に富んだ液体生成物と熱交換関係で通過する
。
高圧と低圧分別帯域の両方からの塔頂窒素流は、高圧分
離帯域からの塔頂窒素流は膨張によって更に冷却されて
いるが、その様な分別帯域中の仕込み空気と熱交換関係
で通過して逆転式熱交換器の冷たい方の端５９に於て入
って来る窒素排気物と酸素生成物流２２と２４及び出て
行く空気仕込み流の間に低い温度差を維持する。
他の新規な特色は液体酸素とガス状酸素生成物又は酸素
ガスのみを製造しながら逆転式熱交換器を使用すること
ができるように本方法を実施することである。
上記のことから本発明は仕込み空気通路中の氷結したＣ
０２と水が熱交換器から容易に除かれる様な工程条件下
で逆転式の再生式熱交換器と一緒に微分蒸溜装置を使用
して空気から酸素を分離するための新規な方法と系を提
供することであることがわかる。
本発明の特別な具体例を例示の目的で記載したが発明の
精神内で種々の変化や変更を行うことができるから本発
明が添付の請求の範囲以外のことにより制限されると考
えられるべきものでないことが了解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は仕込み空気流と窒素排流を含めた分離された流
れとの間の逆転式熱交換器の長手方向に沿った温度差を
示す。 第２図は好ましい運転様式の概略的流れ図を示す。 第２ａ図は生成物として酸素に富んだ液体のみの製造の
ための第２図に図解された系の変形である。 第３図はゲルトラップの代りにトランブラーパスを使用
する逆転式熱交換器を図解する別の変形である。 第４図は全酸素生成物回収を増加するため第１図に図解
された系の更に別の変型である。 １０：空気圧縮機、１２：空気冷却器、１４：水分離器
、１６：逆転弁、１８：逆転式熱交換器Ａ、Ｂ、Ｃ５２
０：熱交換器の通路（空気用）、２２：熱交換器の通路
（排窒素用）、２４：熱交換器の通路（酸素用）、２６
：逆止弁、２８：仕込み空気のタップ点エヤーブリード
、３０ニゲルトラツプ、３２：熱交換通路、３３：分別
装置（高圧蒸発帯４４と低圧蒸発帯５２を有する）、３
４：空気出口、３６：空気出口、３８：パイプライン、
３９：酸素生成物蒸発器の熱交換通路、４０：酸素生成
物蒸発器、４２：空気混合物、４４：高圧分別帯域、４
６：純酸素塔頂物、４８：酸素に富んだ液、５０：調節
弁、５２：低圧分別帯域、５４：塔底物、５６：パイプ
ライン、５８：酸素蒸気出口、５９：熱交換器の冷却端
、６０：熱交換通路、６１：酸素生成物排出口、６２：
タービン、６３：タービン仕込、６４：コンプレッサー
、６５：酸素生成物、６６：冷窒素蒸気タービンの排気
、６８：熱交換通路、７０：窒素塔頂物、７２：熱交換
器を出た排窒素、７４：弁、７５：酸素抜き口、８０：
熱交換器第二中間タップエヤーブリード、８２：逆止弁
、８４ニゲルトラツプ、８５：タービン、８６：逆止弁
、８８：交換器中の点排液２２に入る点、９０ニドラム
プラー、９１ニドラムプラー、９２：熱交換器の冷端、
９４：流れ調節弁、９５：熱交換器通路、９６：弁、９
８：熱交換器、１００：低圧分別帯域の頂部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 水蒸気とＣＯ２を含んでいる仕込み空気を約３気圧
    以下に圧縮し、 逆転式熱交換器の第２の通路を通る窒素の排流と熱交換
    関係に於いて、圧縮された仕込み空気流を逆転式熱交換
    器の第１の通路に通過させ、それによって仕込み空気中
    の水蒸気と００２を上記第１熱交換器通路の表面上で氷
    結させ、 ２つの流れを逆転させ、それによって窒素排流を上記第
    １の通路を通して流し、上記仕込み空気流を上記第２の
    通路を通して流し、上記水蒸気と上記ＣＯ２の昇華又は
    蒸発を起こさせ、 この周期の終りに圧縮仕込み空気流が上記の第１の通路
    を通り、窒素の排流が上記の第２の通路を通る様に再び
    ２つの流れを逆転させ、且つ予め決められた間隔でこの
    周期を繰返し、 熱交換器中の中間点で仕込み空気流の一部を抜き出し、 分別装置内の第２の分別帯域の下部と熱交換関係で仕込
    み空気の上記抜き出した部分を更に冷却し、 上記熱交換器の冷たい方の端から上記冷却された仕込み
    空気流の残りを完全にその中を通した後抜き出し、 上記更に冷却された仕込み空気の部分と上記抜き出され
    た残りの冷却された仕込み空気流を混合し、 上記冷却された仕込み空気混合物を上記分別装置中の第
    １分別帯域中を通し、それによって酸素に富んだ液体を
    凝縮させ、窒素の塔頂物をつくり、上記第１分別帯域か
    ら上記酸素に富んだ液体を抜き出し、 上記抜き出された酸素に富んだ液体を低圧に減圧し、 上記減圧された液体を下方に向けて上記分別装置の中の
    第１の分別帯域と熱交換関係に在る第２の分別帯域中に
    通しそれによって窒素蒸気を生成させ酸素に富んだ液体
    をつくり、 上記第２の分別帯域から生成物として上記酸素に富んだ
    液体を抜き、 上記第１分別帯域からの塔頂窒素を仕事膨張させ減圧で
    冷却され仕事膨張された窒素を排出し、上記冷却され仕
    事膨張された窒素を上記第２の分別帯域上部と向流熱交
    換関係で上記分別装置中の通路を通過させそして上記帯
    域から熱を抜き取り、 上記分別装置中の上記の最後に述べた通路から上記の窒
    素を抜き取り、そして上記の抜き取られた排窒素流を上
    記の熱交換器の冷たい方の端中へ逆転式熱交換器の上記
    の第１と第２の通路の１つを経て上記の様にして通し、 上記逆転式の熱交換器中の上記の熱交換と上記の分別装
    置の中の分別を、約３気圧以下の運転圧力に於て上記熱
    交換器の冷端に入る排窒素流と熱交換器の冷端かも抜き
    出される冷却された仕込み空気流の間に約１．７℃（３
    Ｒ）のほんの小さい温度差がある丈の条件下で実施する
    ことからなる空気から酸素を分離する方法。 ２ 水蒸気とＣ０２を含んでいる仕込み空気を約３気圧
    以下に圧縮し、 圧縮された仕込み空気流を逆転式熱交換器の第１の通路
    を、上記熱交換器の第２の通路を通る窒素の排流と熱交
    換関係に於て通過させ、それによって仕込み空気中の水
    蒸気とＣＯ２を上記第１熱交換器通路の表面上で氷結さ
    せ、 ２つの流れを逆転させ、それによって窒素排流を上記第
    １の通路を通して流し、上記仕込み空気流を上記第２の
    通路を通して流し、上記水蒸気と上記ＣＯ２の昇華又は
    蒸発を起こさせ、 この周期の終りで、圧縮仕込み空気流が上記の第１の通
    路を通り、窒素の排流が上記の第２の通路を通る様に再
    び２つの流れを逆転させ、且つ予め決められた間隔でこ
    の周期を繰返し、 上記の冷却された仕込み空気流を上記交換器の冷たい方
    の端からその中を完全に通過させた後抜き出し、 冷却された仕込み空気流の一部分をトラムプラーバスを
    経て通し逆転式交換器を通じて戻し、上記トラムプラー
    パスからの仕込み空気流の上記の部分の少なくとも一部
    分を上記熱交換器の中間点で抜き出し、 分別装置の内での熱交換関係で仕込み空気の上記抜き出
    された一部分を更に冷却し、 上記冷却された仕込み空気流の残りを上記熱交換器の冷
    たい方の端から熱交換器中を完全に通した後抜き出し、 仕込み空気の上記更に冷却された部分と冷却された仕込
    み空気流の上記抜き出された残りを混合し、 上記冷却された仕込み空気混合物を上記分別装置中の第
    １分別帯域中を通しそれによって酸素に富んだ液体を凝
    縮させ窒素塔頂物をつ（す、上記第１分別帯域から上記
    酸素に富んだ液体を抜き取り、 上記抜き取られた酸素に富んだ液体を低圧に減圧し、 上記減圧された液体を下方に向けて、上記の分別装置中
    の第１の分別帯域と熱交換関係に在る第２分別帯域中に
    通しそれによって窒素蒸気を生成させ酸素に富んだ液体
    をつくり、 上記酸素に富んだ液体を生成物として上記第２の分別帯
    域から抜き出し、 上記第１分別帯域からの窒素塔頂物を仕事をさせて膨張
    させ、冷却され仕事をして膨張させた窒素を減圧で排出
    させ、 上記冷却され仕事をして膨張させられた窒素を上記第２
    分別帯域と向流熱交換関係で上記分別装置中の通路を通
    過させ上記帯域から熱を抜き取り、上記分別装置中の上
    記の最後に述べた通路から上記の窒素を抜き取り、上記
    の抜き取られた排窒素流を上記の熱交換器の冷たい方の
    端中へ逆転式熱交換器の上記の第１と第２の通路の１つ
    を経て上述の如く通し、 上記逆転式の熱交換器中の上記の熱交換と上記の分別装
    置の中の分別を、約３気圧以下の運転圧力に於て、上記
    熱交換器の冷たい方の端に入る排窒素流と熱交換器の冷
    たい方の端から抜き出される冷却された仕込み空気流と
    の間に約１．７℃（３Ｒ）のほんの小さい温度差がある
    にすぎない条件下で実施することからなる空気から酸素
    を分離する方法。 ３ 水蒸気とＣＯ２を含んでいる仕込み空気を約３気圧
    以下に圧縮する手段 第１と第２の通路を含む逆転式熱交換器 仕込空気流中の水蒸気とＣＯ２が熱交換器の通路の一方
    の表面に氷結し、第１の通路から第２の通路への仕込空
    気流の流れ、及び上記第２の通路から上記第１の通路へ
    の窒素排流の流れを逆転することによって昇華及び蒸発
    される様な、熱交換器中の第１の通路から第２の通路へ
    そしてその逆の第２の通路から第１の通路へ仕込空気の
    流れを交互に逆転させるための弁手段であって、予め決
    められた間隔でサイクルを繰返すように作用する弁手段
    、 交換器中の中間点で仕込み空気の流れの一部を抜き出す
    手段、 上記抜き出された仕込み空気の流れを通す逆止弁、 第１分別塔と第２分別塔を含んでいる分別装置、仕込み
    空気の上記抜き出された部分を更に冷却するため上記第
    ２分別塔の低部と熱交換関係で仕込み空気の上記抜き出
    された部分を通過させる手段、 上記冷却された仕込み空気流の残りを上記熱交換器の冷
    たい方の端からその完全な通過後抜き出す手段、 上記更に冷却された仕込み空気の部分と上記冷却された
    仕込み空気流の抜き出された残りを混合する手段、 上記冷却された仕込み空気混合物を上記第１の分別塔に
    通し、それによって酸素に富んだ液体を凝縮させ、窒素
    塔頂物をつ（る手段、 上記酸素に富んだ液体を上記第２分別塔中抜き出す手段
    、 上記抜き出された酸素に富んだ液体を低圧に減圧する手
    段、 上記減圧された液体を下方に向けて上記第１分別塔と熱
    交換関係に在る上記第２分別塔に通し、それによって窒
    素蒸気を生成させ、酸素に富んだ液体をつくる手段、 上記酸素に富んだ液体を生成物として上記第２分別塔か
    ら抜き出す手段、 仕事膨張機、 上記第１分別塔からの窒素基・頂物を上記仕事膨張機に
    通し、冷い仕事膨張させられた窒素を減圧で排出する手
    段、 上記第２分別塔中の通路手段、 上記冷却された仕事膨張させられた窒素を上記第２の分
    別塔と熱交換関係で上記最後に述べた通路手段中を通す
    手段、 上記最後に述べた通路からの窒素を抜き取り、この抜き
    取られた窒素を窒素排流として上記熱交換器の冷却され
    た端中へ上述の如く逆転式熱交換器の上記第１と第２の
    通路の一つを経て通す手段からなる、 空気から酸素を分離する装置。
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