KR20090042199A - 저온 에어 분별을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

단일 탑(12)을 갖는 증류탑 시스템에서 저온 에어 분별을 위해 본 발명의 방법 및 장치가 제공된다. 주입 에어(8)는 메인 열 교환기(9)에서 냉각되고 단일 탑(12)으로 유입된다(11, 43). 단일 탑(12)은 상부 응축기(13)를 가지고, 이 상부 응축기에서 단일 탑의 상부 영역으로부터의 증기가 적어도 부분적으로 응축된다. 질소 생성물 스트림(15, 16, 17)은 단일 탑(12)의 상부 영역으로부터 유출된다. 제 1 잔류 부분(14, 19)은 단일 탑(12)으로부터 액체 상태로 유출되고, 상부 응축기(13)에서 적어도 부분적으로 증발되며, 이후 증발된 제 1 잔류 부분(19)으로서 상부 응축기로부터 방출된다. 증발된 제 1 잔류 부분(19)의 제 1 부분(20)은 팽창 기계(21)에서 일-생산 방식으로 팽창된다. 제 2 잔류 부분(18, 29)은 단일 탑(12)의 하부 또는 중간 영역으로부터 유출되고, 재압축되며(30) 그리고 이후에 적어도 단일 탑(12)의 제 1 부분으로 다시 통과된다(32). 증발된 제 1 잔류 부분(19)의 제 2 부분은 팽창 기계(21) 안으로 통과되지 않고 팽창 기계(21)의 대략 입구 압력으로 가스상의 불순한 산소 생성물(60)로서 방출된다.

Description

저온 에어 분별을 위한 방법 및 장치 {PROCESS AND DEVICE FOR LOW TEMPERATURE AIR FRACTIONATION}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 질소를 얻기 위한 증류탑 시스템(distillation column system)을 갖는 저온 에어 분별(fractionation)을 위한 프로세스에 관한 것이다.
예를 들면, 하우젠/린데의 저온 공학 2판 1985, 챕터 4 (281-337 페이지)로부터 에어의 저온 분별을 위한 프로세스 및 장치가 공지되어 있다.
전제부(SPECTRA)에서 설명된 에어 분별 프로세스의 형태의 예는 EP 412793 B2, EP 773417 B1, EP 780648 B1, EP 807792 B1, EP 932004 A2, 및 US 2007204652 A1에서 개시되어 있다. 이러한 프로세스에서 단일 탑으로부터 제 1 산소가 풍부한 잔류 부분(residual fraction)을 유출하여 이를 증발시켜 일 생산 방식으로 팽창 기계에서 증발된 잔류 부분의 적어도 일부분을 팽창시키며, 이에 의해 적절하다면 생성물 액화를 위해 교환 손실을 보상하는데 필요한 냉장을 생성한다. 제 1 잔류 부분은 관례상 대략 대기 압력에 있는 팽창 기계의 출구 압력에서 방출되고, 이후 주입 에어를 정화하기 위해 흡수 기구(adsorption appliance)를 위한 재생성 가스로서 이용될 수 있다. SPECTRA 프로세스에서, 제 2 잔류 부분은 이 경우에 제 1 잔류 부분과 함께 단일 탑으로부터 방출될 수 있고 적어도 부분적으로 증발되며; 대안적으로 두 개의 잔류 부분이 단일 탑의 서로 다른 지점에서 유출될 수 있고 서로 개별적으로 증발되며, 이는 예를 들어 단일 탑의 상부 응축기(condenser)의 서로 다른 통로에서 일어난다.
본 발명의 목적은 처음에 언급한 형태의 프로세스 및 특히 경제적으로 유리하게 작동될 수 있는 이에 상응하는 장치를 구체화하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 제 1 항의 특징부에 의해 이루어진다.
일반적으로, 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 프로세스에서, 모든 산소가 풍부한 잔류 가스가 일-생산 팽창에 의한 냉장의 생성을 위해 또는 탑으로의 재이용을 위해 이용된다. 또한, 산소 생성물이 필요하다면, 지금까지는 이중 탑을 갖는 더욱 복잡한 방법이 이용되어 왔거나, 또는 필요한 산소가 액체 상태로 전달되고 외부적으로 증발된다. 본 발명의 경우에, 본 발명에 따른 방법의 제 1 변형에 따르면, 냉장이ㅡ 생산을 위한 제 1 잔류 부분의 오직 일부분을 이용하는 편리하고 제 1 부분의 나머지, 또는 나머지의 일부분을 직접 가스상 불순한 산소 생성물로서 팽창 기계의 대략 입구 압력으로 더욱 정밀하게 방출하는 것이 편리하며, 이는 즉 3 내지 6bar, 바람직하게 3.5 내지 5.5 bar의 상당한 초대기 압력을 의미한다. 주입 에어의 필요한 양이 상당히 증가하지만, 압축 에너지의 대응하는 증가된 요구에도 불구하고, 본 발명에 따른 방법은 생성물로서 불순한 산소를 추가적을 전달하기 위한 공지된 방법보다 더욱 편리하다. 여기서 "팽창 기계의 대략 입구 압력으로"는 상응하는 전달 손실 때문에 이 방법으로부터 방출되는 가스상의 불순한 산소 생성물의 압력이 팽창 기계의 입구 압력과 정확히 동일할 필요가 없음을 의미하고; 0.5bar 이상 만큼 압력을 변화시키기 위한 결정된 수단인 예를 들어 추가적인 팽창 기계에서의 팽창이 배제된다.
본 발명에 따른 방법의 제 2 변형에서, 제 2 잔류 부분에 대한 재압축기는 가스상의 불순한 산소 생성물을 위한 생성물 압축기로서 동시에 이용된다. 이러한 불순한 산소 생성물은 비교적 높은 압력에서 전달될 수 있다. "가스상의 불순한 산소 생성물로서의 방출"은 제 2 잔류 부분의 제 2 부분이 추가적인 분리 단계에 노출되지 아니한 채 압축의 하류에서 우세한 것과 동일한 조성의 단부 생성물로서 이 방법으로부터 방출된다.
가스상의 불순한 산소 생성물은 예를 들어 연소와 같은 화학적 반응에서 산화제로서 압축기의 필요 없이 상응하는 압력을 요구하는 어떠한 이용에 이용될 수 있다. 일반적으로 1.8bar 또는 그 초과의 압력이 필요하다. 본 발명의 경우에, 여전히 높은 압력에서의 이용의 경우에, 팽창 기계의 하류의 압축되지 않은 잔류 가스와 비교할 때 압축 상의 소비의 일부분에 대한 절약이 이루어진다.
불순한 산소 생성물은 예를 들어 O2가 풍부한 연소 에어를 전달하기 위해 본 발명에서 이용될 수 있다. 에어의 이용과 비교할 때, 이는 다수의 장점을 제공한다. 증가된 산소 함유량은 버너 온도에서이 증가를 유도한다. 더 적은 질소가 함께 가열되고 함께 압축될 필요하기 때문에, 에너지 소비가 감소된다. 버너 성능은 버너를 통해 유동할 수 있는 더욱 반응성 혼합물에 의해 증가된다.
바람직하게, 제 1 잔류 부분의 제 1 및 제 2 부분이 메인 열 교환기로 유입되고, 여기서 제 1 부분은 중간 온도로 메인 열 교환기로부터 유출되고 방출 기계로 통과되며(passed to) 제 2 부분은 약 대기 온도로 가열되고 가스상 불순한 산소 생성물로서 방출된다.
"메인 열 교환기"는 단일의 열 교환 블록에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 비교적 큰 플랜트의 경우에, 온도 코스에 대해 평행하게 연결된 다수의 트레인(trains)에 의해 메인 열 교환기를 이용하는 것이 편리할 수 있고, 이 트레인은 서로로부터 분리된 구성요소에 의해 형성된다. 원칙적으로, 메인 열 교환기, 또는 이러한 트레인의 각각은 직렬로 연결된 둘 이상의 블록에 의해 형성된다.
제 1 잔류 부분은 상부 응축기의 바로 하류의 두 부분으로 브랜치될(branched) 수 있고, 이 두 부분은 이후 서로 개별적으로 메인 열 교환기로 유입된다. 그러나, 바람직하게, 두 부분 모두는 메인 열 교환기로 함께 유입되는 제 1 잔류 부분의 제 1 및 제 2 부분에 의해 메인 열 교환기의 동일한 통로로 적어도 부분적으로 가열된다.
재압축기의 상류에, 제 2 잔류 부분은 약 대기 온도로 가열될 수 있다. 재압축은 이 경우에 가열단계에서 수행된다. 이후 단일 탑으로 유입되기 이전에 재 압축된 제 2 잔류 부분은 탑의 약 작동 온도로 다시 냉각된다. 제 2 잔류 부분의 가열 및 재냉각은 메일 열 교환기에서 또는 하나 이상의 다른 열 교환기에서 수행될 수 있다.
많은 경우에, 제 2 잔류 부분이 냉각 압축기에 의해 재압축된다면 더욱 편리하다. 이후, 제 2 잔류 부분은 가열될 필요가 없거나 또는 압축의 상류에서 오직 비교적 약간 가열될 필요가 있다. "냉각 압축기"는 200K 미만, 바람직하게는 150K 미만, 특히 90 내지 120K의 입구 압력에서 작동되는 압축기를 의미한다.
냉각 및 가열 압축 모두에서, 일-생산 팽창에서 생성된 기계적 에너지는 제 2 잔류 부분을 압축하기 위해 적어도 부분적으로 이용될 수 있다. 기계적 에너지는 예를 들어 재압축기 및 팽창 기계의 공유된 샤프트를 통해 직접 기계적으로 재압축기로 전달된다. 특히 재압축기가 냉각 압축기로서 구성될 때, 팽창 기계에 의해 생성된 기계적 에너지의 바람직하게 오직 일부분이 재압축기로 전달되고, 나머지는 가열 브레이킹 기구(warm braking appliance), 예를 들어 브레이킹 팬, 생성기 또는 분산 브레이크(dissipating brake)를 통과한다.
본 발명의 경우에, 또한, 순수한 산소가 중간 지점에서 단일 탑의 산소 함유 스트림을 유출하고, 이를 순수 산소 탑으로 통과시키고 순수 산소 탑의 하부 영역으로부터 액체 상태로 순수 산소 생성물 스트림을 유출함에 의해 얻어질 수 있고, 액체 상태에서 압력 상승 이후 적절하게 주입 에어에 대해 메인 열 교환기에서 순수 산소 생성물 스트림을 증발하고 가열하여 마지막으로 이를 가스상 생성물로서 얻는다.
또한, 이 과정은 "내부 압축"이라고 불리고 가스상 생성물이 압력 하에서 얻어질 때 가스상 생성물 압축(외부 압축)에 대해 대안적으로 이용된다. 본 발명에 따른 가스상 불순한 산소 생성물을 얻지 않은 채, 상응하는 방법이 독일 특허 출원 102007024168호 및 이에 상응하는 출원에서 상세하게 설명된다. 대안적으로 또한 추가적으로, 순수 산소가 액체 생성물로서 방출될 수도 있다.
"증발"이란 표현은 임계 초과의 압력에서 가짜 증발(pseudo vaporization)을 포함한다. 순수 산소 생성물 스트림이 메인 열 교환기로 유입되는 압력은 임계 압력 초과일 수 있고, 열 캐리어의 압력은 순수 산소 생성물 스트림에 대해 (가짜로) 응축된다.
산소가 순수 산소 탑의 작동 압력 위의 상승 압력의 위치에 필요하다면, 순수 산소 생성물 스트림이 액체 상태로 상승 압력에 이른다면 편리하다. 이에 의해, 본 발명의 경우에, 따뜻한 산소 압축기가 생략될 수 있거나 또는 적어도 비교적 작게 구성될 수 있다. 큰 변화율을 갖는 유출이 필요하다면, 산소는 버퍼로서 작용하는 가스 압력 용기로 방출 압력보다 높은 압력으로 수송될 수 있다.
제 1 잔류 부분이 단일 탑의 바닥부에서 방출된다면 편리하다.
원칙적으로 제 1 및 제 2 잔류 부분은 예를 들어 바닥부에서 단일 탑으로부터 제 2 부분과 함께 방출될 수 있다(EP 412793 B2를 보라). 그러나, 많은 경우에 제 2 잔류 부분이 제 1 잔류 부분보다 높은 질소 함유량을 갖는다면 더욱 편리할 것이다. 이후, 제 2 잔류 부분은 특히 제 1 잔류 부분이 유출되는 위치 위인, 바닥부 위에 배열된 단일 탑의 중간 위치로부터 방출된다. 두 개의 잔류 부분은 이 후 상부 응축기에서 개별적으로 증발되고 재압축 및/또는 일-생산 팽창 및 생산물 유출로 주입된다.
또한, 본 발명은 청구항 제 9 항에 따른 저온 에어 분별을 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명 및 본 발명의 추가적인 상세한 설명은 도면에서 개략적으로 도시된 두 개의 예시적 실시예들을 참고하여 이하에서 더욱 자세하게 설명될 것이다.
필터(2)를 통한 대기 공기(1)는 에어 압축기에 의해 흡입되고 거기서 바람직하게 약 9bar와 같이 6 내지 20bar의 절대 압력으로 압축된다. 최종냉각기(4) 및 물 분리기(5)를 통해 유동한 이후, 압축된 에어(6)는 정화 장치(7)에서 정화되고, 이 장치는 바람직하게 분자 씨이브(sieve)와 같은 흡수 물질로 채워진 한 쌍의 용기를 갖는다. 정화된 에어는 메인 열 교환기(9)에서 약 이슬점까지 냉각되고 부분적으로 액화된다. 냉각된 에어(10)의 제 1 부분(11)은 스로틀 밸브(51)를 통해 단일 탑(12)으로 유입된다. 이러한 인피드(infeed)는 바닥부 위의 실제적인 또는 이론적인 플레이트를 계속 진행시키는 것이 바람직하다.
단일 탑(12)(상부에서)의 작동 압력은 6 내지 20bar, 바람직하게는 약 9bar이다. 그 상부 응축기는 제 2 잔류 부분(residual fraction)(18) 및 제 1 잔류 부분(14)에 의해 냉각된다. 제 1 잔류 부분(14)은 단일 탑(12)의 바닥부로부터 빠져나오고(taken off), 제 2 잔류 부분(18)은 이와 동일한 높이 또는 에어 인피드 위 의 실제적인 또는 이론적인 플레이트들의 중간 포인트로부터 빠져나온다.
단일 탑(12)의 메인 생성물로서, 가스상 질소(15, 16)는 그 상부에서 빠져나오고 대략 대기 온도로 메인 열 교환기(9)에서 가열되며 압축된 기체상 생성물(PGAN)로서 라인(17)을 통해 마지막으로 빠져나간다. 상부 응축기(13)로부터 응축물(52)의 일부(53)가 생성물 액체 질소(PLIN)로서 획득될 수 있고; 그 잔여물(54)은 단일 탑의 상부에 환류(reflux)로서 가해진다.
제 2 잔류 부분(18)은 2 내지 9bar, 바람직하게 약 4bar의 압력에서 상부 응축기(13)에서 증발되고, 냉각 압축기(30)로 라인(29)을 통해 가스상 상태로 유동하며, 이 압축기에서 대략 단일 탑의 작동 압력으로 재압축된다. 재압축된 잔류 부분(31)은 메인 열 교환기(9)에서 탑 온도로 다시 냉각되고 마지막으로 그 바닥부에서 단일 탑(12)으로 라인(32)을 통해 다시 주입된다.
제 1 잔류 부분(14)은 2 내지 9bar, 바람직하게는 약 4bar의 압력에서 상부 응축기(13)에서 증발되고, 메인 열 교환기(9)의 냉각 단부로 라인(19)을 통해 가스 상태로 유동한다. 제 1 잔류 부분의 제 1 부분(20)은 중간 온도(intermediate temperature)에서 다시 유출된다. 제 2 부분은 메인 열 교환기(9)에 남아 있고, 다시 약 대기 온도로 가열되며 가스상의 불순한(impure) 산소 생성물(GOX-lmp)로서 라인(60)을 통해 이 설비를 떠난다. 제 1 잔류 부분의 제 1 부분(20)은 대기 압력 위로 약 300mbar로 팽창되고 이에 의해 예로서 터보 팽창기로서 구성된 팽창 기계(21)에서 일(work)을 만든다. 이 팽창 기계는 냉각 압축기(30) 및 브레이킹 기구(appliance)(22)에 기계적으로 연결되고, 예시적 실시예에서 브레이킹 기구는 오일 브레이크에 의해 형성된다. 팽창된 제 1 잔류 부분(23)은 약 대기 온도로 메인 열 교환기(9)에서 가열된다. 따뜻한 제 1 잔류 부분(24)은 대기로 빠져나가고(라인 25) 및/또는 적절하게 가열 기구(28)에서 가열된 이후 정화 장치(7)에서 재생성 가스(26, 27)로 이용된다.
낮은 휘발성 불순물이 본질적으로 없는 산소-함유 스트림(36)은 액체 상태로 단일 탑(12)의 중간 지점으로부터 빠져나오고, 이 중간 지점은 에어 인피드 위로 5 내지 25 이론적 또는 실제적인 플레이트(plates)에 배열된다. 적절하게 산소 함유 스트림(stream)(36)은 순수 산소 탑(38)의 바닥부 증발기(37)에서 하위냉각되고(subcooled) 라인(39) 및 스로틀 밸브(40)를 통해 순수 산소 탑(38)의 상부로 가해진다. 순수 산소 탑(38)의 작동 압력(상부에서)은 1.3 내지 4bar, 바람직하게 2.5bar이다.
또한, 순수 산소 탑(38)의 바닥부 증발기(37)는 냉각된 주입 에어(10)의 제 2 부분(42)에 의해 냉각된다. 이러한 경우에 주입 에어 스트림(42)은 적어도 부분적으로, 예를 들면 완전히 응축되고 라인(43)을 통해 단일 탑(12)으로 유동하며, 여기서 대략 잔존하는 주입 에어(11)의 인피드의 높이로 유입된다.
순수 산소 탑(38)의 바닥부로부터, 순수 산소 생성물 스트림(41)이 액체 상태로 유출되고, 펌프(55)에 의해 2 내지 100bar, 바람직하게는 약 12bar의 상승 압력에 이르며, 메인 열 교환기(9)의 냉각 단부로 라인(56)을 통해 통과하고, 거기서 상승 압력으로 증발되며 대략 대기 온도로 가열되고, 마지막으로 라인(57)을 통해 가스상 생성물(GOX-IC)로서 획득된다.
순수한 산소 탑(38)의 오버헤드 가스(38)는 팽창된 제 1 잔류 부분(23)으로 혼합된다. 우회 라인(59)을 통해, 적절하게 주입 에어의 일부분이 그 입구로 냉각 압축기(30)의 펌프 보호를 위해 통과된다(반-파동(anti-surge) 제어).
필요하다면, 액체 산소가 펌프(55)(도면에서는 미도시)의 상류의 및/또는 하류의 설비로부터 액체 생성물로서 유출될 수 있다. 또한, 액체 탱크로부터 예를 들어 액체 아르곤, 액체 질소 또는 액체 산소와 같은 외부 액체가 주입 에어(도면에서는 미도시)와 간접적인 열교환으로 메인 열 교환기(9)에서 증발될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스 및 대응하는 장치는 반도체 산업에서 또는 발열성 무수규산 생산(pyrogenic silicic acid production)에서 특히 편리하게 이용될 수 있고, 이러한 생산은 질소뿐만 아니라 불순한 산소를 필요로 하고 적절하게 생성물로서 순수 산소를 필요로도 한다.
도 2는 도 1과 구별되는데, 도 1의 가스상 불순한 산소 생성물은 팽창 기계의 상류의 제 1 잔류 부분으로부터 빠져나오지 않으나 재압축기(30)의 하류의 제 2 잔류 부분(31)으로부터 빠져나온다는 점에서 구별된다. 재압축된 제 2 잔류 가스 부분(31)의 오직 제 1 부분이 메인 열 교환기에서 냉각되고 라인(32)을 통해 탑으로 다시 안내되며(conducted); 잔류물은 메인 열 교환기에서 따뜻한 단부로 유동하고 거기서 가스상 불순한 산소 생성물(160)로서 빠져나온다. 제 1 잔류 부분(19/20)은 전부 팽창 기계(21)로 주입된다.
또한, 도 1 및 2의 두 변형의 조합이 원칙적으로 가능하고, 이는 다시 말하면 서로 다른 압력에서 두 개의 가스상의 불순한 산소 생성물을 방출(taking off) 하는 것이 가능하다는 의미이다.
도 1은 팽창 기계의 상류에 가스상의 불순물이 있는 산소 생성물의 방출을 갖는 본 발명의 제 1 변형의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 2는 재압축기의 하류에 가스상의 불순물이 있는 산소 생성물의 방출을 갖는 본 발명의 제 2 변형의 예시적인 실시예를 도시한다.

Claims (11)

  1. 질소를 얻기 위한 단일 탑(12)을 구비한 증류 탑 시스템(distillation column system)에서 저온 에어 분별(air fractionation)을 위한 방법으로서,
    주입 에어(8)가 메인 열 교환기(9)에서 냉각되며 상기 단일 탑(12)으로 주입되고(11, 43),
    상기 단일 탑(12)이 상기 단일 탑의 상부 영역으로부터의 증기가 적어도 부분적으로 응축되는 상부 응축기(13)를 가지며,
    질소 생성물 스트림(nitrogen product stream; 15, 16, 17)이 상기 단일 탑(12)의 상부 영역으로부터 유출되고,
    제 1 잔류 부분(first residual fraction; 14, 19)은 상기 단일 탑(12)으로부터 액체 상태로 유출되고, 적어도 부분적으로 상기 상부 응축기(13)에서 증발되며, 이후에 증발된 제 1 잔류 부분(19)으로서 상기 상부 응축기로부터 빠져나오고,
    상기 증발된 제 1 잔류 부분(19)의 적어도 제 1 부분(20)이 팽창 기계(21)에서 일-생산 방식으로(in a work-producing manner) 팽창되며,
    제 2 잔류 부분(18, 29)이 상기 단일 탑(12)의 하부 또는 중간 영역으로부터 유출되고, 재압축되며(30) 그리고 이후에 적어도 상기 단일 탑(12)의 제 1 부분을 다시 통과하고(32),
    상기 증발된 제 1 잔류 부분(19)의 제 2 부분은 상기 팽창 기계(21)를 통과하지 않고 상기 팽창 기계(21)의 대략 입구 압력에서 가스상의 불순한 산소 생성물(60)로서 빠져나오고, 및/또는
    상기 제 2 잔류 부분의 제 2 부분은 가스상의 불순한 산소 생성물(160)로서 재압축(30)의 하류에서 방출되는 것을 특징으로 하는,
    질소를 얻기 위한 단일 탑을 구비한 증류 탑 시스템에서 저온 에어 분별을 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 잔류 부분의 제 1 부분 및 제 2 부분이 상기 메인 열 교환기(9) 안으로 유입되고,
    상기 제 1 부분(20)이 중간 온도에서 상기 메인 열 교환기(9)로부터 유출되며, 상기 팽창 기계(20)를 통과하고,
    상기 제 2 부분이 대략 대기 온도로 가열되고 가스상의 불순한 산소 생성물(60)로서 방출되는 것을 특징으로 하는,
    질소를 얻기 위한 단일 탑을 구비한 증류 탑 시스템에서 저온 에어 분별을 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 잔류 부분의 제 1 부분 및 제 2 부분이 상기 메인 열 교환기(9) 안으로 함께 유입되는(19) 것을 특징으로 하는,
    질소를 얻기 위한 단일 탑을 구비한 증류 탑 시스템에서 저온 에어 분별을 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 잔류 부분(18, 29)이 냉각 압축기(30)에 의해 재압축되는 것을 특징으로 하는,
    질소를 얻기 위한 단일 탑을 구비한 증류 탑 시스템에서 저온 에어 분별을 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일-생산 팽창(21)에서 생성된 기계적 에너지가 상기 제 2 잔류 부분을 재압축(30) 하는데 적어도 부분적으로 이용되는 것을 특징으로 하는,
    질소를 얻기 위한 단일 탑을 구비한 증류 탑 시스템에서 저온 에어 분별을 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    산소 함유 스트림(36)이 중간 지점에서 상기 단일 탑(12)으로부터 유출되고 순수 산소 탑(38)을 통과하며(39),
    순수 산소 생산물 스트림(41)이 상기 순수 산소 탑(38)의 하부 영역으로부터 액체 상태로 유출되고,
    상기 순수 산소 생성물 스트림(41, 56)이 적절하게 액체 상태로 압력 상승(55) 이후 증발되고 상기 메인 열 교환기(9)에서 주입 에어(8)에 대해 가열되며,
    최종적으로 가스상 생성물(57)로서 얻어지는 것을 특징으로 하는,
    질소를 얻기 위한 단일 탑을 구비한 증류 탑 시스템에서 저온 에어 분별을 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 잔류 부분(14)이 상기 단일 탑(12)의 바닥부로부터 방출되는 것을 특징으로 하는,
    질소를 얻기 위한 단일 탑을 구비한 증류 탑 시스템에서 저온 에어 분별을 위한 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 잔류 부분(18)이 상기 단일 탑(12)의 중간 지점으로부터 방출되 고, 상기 중간 지점은 상기 바닥부 위에, 특히 상기 제 1 잔류 부분(14)이 유출되는 지점 위에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    질소를 얻기 위한 단일 탑을 구비한 증류 탑 시스템에서 저온 에어 분별을 위한 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 팽창 기계(21)의 출구 압력은 대기 압력보다 0.5bar 미만으로 높은 압력인 것을 특징으로 하는,
    질소를 얻기 위한 단일 탑을 구비한 증류 탑 시스템에서 저온 에어 분별을 위한 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 잔류 부분(18, 29)은 상기 단일 탑(12)의 작동 압력보다 0.5bar 미만으로 높은 압력으로 재압축(30)되는 것을 특징으로 하는,
    질소를 얻기 위한 단일 탑을 구비한 증류 탑 시스템에서 저온 에어 분별을 위한 방법.
  11. 저온 에어 분별을 위한 장치로서,
    단일 탑(12)을 가지며 질소를 얻기 위한 단일 탑을 구비한 증류 탑 시스템(12);
    주입 에어(8)를 냉각시키기 위한 메인 열 교환기(9);
    냉각된 주입 에어를 상기 단일 탑(12)으로 유입시키기 위한 수단;
    상기 단일 탑(12)에 연결된 질소 생성물 라인(15, 16, 17);
    상기 단일 탑의 상부 영역으로부터 증기를 응축시키기 위한 상부 응축기(13);
    상기 단일 탑(12)으로부터 액체 상태로 제 1 잔류 부분(14, 19)을 유출하고 상기 상부 응축기 안으로 상기 제 1 잔류 부분을 유입시키기 위한 수단;
    상기 상부 응축기(13)로부터 적어도 부분적으로 증발된 제 1 잔류 부분(19)을 방출하기 위한 수단;
    상기 증발된 제 1 잔류 부분(19)의 적어도 제 1 부분을 팽창 기계(21)로 유입시키기 위한 터빈 라인(20);
    상기 단일 탑(12)의 하부 또는 중간 영역으로부터 제 2 잔류 부분(18, 29)을 유출하기 위한 수단;
    상기 제 2 잔류 부분을 재압축(30)하기 위한 수단; 및
    상기 단일 탑(12)으로 상기 압축된 제 2 잔류 부분의 적어도 제 1 부분을 재이용(recycling)하기 위한 수단을 가지고,
    대략 팽창 기계(21)의 입구 압력에서 가스상의 불순한 산소 생성물로서 증발 된 제 1 잔류 부분(19)의 제 2 부분을 방출하기 위한, 및/또는 재압축(30)을 위한 수단의 하류에 가스상의 불순한 산소 생성물로서 상기 제 2 잔류 부분의 제 2 부분을 방출하기 위한, 불순한 산소 생성물 라인(60, 160)을 갖는 것을 특징으로 하는,
    저온 에어 분별을 위한 장치.
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