KR100308080B1 - 저순도 산소 및 고순도 질소를 제조하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

저순도 산소 및 고순도 질소를 제조하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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패트릭 보나퀴스트 단테
마리 사탄 수잔
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조안 엠. 젤사 ; 로버트 지. 호헨스타인 ; 도로시 엠. 보어
프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 상승된 압력에서 저순도 산소 및 고순도 질소를 제조하기 위한 이중 칼럼 저온 정류 시스템에 관한 것으로서, 상기 정류 시스템에서는 고압 칼럼으로부터 질소 부화 증기가 터보팽창되고, 저압 칼럼 내부로 통과되기 이전에 저압 칼럼 중간 액체에 대해 응축된다.

Description

저순도 산소 및 고순도 질소를 제조하기 위한 방법 및 장치{A METHOD FOR PRODUCING LOW PURITY OXYGEN AND HIGH PURITY NITROGEN AND AN APPARATUS THEREFOR}
본 발명은 공기의 극저온 정류에 관한 것이며, 특히 산소 및 질소를 제조하기 위한 공급 공기의 극저온 정류에 관한 것이다. 이는 상승된 압력에서 저순도 산소와 고순도 질소를 제조하기에 특히 유용하다.
일부 산업상 적용예에서, 저순도 산소와 고순도 질소를 모두 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 유리 제조에 있어서, 유리 제조 재료를 가열하고 용융시키는데 산소 연료 연소에 저순도 산소가 사용되는 반면 용융된 유리용 비활성 대기로 고순도 질소가 사용된다. 더욱이, 때때로 산소 및 질소는 상승된 압력에서 모두 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 저순도 산소와 고순도 질소 모두를 효과적으로 제조할 수 있는 저온 정류 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상승된 압력에서 저순도 산소와 고순도 질소 모두를 효과적으로 제조할 수 있는 저온 정류 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 또 다른 목적은 본 명세서를 판독함으로써 당업자들에게는 명확해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 바람직한 실시예의 개략도.
도 2는 바닥 재가열기 및 중간 열교환기로 통과된 질소 농후 증기가 고압 칼럼의 다른 위치로부터 취해지는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예의 개략도.
도 3은 고압 칼럼이 바닥 재가열기를 갖는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예의 개략도.
도 4는 일부 고순도 산소가 보조 칼럼을 사용하여 제조되는 본 발명의 바람직한 실시예의 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 주 열교환기 2 : 서브냉각기
10 : 고압 칼럼 11 : 저압 칼럼
30 : 터보팽창기 31 : 압축기
저순도 산소 및 고순도 질소를 제조하기 위한 방법은 (A) 공급 공기를 고압 칼럼으로 통과시키고, 상기 고압 칼럼내의 공급 공기를 저온 정류에 의해 질소 농후 증기와 산소 농후 액체로 분리시키는 단계와, (B) 산소 농후 액체를 저압 칼럼으로 통과시키는 단계와, (C) 제 1 질소 농후 액체를 제조하기 위해 저압 칼럼의바닥으로부터 공급되는 유체와의 간접 열교환으로 질소 농후 증기의 제 1 부분을 응축시키고, 제 1 질소 농후 액체를 저압 칼럼으로 통과시키는 단계와, (D) 제 2 질소 농후 액체를 제조하기 위해 상기 질소 농후 증기의 제 2 부분을 터보팽창시키고 상기 저압 칼럼의 바닥위로부터 공급되는 유체와의 간접 열교환으로 인해 상기 터보팽창된 제 2 부분을 응축시키고, 제 2 질소 농후 액체를 저압 칼럼으로 통과시키는 단계와, (E) 저압 칼럼으로 통과된 유체를 저온 정류에 의해 질소 농후 유체와 산소 농후 유체로 분리시키는 단계와, 그리고 (F) 저압 칼럼으로부터 공급되는 산소 농후 유체를 저순도 산소 생성물로 재생시키고 적어도 하나의 칼럼으로부터 공급되는 질소 함유 유체를 고순도 질소 생성물로로 재생시키는 단계를 포함하고 있다.
본 발명의 또 다른 실시 양태에 있어서, 저순도 산소 및 고순도 질소를 제조하기 위한 장치는 (A) 제 1 칼럼, 제 2 칼럼, 및 공급 공기를 상기 제 1 칼럼으로 제공하기 위한 수단과, (B) 상기 제 1 칼럼의 하부로부터 공급되는 유체를 상기 제 2 칼럼으로 통과시키기 위한 수단과, (C) 상기 제 2 칼럼용 바닥 재가열기, 상기 제 1 칼럼의 상부로부터 공급되는 유체를 상기 바닥 재가열기 내부로 통과시키기 위한 수단, 및 상기 바닥 재가열기로부터 공급되는 유체를 상기 제 2 칼럼으로 통과시키기 위한 수단과, (D) 터보팽창기, 및 상기 제 1 칼럼의 상부로부터 공급되는 유체를 터보팽창기에 통과시키기 위한 수단과, (E) 상기 제 2 칼럼용 중간 열교환기와, 터보팽창기로부터 공급되는 유체를 상기 중간 열교환기 내부로 통과시키기 위한 수단, 및 상기 중간 열교환기로부터 공급되는 유체를 상기 제 2 칼럼으로 통과시키기 위한 수단과, 그리고 (F) 상기 제 2 칼럼의 하부로부터 저순도 산소 생성물을 재생시키기 위한 수단, 및 상기 제 1 및 제 2 칼럼의 적어도 하나의 칼럼의 상부 부분으로부터 고순도 질소 생성물을 재생시키기 위한 수단을 포함한다.
상기 명세서에서 사용되는 용어 "트레이(tray)"는 평형 단계에서는 필요하지 않은 접촉 단계를 의미하며, 하나의 트레이와 상응하는 분리 성능을 가진 패킹재와 같은 다른 접촉 장치를 의미한다.
상기 명세서에서 사용되는 용어 "평형 단계"는 증기-액체 접촉 단계를 의미하며 이 단계에서 증기 및 액체는 예를 들어, 100% 효율을 갖는 트레이 또는 하나의 이론판과 상응하는 높이(HETP)의 패킹 요소와 같은 물질 전달 평형 상태에 놓인다.
상기 명세서에서 사용되는 용어 "공급 공기"는 주위 공기와 같은 주로 질소와 산소로 이루어지는 혼합물을 의미한다.
상기 명세서에서 사용되는 "저순도 산소"는 50 내지 98.5 몰%의 범위내의 산소 농도를 갖는 유체를 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 "고순도 산소"는 98.5 몰% 이상의 산소 농도를 갖는 유체를 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "칼럼"은 증류 또는 분류 칼럼 또는 구역 즉, 접촉 칼럼 또는 구역의 증류를 의미하며 액상 및 기상은 칼럼 내에 장착된 수직으로 떨어진 일렬의 트레이 또는 판 및/또는 구조를 갖는 패킹재 및 임의의 패킹재에 기상 및 액상의 접촉에 의해서 유체 혼합물의 분리에 효과를 주기 위해 역류식으로접하고 있다. 증류 칼럼에 대한 더 많은 사항은, 뉴욕 맥그로-힐(McGraw-Hill)출판사 알.에이치.페리(R.H.Perry), 씨.에이치.칠톤(C.H. chilton)에 의해 편집된 화학 공학 핸드북 제 5판 13절의 연속 증류 가공을 참고하면 된다. 상기 용어 이중 칼럼은 저압 칼럼의 하단부와 열교환 관계에 놓여진 상단부를 갖는 고압 칼럼을 의미하는데 사용된다. 이중 칼럼에 대한 더 많은 사항은 루헤만(Ruheman)의 통상의 공기 분리, 제 7장, 1949, 옥스퍼드 대학 정기 간행물, "가스 분리" 에 나타나 있다.
증기 및 액체 접촉 분리 공정은 성분의 증기압의 차이에 따라 달라진다. 높은 증기압(또는 더 높은 휘발성 및 낮은 비등)을 갖는 성분은 기상에서 농축되기 쉬운 반면, 낮은 증기압(또는 더 낮은 휘발성 및 낮은 비등)을 갖는 성분은 액상에서 농축되기 쉽다. 부분 응축은 분리 공정이며 이에 따라서 증기 혼합물의 냉각은 기상에서 휘발성 성분을 농축하는데 사용할 수 있으며 그 결과 액상에서 휘발성 성분은 줄어든다. 정류 또는 연속 증류는 연속적인 부분 증발과 기상 및 액상의 환류 처리에 의해 얻어지는 것과 같은 응축을 결합시키는 분리 공정이다. 기상과 액상의 역류 접촉은 단열 상태이며, 이러한 상들 사이의 일체식(단계식)또는 차등(연속식) 접촉을 포함할 수 있다. 혼합물을 분리하기 위해 정류의 원리를 이용하는 분리 공정 배열은 때때로 상호 교환할 수 있는 정류 칼럼, 증류 칼럼 또는 분류 칼럼으로 불려진다. 저온 정류는 150°K 또는 그 이하의 온도에서 적어도 부분적으로 수행된다.
본 명세서에서 사용되어지는 "간접 열 교환"의 의미는 서로 임의의 물리적접촉 또는 유체의 상호 혼합없이 두 유체의 흐름을 열 교환 관계로 이르게 함을 의미한다.
본 명세서에서 사용되어지는 "재가열기"는 칼럼 액체로부터 칼럼 상향 증기를 발생시키는 열 교환 장치를 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 용어중 "터보식팽창(turboexpansion)" 및 "터보팽창기(turboexpander)"는 고압 가스 흐름이 터빈을 통해 가스의 압력과 온도를 감소시켜 냉각을 일으키는 방법 및 장치를 의미한다.
본 명세서에서 사용되어지는 "상부(upper portion)" 및 "하부(lower portion)"은 칼럼의 중간 부분 위 또는 아래의 각각 부분을 의미한다.
본 명세서에서 칼럼을 언급할 때 사용되는 용어 "바닥"은 트레이 또는 패킹재와 같은 칼럼 물질 전달 내부재 아래의 칼럼 단면을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 "바닥 재가열기"는 칼럼의 바닥으로부터 액체를 가열시키는 재가열기를 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 "중간 열 교환기(intermediate heat exchanger)"는 칼럼의 바닥위로부터 액체를 가열하는 재가열기를 의미한다.
본 발명은 도면을 참조로 하여 상세히 기술되어질 것이다.
도 1을 참조하여, 탄소 이산화물 및 수증기와 같은 불순물들을 높은 온도로 가열함으로써 제거되어지는 공급 공기(50)는 주 공급 공기 부분(51)과 승압 공급 공기 부분(52)으로 분할된다. 승압 공급 공기 부분(52)은 압축기(31)를 통과함으로써 60 내지 500 psia의 범위내에 있는 고압으로 압축된다. 이 때 공급 공기 부분은 주 열교환기(1)를 통과하며 반송 흐름과 간접 열교환에 의해 냉각된다. 최종냉각된 주 공급 공기 부분(53)은 60 내지 90 psia 의 범위내의 압력에서 작동하며, 제 2 및 저압 칼럼(11)으로 이루어지는 이중 칼럼 시스템의 부분인 제 1 또는 고압 칼럼(10)내부를 통과한다. 원한다면, 공급 공기 부분은 터보팽창되고 저압 칼럼(11) 내부로 직접 통과된다. 이는 부가적인 냉각을 발생시키고 더 많은 액체 생성물의 제조를 가능하게 한다.
냉각된 승압 공급 공기 부분(54)은 주 열교환기(1)로부터 생성물 보일러(23)를 통과하며, 하단에 상세히 설명되어질 것처럼 액체 저순도 산소가 기화됨을 막기 위해 응축된다. 최종적으로 응축된 승압 공급 공기 부분(55)은 고압 칼럼(10) 내부를 통과하는 부분(56)과 서브냉각기(subcooler)(2)를 통해 차냉각되는 부분(57)으로 분할되어 저압 칼럼(11) 내부로 통과된다.
제 1 또는 고압 칼럼(10) 내부에, 공급 공기는 저온 정류에 의해 질소 농후 증기 및 산소 농후 액체로 분리된다. 30 내지 40 몰 %의 범위내의 산소 농도를 갖는 산소 농후 액체는 고압 칼럼(10)의 하부로부터 회수되고 서브냉각기(2)를 통해 흐름(58) 내부로 통과되며, 반송 흐름과 간접 열교환에 의해 차냉각되며, 제 2 또는 저압 칼럼(11) 내부를 통과한다.
질소 농후 증기는 고압 칼럼(10)의 상부로부터 흐름(59)으로 회수된다. 질소 농후 증기의 제 1 부분(60)은 주 응축기 또는 바닥 재가열기(20)를 통과하며 가열 칼럼(11) 바닥 액체와 간접 열교환에 의해 응축된다. 최종 질소 농후 액체(61)는 저압 칼럼 바닥 재가열기(20) 외부로 통과된다. 액체(61) 부분(62)은 환류와같이 고압 칼럼(10)으로 역으로 통과된다. 액체(61)의 다른 부분(63)은 서브냉각기(3)를 통해 차냉각되며 저압 칼럼(11)의 상부로 통과된다.
질소 농후 증기의 제 2 부분(64)은 냉각을 발생시키기 위해 터보팽창기(30)를 통해 터보팽창되며 최종 터보팽창 흐름(65)은 중간 열교환기(21) 내부를 통과한다. 바람직하게, 1 내지 12 %의 터보팽창 흐름(65)의 소량 부분은 액체이고 나머지는 증기이다. 중간 열 교환기(21)는 물리적으로 저압 칼럼(11)내에 또는 저압 칼럼(11)의 외부에 존재할 수 있다. 중간 열교환기(21)가 물리적으로 저압 칼럼(11) 내에 있을 때 5 내지 30의 평형 단계 이상의 바닥 재가열기(20) 위와, 5 내지 30의 평형 단계 이하의 산소 농후 액체(58)가 칼럼(11) 내부로 통과되는 점 아래에 위치된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 것으로서, 고순도 질소는 상승된 압력에서 재생된다. 상기 실시예에서, 질소 농후 증기의 부분(66)은 고압 칼럼(10)의 상부로부터 주 열교환기(1)를 통해 통과되며, 냉각 공급 공기와 간접 열교환에 의해 데워진다. 작동중인 고압 칼럼의 압력에서 최종적으로 상승된 압력 질소는 흐름(67)에서 상승된 압력의 고순도 질소 생성물로 재생된다. 또한, 터보팽창된 흐름(65)의 일부는 고순도 질소 생성물로 재생된다. 터보팽창기(30)를 통해 터보팽창된 질소 농후 증기의 증가량은 발생된 냉각량을 증가시키고 액체 생성물의 재생을 더 가능하게 한다.
터보팽창된 질소 농후 증기(65)는 저압 칼럼의 바닥위로부터 유체와 간접 열교환에 의해 중간 열교환기(21) 내에서 응축되며, 최종적인 질소 농후 액체는흐름(68)으로 열교환기(21)로부터 서브냉각기(3)를 통해 저압 칼럼(11)으로 통과된다. 바람직하게, 도 1에 도시되어진 것처럼 흐름(68,63)은 저압 칼럼(11) 내부로 통과되는 흐름(69)을 형성하기 위해 결합된다.
저압 칼럼(11)은 고압 칼럼(10)의 압력보다 낮은 압력에서 작동되며 일반적으로 15 내지 30 psia 의 범위내에 있다. 저압 칼럼(11) 내에서, 칼럼으로 통과된 다양한 유체는 저온 정류에 의해 질소 농후 유체와 산소 농후 유체로 분리된다. 질소 농후 유체는 서브냉각기(3,2)와 주 열교환기(1)를 통해 데워진 증기 흐름(70)으로 저압 칼럼(11)의 상부로부터 회수된다. 최종 흐름(71)은 고순도 질소 생성물로 재생된다.
산소 농후 유체는 저압 칼럼(11)의 하부로부터 회수되고 저순도 산소 생성물로 재생된다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 것으로 저순도 산소 생성물은 상승된 압력에서 재생된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 산소 농후 유체는 액체 흐름(72)과 같은 칼럼(11)의 하부로부터 회수된다. 흐름(72)은 압축된 액체 흐름(73)을 생산하기 위해 25 내지 350 psia 의 범위내의 압력에서 액체 펌프(32)를 통한 압력에서 증가된다. 원한다면, 흐름(73)의 부분(74)은 액체 저순도 산소 생성물로 재생될 수 있다. 흐름(73) 내의 압축된 액체 저순도 산소 생성물은 보일러(23) 내부로 통과되며 전술한 바와 같이 응축된 공급 공기와 간접 열교환에 의해 기화된다. 최종적으로 기화된 상승 압력의 저순도 산소 흐름(75)은 냉각 공급 공기에 대해 주 열교환기(1)를 통해 데워지며 최종 흐름(76)은 상승 압력의 저순도 산소 생성물로 재생된다.
도2, 도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다. 동일 요소에는 동일한 부호를 사용하며 하단에 더 상세히 기술되지 않는다.
도 2에 도시된 실시예에서, 터보팽창기(30)를 통과한 질소 농후 증기는 고압 칼럼(10)의 상층 아래로부터 나온 흐름(77)내에서 취해진다. 흐름(77) 내의 질소 농후 증기는 흐름(67)내의 생성물로 재생되는 질소 농후 증기보다 더 많은 양의 불순물을 함유한다. 흐름(77)은 터보팽창기(30)를 통해 통과되며, 전술한 바와 같이 처리된다. 도 2에 도시된 실시예는 생성물로 재생된 질소 부분만이 생성물 수치로 정화될 필요가 있을 일부 상황에서 바람직하다.
도 3에 도시된 본 발명의 실시예는 저압 칼럼이 60 내지 90 psia 내의 범위와 같이 대기압 이상으로 작동될 때 산소 제조에 특히 바람직하다. 상기 실시예에서, 승압 공급 공기 부분(54)은 고압 칼럼(10)의 바닥 재가열기(22) 내부로 통과되며 산소 농후 액체와 간접 열교환에 의해 응축된다. 최종적으로 응축된 공급 공기 흐름(55)은 전술한 바와 같이 처리된다. 산소 농후 유체는 주 열교환기(1)를 통과하며 저순도 산소 생성물로 재생되는 증기 흐름(78)과 같이 저압 칼럼(11)의 하부로부터 회수된다. 고순도 질소 생성물은 저압 칼럼(11)의 상부로부터 취해진다.
도 4에 도시된 본 발명의 실시예는 순도 98.5 몰%를 초과하는 고순도 산소를 제조하는 측면 칼럼(12)을 부가한 도 3에 도시된 실시예와 유사하다. 상기 실시예에서, 산소 농후 액체는 측면 칼럼(12)의 상부 내부에 저압 칼럼(11)의 바닥으로부터 흐름(79)내부를 통과하며, 저온 정류에 의해 저순도 산소 증기로 분리되며, 흐름(80) 내부에 칼럼(12)의 상부로부터 회수되며 바람직하게는 흐름(81)내의칼럼(12)의 하부로부터 회수되고 재생된 고순도 산소 액체 내부에 흐름(78)이 더해진다. 측면 칼럼(12)은 바닥 재가열기(24)에 의해 구동된다. 질소 함유 증기(82)는 고압 칼럼(10)으로부터 재가열기(24) 내부로 통과되며 비등 칼럼(12) 바닥 액체와 간접 열교환에 의해 응축된다. 최종 질소 함유 액체는 흐름(83) 내의 고압 칼럼(11) 내부로 바닥 재가열기(24)로부터 통과된다. 원한다면, 증가된 냉각을 수행하기 위해, 냉각된 주요 공급 공기 부분(53)은 고압 칼럼(10)내부로 통과되기 전에 터보팽창기(33)를 통해 터보팽창된다.
본 발명의 이용함으로써, 저순도 산소 및 고순도 질소를 효과적으로 제조할 수 있으며, 두가지 생성물은 상승된 압력에서 제조될 수 있다. 본 발명의 중간 열교환기는 칼럼의 상부 정류 부분내의 구동력의 변동없이 사이클을 지탱하기 위한 냉각을 수행하기 위해 저압 칼럼의 탈취 단면내에 이용가능한 초과 구동력을 이용한다. 상기 냉각은 고압 칼럼으로부터 질소 농후 증기의 터보 팽창에 의해 제조된다. 상기 냉각은 저압 칼럼내의 중간점 내부로 종래의 상승된 압력 공급 공기 흐름의 팽창으로 수행되어진 냉각으로 치환된다. 그 결과, 고순도 질소의 양은 칼럼 시스템으로부터 회수되며 상승된 압력에서 재생된다. 이는 필요한 자금을 감소시키고 가공의 비가역성을 감소시키며, 종래의 실행으로 가능한 것 이상으로 주어진 작업 입력의 생성물 재생율을 개선시킨다.
본 발명이 임의의 바람직한 실시예와 관련하여 상세히 기술되어졌다 하더라도, 당업자들은 청구범위의 영역내에 본 발명의 또 다른 실시예가 있음을 인지할 것이다.
본 발명은 저온 정류 시스템을 제공하여 저순도 산소와 고순도 질소를 모두 효과적으로 제조할 수 있다.

Claims (10)

  1. 저순도 산소 및 고순도 질소를 제조하기 위한 방법으로서,
    (A) 공급 공기를 고압 칼럼으로 통과시키고, 상기 고압 칼럼내의 공급 공기를 극저온 정류에 의해 질소 농후 증기와 산소 농후 액체로 분리시키는 단계와,
    (B) 산소 농후 액체를 저압 칼럼으로 통과시키는 단계와,
    (C) 제 1 질소 농후 액체를 제조하기 위해 저압 칼럼의 바닥으로부터 공급되는 유체와의 간접 열교환으로 질소 농후 증기의 제 1 부분을 응축시키고, 제 1 질소 농후 액체를 저압 칼럼으로 통과시키는 단계와,
    (D) 제 2 질소 농후 액체를 제조하기 위해 상기 질소 농후 증기의 제 2 부분을 터보팽창시키고 상기 저압 칼럼의 바닥위로부터 공급되는 유체와의 간접 열교환으로 인해 상기 터보팽창된 제 2 부분을 응축시키고, 제 2 질소 농후 액체를 저압 칼럼으로 통과시키는 단계와,
    (E) 저압 칼럼으로 통과된 유체를 저온 정류에 의해 질소 농후 유체와 산소 농후 유체로 분리시키는 단계와, 그리고
    (F) 저압 칼럼으로부터 공급되는 산소 농후 유체를 저순도 산소 생성물로 재생시키고, 적어도 하나의 칼럼으로부터 공급되는 질소 함유 유체를 고순도 질소 생성물로 재생시키는 단계를 포함하고 있는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 고순도 질소 생성물을 고압 칼럼으로부터 재생시키는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 산소 농후 유체를 저압 칼럼으로부터 액체로 회수시키고, 저순도 산소 생성물로 재생되기 이전에 압력을 증가시키고 공급 공기 흐름과의 간접 열교환에 의해 기화시키는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 산소 농후 액체와의 간접 열교환에 의해 공급 공기 흐름을 응축시키고, 최종적으로 응축된 공급 공기를 고압 칼럼 및 저압 칼럼의 적어도 하나의 칼럼으로 통과시키는 단계를 더 포함하고 있는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 저압 칼럼으로부터의 산소 농후 유체를 액체로 회수시키고, 상기 산소 농후 액체를 측면 칼럼으로 통과시키고, 그리고 고순도 산소를 제조하기 위해 상기 측면 칼럼 내의 산소 농후 액체를 극저온 정류에 의해 분리시키는 단계를 더 포함하고 있는 방법.
  6. 저순도 산소 및 고순도 질소를 제조하기 위한 장치에 있어서,
    (A) 제 1 칼럼, 제 2 칼럼, 및 공급 공기를 상기 제 1 칼럼으로 제공하기 위한 수단과,
    (B) 상기 제 1 칼럼의 하부로부터 상기 제 2 칼럼으로 유체를 통과시키기 위한 수단과,
    (C) 상기 제 2 칼럼용 바닥 재가열기, 상기 제 1 칼럼의 상부로부터 상기 바닥 재가열기 내부로 유체를 통과시키기 위한 수단, 및 상기 바닥 재가열기로부터 상기 제 2 칼럼으로 유체를 통과시키기 위한 수단과,
    (D) 터보팽창기, 및 상기 제 1 칼럼의 상부로부터 터보팽창기에 유체를 통과시키기 위한 수단과,
    (E) 상기 제 2 칼럼용 중간 열교환기와, 터보팽창기로부터 상기 중간 열교환기 내부로 유체를 통과시키기 위한 수단, 및 상기 중간 열교환기로부터 상기 제 2 칼럼으로 유체를 통과시키기 위한 수단과, 그리고
    (F) 상기 제 2 칼럼의 하부로부터 저순도 산소 제품을 재생시키기 위한 수단, 및 상기 제 1 및 제 2 칼럼의 적어도 하나의 칼럼의 상부로부터 고순도 질소 생성물을 재생시키기 위한 수단을 포함하고 있는 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 고순도 질소 생성물을 재생시키기 위한 수단은 상기 제 1 칼럼의 상부와 연통하는 장치.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 제 2 칼럼의 하부로부터 저순도 산소 생성물을 재생시키기 위한 수단은 액체 펌프 및 생성물 보일러를 포함하는 장치.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 제 1 칼럼용 바닥 재가열기와, 상기 제 1 칼럼용 상기 바닥 재가열기 내부로 공급 공기를 통과시키기 위한 수단, 및 상기 제 1 칼럼용상기 바닥 재가열기로부터 상기 제 1 및 제 2 칼럼의 적어도 하나의 칼럼으로 공급 공기를 통과시키기 위한 수단을 더 포함하고 있는 장치.
  10. 제 6항에 있어서, 측면 칼럼, 상기 제 2 칼럼의 하부로부터 상기 측면 칼럼의 상부로 액체를 통과시키기 위한 수단, 및 상기 측면 칼럼의 하부로부터 생성물을 재생시키기 위한 수단을 더 포함하고 있는 장치.
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