JP2597521B2 - 粗アルゴン生成物生産に係る極低温蒸留による空気分離法 - Google Patents

粗アルゴン生成物生産に係る極低温蒸留による空気分離法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、極低温蒸留手段によっ
て空気からその構成成分を分離する方法に関し、具体的
には極低温蒸留装置の低温部から直接低酸素濃度のアル
ゴン製品を生産する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アルゴンは、例えば空気やＮＨ３製造の
際のパージガスのような供給源から分離回収することが
できる。そしてアルゴンは多くの場合、比較的経済的に
有利であるという理由で極低温空気分離装置から生産さ
れている。しかしながら、アルゴンの用途の大部分が酸
素を殆ど含まない高純度アルゴンを必要としているのに
対して、極低温空気分離装置で生産されるアルゴン生成
物（製品）中には、酸素が２乃至５％程度含まれるのが
一般的である。それ故に得られたアルゴン製品から酸素
含有量を減少させるためにコストのかかる後処理を施さ
ねばならない。従って、極低温空気分離装置から使用者
が直接使用できるような酸素含有量の少ない、またはそ
の後にさらに精製処理を施す必要性が極く僅かなアルゴ
ン製品を高い回収率で生産する方法の開発が望まれてい
る。
【０００３】従来から、極低温空気分離装置による空気
からのアルゴンの回収の大部分は、アルゴンサイドアー
ム塔を備えたリンデ（Ｌｉｎｄｅ）型の複式蒸留塔を使
用して、Ｒ．Ｅ．ラティマー（Ｌａｔｉｍｅｒ）が１９
６７年刊ケミカル、エンジニアリング、プログレス（Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｒｏｇｕ
ｒｅｓｓ）第６３巻、第２号、第３５乃至第５９頁記載
の「ディスティレーション、オブ、エアー」に開示した
方法を用いて行われている。図７はこの製法の概略を示
したものである。図７において、二酸化炭素および水分
を除去した圧縮空気を冷却して高圧蒸留塔１０７（以
下、高圧塔と称する）。この高圧塔１０７は２つの液流
を生成する。その１つの液体窒素流は、低圧蒸留塔１１
９（以下、低圧塔と称する）の上部位置に還流を提供す
る。他の１つの高圧塔１０７下部から取り出された粗液
体酸素流はさらに２つの留分に分割される。一方の留分
は前記した低圧塔１１９に中間還流として供給される。
他方の留分は、アルゴンサイドアーム蒸留塔１３５（以
下、アルゴンサイドアーム塔と称する）の上部に設置さ
れたリボイラー・凝縮器１３３に導入され、そこで気化
され、低圧塔１１９における前記した粗液体酸素の導入
位置から数トレイ分下の位置に導入される。低圧塔１１
９においては、気体窒素製品、気体酸素製品および廃棄
窒素流が生成する。富アルゴン蒸気側流（７乃至１２％
アルゴン）を低圧塔１１９における前記の気化粗酸素供
給位置から数トレイ下の位置から取り出し、アルゴンサ
イドアーム塔１３５の下部に導入する。この富アルゴン
蒸気流における窒素含有量は、通常は極めて低い（０．
０１乃至０．１％）。前記したリボイラー・凝縮器１３
３に導入された粗液体酸素の一部の気化により、アルゴ
ンサイドアーム塔１３５の上部に上昇する蒸気の殆ど全
部が凝縮し、該凝縮液は塔内を流下して必要な還流を形
成する。本法により空気から分離されてアルゴンサイド
アーム塔１３５の上部から取り出されるアルゴン製品は
一般的には２乃至５％の酸素を含む酸素含有量の高い粗
アルゴンである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】アルゴンは貴重な生産
物であるので、低圧塔やアルゴンサイドアーム塔の各部
における理論段数および各種の流れに対する流量を最適
化してその収率を最大化することが望まれる。理論段数
の最適化については１９３０年代の初期以来、極低温空
気分離装置に使用されるトレイには篩型トレイが選択使
用されているという事実と関わりがある。これらの篩型
トレイは、１トレイ当たりに対して一定の接触効率と圧
力降下を有している。そして、これらのパラメーターの
比率は、理論段数（または平衡段数）当たりの圧力降下
（ΔＰ）で示される。アルゴンサイドアーム塔の運転で
生ずる圧力降下は、利用し得る理論段数に制約を与え
る。酸素（α）に対するアルゴンの相対揮発度はアルゴ
ンサイドアーム塔の下部において約１．５であるが、上
部においては僅か約１．１に過ぎない。そしてこの上部
におけるα値が低いことが低酸素含有のアルゴンの生産
を高収率で生産することの障害になっている。
【０００５】Ｍ．ルーマン（Ｌｕｈｅｍａｎｎ）が，そ
の著書「ガスの分離（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇ
ａｓｓｅｓ）」、オックスフォード大学出版局１９４９
年刊行、第２版、第２２３頁に「アルゴンを高収率で得
ることが望まれるが、同様に最終製品におけるアルゴン
純度を高くするることも重要であることを考慮しなけれ
ばならない。しかしながら残念なことにこの２つ条件は
両立しない。」と述べているが、このアルゴンを高収率
で得ることと、得られるアルゴンの純度を高めることが
両立しないことは、蒸留塔に篩型トレイを使用する極低
温空気分離産業にとって長年にわたる大きな問題点であ
った。その結果現在ではやむ終えず酸素濃度の低い高純
度アルゴンを得ることを犠牲にしてでも高い収率でアル
ゴンを得ることが行われている。
【０００６】そして、この酸素含有量の高いアルゴン
（粗アルゴン）は、その後、該粗アルゴンと水素を混合
して触媒装置を通過させて、粗アルゴン中の酸素を水素
と反応させて除去する極低温反応装置によって精製しな
ければならなかった。
【０００７】最近篩型トレイを用いての低酸素アルゴン
の生産についてのソビエット連邦特許出願（ベリアコフ
（Ｂｅｌｙａｋｏｖ．Ｖ．Ｐ．その他、ＳＵ １４１６
８２０−Ａ号、１９８８）が開示された。この特許出願
においては、篩型トレイの使用によるアルゴンサイドア
ーム塔における圧力降下に起因する理論段数の制限を塔
を２つの区分に分けることによって克服している。この
方法では、アルゴンサイドアーム塔の第１区分には十分
な段数のトレイが備えられており、これによって第１区
分上部の圧力を常圧まで低下させることができる。この
第１区分上部からのガス流は熱交換器で加温され、圧縮
冷却されてアルゴンサイドアーム塔の第２区分に導入さ
れ、低酸素濃度のアルゴンを該第２区分から取り出すこ
とができるように構成されている。この構成の装置にお
ける問題点は、特別の熱交換器と圧縮器を備えるために
追加の設備投資をさらに必要とすること、この追加の圧
縮器の使用によって電力消費量が増加することである。
【０００８】本発明は、篩型トレイを利用した極低温空
気分離装置よりアルゴンを生産するに際しての上記した
ような問題点を解決し、酸素含有料の少ないアルゴン生
成物を高い回収率で経済的に得る方法を提供することを
目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、アルゴン生成物を得るための極低温蒸留
による空気分離を高圧塔１０７、低圧塔１１９およびア
ルゴンサイドアーム塔１１３からなる多段蒸留塔システ
ムにおいて行うこと；前記アルゴンサイドアーム塔１３
５上部においてアルゴン生成物を得るに際して低酸素含
有アルゴン生成物が得られるように該アルゴンサイドア
ーム塔１３５の理論段数を調整すること；前記高圧塔１
０７下部で得られる粗液体酸素の少なくとも一部を前記
アルゴンサイドアーム塔１３５上部に設けられたリボイ
ラー・凝縮器１３３に（管路１２９および管路１３１に
より）送って、該アルゴンサイドアーム塔１３５上部に
おける富アルゴン蒸気の少なくとも一部を凝縮させるた
めの冷凍を提供し、これにより前記アルゴンサイドアー
ム塔１３５における還流を得ること；気体アルゴン・酸
素を含む側流を前記低圧塔１１９の中間位置から（管路
１４１により）取り出して前記アルゴンサイドアーム塔
１３５下部に更なる圧縮をすることなしに送って精留す
ること；および前記アルゴンサイドアーム塔１３５にお
いて、液相と気相とを緊密接触させて、酸素の気相から
液相への物質移動と、アルゴンの液相から気相への物質
移動を行わせることよりなるアルゴン生産のための空気
分離法において、（ａ）前記アルゴンサイドアーム塔１
３５において得られるアルゴン生成物が０．５モル％以
下の低酸素含有アルゴン生成物となるように前記アルゴ
ンサイドアーム塔１３５の段数を選択すること、（ｂ）
前記アルゴンサイドアーム塔上部の圧力が、前記高圧塔
１０７から前記リボイラー・凝縮器１３５への粗液体酸
素流を、該リボイラー・凝縮器１３５での熱交換によっ
てその露点において完全に気化するために必要な粗液体
酸素の最少理論流量の約１．０４乃至１．３６倍の範囲
の流量となるような圧力となるように該アルゴンサイド
アーム塔１３５の運転を行うことを特徴とするアルゴン
生成物生産に係る極低温空気分離法である。
【００１０】そして、上記（ｂ）の工程を達成するため
の好ましい方法としては、次の２つの方法がある。その
１つの方法は、前記アルゴンサイドアーム塔１３５の上
部における圧力が、トレイと構造的充填物の組み合わせ
物を横切る圧力降下により得られるようにトレイと構造
的充填物を組み合わせることにより、アルゴンサイドア
ーム塔１３５における液相と気相間の緊密接触を行わせ
る方法である。
【００１１】また他の１つの方法は、構造的充填物を使
用して前記アルゴンサイドアーム塔１３５において液相
と気相間の緊密接触を行い前記アルゴンサイドアーム塔
１３５）中にアルゴン・酸素含有側流を導入する前に該
側流の圧力を下げて、前記アルゴンサイドアーム塔１３
５の上部における圧力が、前記構造的充填物を横切るた
めに生ずる圧力降下と前記導入前のアルゴン・酸素含有
側流の圧力降下の組み合わせによる圧力低下によって得
られるようにする方法である。
【００１２】
【作用】以下に本発明の詳細およびその作用について説
明する。本発明は空気を極低温蒸留して、窒素、空気お
よびアルゴンを分別する方法において純度の高いアルゴ
ンの回収を効率的に行い得る方法を提供するものであ
る。そして本発明の方法は本質的には塔内において通常
の篩型トレイを使用して気相と液相間の緊密接触が行わ
れるようにした３基の蒸留塔、即ち高圧塔、低圧塔およ
びアルゴンサイドアーム塔よりなる３塔システムの複式
極低温蒸留装置を使用して行われる空気分離法の改良で
ある。
【００１３】次に本発明の十分な理解を助けるために背
景技術である３塔システムによる空気分離法について説
明をする。図７はその典型的な工程流れ図の例を示すも
のである。清浄化された加圧空気流が管路１０１により
分離工程に導入される。この加圧空気流は、管路１０３
と管路１７１との２部分に分割される。管路１０３の第
１分流は熱交換器１０５において冷却されて高圧塔１０
７に供給され、該高圧塔１０７において高窒素オーバー
ヘッドと粗液体酸素底液に分留される。高窒素オーバー
ヘッドは管路１０９により高圧塔１０７から取り出さ
れ、管路１１２および管路１１３の２つの副流に分割さ
れる。管路１１１の第１副流は熱交換器１０５で加温さ
れ高圧窒素生成物として管路１１２を経て系外に取り出
される。管路１１３の第２副流は低圧塔１１９における
底液溜めに設けられたリボイラー・凝縮器１１５におい
て凝縮され、管路１２１により取り出されてさらに２部
分に分割され、管路１２３による第１分割流は高圧塔１
０７の上部に還流される。管路１２５による第２分割流
は熱交換器１２７において、過冷却および減圧されて低
圧塔１１９の上部に還流として供給される。
【００１４】高圧塔１０７底部の粗液体酸素底液を管路
１２９により高圧塔１０７から取り出して熱交換器１２
７において過冷却し、これを管路１３０および管路１３
１により２つの分割流に分割する。管路１３０の粗液体
酸素底液の第１分割流は減圧した後低圧塔１１９の中間
上部位置に粗液体酸素還流として供給する。管路１３１
の第２分割流は減圧した後、アルゴンサイドアーム塔１
３５の上部に供給し、アルゴン蒸気オーバーヘッドと熱
交換させることにより部分気化を行わせる。気化された
粗液体酸素は減圧した後、管路１３７により低圧塔１１
９の中間位置に供給し分留を行わせる。また残部の液体
部分も低圧塔１１９の中間位置に分留のために管路１３
９によって供給する。
【００１５】また、アルゴン・酸素含有蒸気側流を低圧
塔１１９の中間下部位置から取り出して管路１４１によ
ってアルゴンサイドアーム塔１３５に導入し、該塔内で
精留することによりアルゴンオーバーヘッドと管路１４
３を経て低圧塔１１９に再循環される底液とを得る。ア
ルゴンオーバーヘッドは管路１４５により取り出されて
その一部は管路１４７を経て気体アルゴン生成物（製
品）としてアルゴンサイドアーム塔１３５から系外に取
り出されて回収され、残部はリボイラー・凝縮器１３３
に導入され、そこにおいて過冷却された高圧塔１０７か
らの粗液体酸素底液によって凝縮される。この凝縮され
た粗液体アルゴンは、管路１４４により再びアルゴンサ
イドアーム塔１３５に還流される。
【００１６】管路１７１による加圧空気の第２部分を圧
縮機１７３でさらに圧縮した後、熱交換器１０５で冷却
し、これをさらに膨張器１７５で膨張させることにより
冷凍を供給し、その後これを管路１１７によって低圧塔
１１７の中間上部位置に導入する。同様に高圧塔１０７
の中間位置から側流を管路１５１により取り出して熱交
換器１２７で冷却した後、減圧して低圧塔１１９の上部
位置に付加還流として導入する。
【００１７】作業サイクルの完了時においては、低圧の
高窒素オーバーヘッドを管路１６１によって低圧塔の上
部から取り出し、熱交換器１２７および熱交換器１０５
により加温して冷凍を回収してから低圧窒素生成物（製
品）として管路１６３から系外へ取り出して回収する。
濃縮気体酸素を管路１６５により低圧塔１１９の底部液
溜めリボイラー・凝縮器１１５の上方の蒸気滞留空間か
ら取り出し、熱交換器１０５で加温して冷凍を回収して
から気体酸素生成物（製品）として管路１６７により系
外に取り出す。また低圧塔１１９の上部蒸気流を管路１
１９により取り出し、熱交換器１２７および熱交換器１
０５において熱交換して冷凍を回収してから廃棄気体窒
素流として管路１６９により系外に取り出す。
【００１８】本発明は、上記したような空気分離工程に
おけるアルゴンサイドアーム塔１３５からのアルゴン生
成物（製品）の回収に際して、アルゴン製品の回収を以
下の条件で行うことによって回収量を最大化するととも
に酸素含有量の少ない高純度アルゴンの回収を行うこと
ができることを見出したものである。即ち、その第１
は、通常アルゴンサイドアーム塔１３５でアルゴンを回
収するのに必要とされる理論的蒸留段数は、３０乃至５
０であるとされておりそのように実施されたきたが、本
発明においては、従来の段数より多い蒸留段数を採るこ
とによってアルゴン回収量を犠牲にすることなく、０．
５モル％以下の低酸素濃度のアルゴンの生産を行うこと
を可能にし得たものである。
【００１９】その第２は、高圧塔１０７底部からアルゴ
ンサイドアーム塔１３５上部のリボイラー・凝縮器１３
３に導入する粗液体酸素底液の流量を、理論最少流量の
１．０４乃至１．３６倍の流量とすることである。ここ
でいう理論最少流量とは、高圧塔下部からの粗液体酸素
が、アルゴンサイドアーム塔１３５のリボイラー・凝縮
器１３３において凝縮アルゴン流によって完全に気化さ
れ、その時の露点における蒸気流として該リボイラーを
離れるようにするための該粗気体酸素の理論最少流量を
指すものである。このリボイラー・凝縮器１３３への粗
液体酸素の流量設定によって、高圧塔からアルゴンサイ
ドアーム塔１３５を経ずに直接に低圧塔の中間上部位置
に供給される粗液体酸素底液第２分割流による分留を最
適化するものである。この低圧塔への直接供給は不純還
流として作用するものであり、アルゴンサイドアーム塔
１３５におけるアルゴンの回収量を犠牲にすることな
く、低圧塔１１９からアルゴンサイドアーム塔１３５へ
のアルゴン回収量を増加させることができる。
【００２０】またその第３は、アルゴンサイドアーム塔
１３５上部において、アルゴンサイドアーム塔１３５上
部のリボイラー・凝縮器１３３への粗液体酸素流が理論
最少流量（該粗液体酸素をその露点において完全に気化
される最少理論流量）の１．０４乃至１．３６倍の範囲
になるような圧力が達成されるようにして該アルゴンサ
イドアーム塔の運転を行うことである。この第３の条件
は、２つの方法によって達成することができる。その第
１の方法は、通常の篩型トレイと、低圧力降下型構造的
充填物とを組み合わせて用いることにより、該組み合わ
せ物を横切る圧力降下によって生ずるアルゴンサイドア
ーム塔１３５上部の圧力を、粗液体酸素のアルゴンサイ
ドアーム塔１３５上部のリボイラー・凝縮器１３３への
流量が液体酸素の最少理論流量の１．０４倍乃至１．３
６倍の範囲内になるような圧力とするようにして、アル
ゴンサイドアーム塔１３５における気相と液相間の緊密
接触を行わせるものであり、第２の方法は、低圧力降下
型構造的充填物のみを全アルゴンサイドアーム塔１３５
内で用い、またアルゴンサイドアーム塔１３５への供給
原料の圧力をを減圧し、該構造的充填物を横切る圧力降
下と該供給原料の減圧との組み合わせによって生ずるア
ルゴンサイドアーム塔１３５上部の圧力を、粗液体酸素
のアルゴンサイドアーム塔１３５の上部のリボイラー・
凝縮気１３３への流量が液体酸素の最少理論流量の１．
０４倍ないし１．３６倍の範囲になるようにな圧力とす
るようにアルゴンサイドアーム塔１３５における気相と
液相間の緊密接触を行わせるものである。
【００２１】
【実施例】以下に本発明の効果を立証するために、従来
法との比較のもとで行った幾つかの実施例について説明
する。以下に示す本発明の実施例から分かるよように、
本発明によるときは明らかにアルゴン回収率を低下させ
ることなく、酸素含有量の低いアルゴン製品を生産する
ことができることが明らかである。このことは、従来法
において、酸素含有量の低いアルゴン製品を得ようとす
れば、明らかにアルゴン回収率の低下をきたすこととは
対照的である。本発明の実施例を図２に基づいて説明す
る。図２は、アルゴンサイドアーム塔１３５における充
填物を通常の篩型トレイと低圧力降下型構造的充填物と
の組み合わせとし、これをハッチングで示した以外は図
７とその工程上の符号は全く同一である。従って実施例
１乃至実施例６の工程の説明は便宜上すべて図２によっ
た。また、実施例７および実施例８は、ベルヤコフ法に
よるアルゴンの回収に際して、アルゴンサイドアーム塔
に篩型トレイを使用した場合（実施例７）、および構造
的充填物を使用した場合（実施例８）の比較例を示すも
のである。
【００２２】なお、本発明における「低圧力降下型構造
的充填物」とは、一次流れ方向に垂直な方向に液体およ
び／または蒸気の通過を促進するような構造を有する充
填物をいい、これによるときは、流れ方向の単位長さ当
たりの圧力降下量が小さくなる。該低圧力降下型造的充
填物は周知のものであり、本発明においては、従来入手
し得るどのような低圧力降下型構造的充填物を使用して
も差し支えない。
【００２３】実施例１ 図２に示されたプロセスにおいて、３つの蒸留塔（高圧
塔１０７、低圧塔１１９およびアルゴンサイドアーム塔
１３５）の全てに通常の篩型トレイを用いた従来法によ
る場合についてシミュレートした。該シミュレーション
においては気体製品のみが生産され、液体製品は生産さ
れないものと仮定した。低圧塔１１９上部からの気体窒
素製品は１４．７ｐｓｉａの常圧に近い１６ｐｓｉａで
回収される。気体酸素製品および気体アルゴン製品は、
装置に導入される空気に対する最大量で回収される。供
給空気流の約１４％は高窒素廃棄流として生産され、こ
れは供給空気からＨ２ＯおよびＣＯ２を除去するために
使用する吸着剤として再使用される。
【００２４】装置に冷凍を供給するために使用される一
部の供給空気は、図示しないタービンによって駆動され
るブースター１７１で増圧され、冷却水で冷却された
後、装置内の主熱交換器１０５に供給される。この増圧
された空気は、次いでタービン内で膨張させて必要とす
る冷凍を供給しその後管路１７７で低圧塔１１９に送ら
れる。所定の理論段数を有する蒸留塔において、なお上
記した技術は、空気を膨張させる前に増圧させない方法
に比べてアルゴンの回収率を改善することができること
はすでに周知である。
【００２５】３つの全ての蒸留塔において通常の理論段
数が用いられた。本実施例におけるアルゴンサイドアー
ム塔１３５の理論段数は、本明細書においては１００％
の理論段数として定義されるが、そのときの実際の理論
段数は４４である。アルゴンサイドアーム塔１３５上部
のリボイラー・凝縮器１３３に導入される高圧塔１０７
底部からの粗液体酸素底液の流量は、沸騰液と凝縮液と
の最小温度差（ΔＴ）が２．７°Ｆ（約１．５℃）とな
るように選ばれた。
【００２６】シミュレーションの結果によれば、生産さ
れるアルゴン製品の酸素濃度は２．５％であり、アルゴ
ン回収率は９２．２％であった。なおアルゴン回収率
は、供給空気中のアルゴン量に対する生成アルゴン量の
百分比で表した。 実施例２ 実施例１の事例について酸素濃度がその半分の濃度、即
ち１．２５％のアルゴン製品を生成する場合についての
シミュレーションを行った。３つの蒸留塔全部における
篩型トレイの段数で示される理論段数は、実施例１と同
様とした。
【００２７】シミュレーションの結果によれば、１．２
５％の酸素濃度のアルゴン製品の生産は可能であるが、
その回収率は８０．５％に低下した。 実施例３ 実施例２での問題点の１つは酸素（α）に対するアルゴ
ンの相対揮発度がアルゴンサイドアーム塔の上部付近で
は僅か１．１であり、これが回収率を犠牲にすることな
くアルゴン製品中の酸素濃度を減少させることへの障害
となっていることである。従来の蒸留理論によれば、蒸
留塔の理論段数を増加させれば製品のより高い回収率
と、製品純度の向上が達成できることが教示されてい
る。本実施例においては、この理論に従って低圧塔１１
９および高圧塔１０７の篩型トレイの数を実施例１と同
様にし、アルゴンサイドアーム塔１３５の篩型トレイ数
を実施例１よりも４８％増加させて、アルゴンサイドア
ーム塔１３５の理論段数を６５とした。
【００２８】このシミュレーション結果によれば、０．
５％の酸素を含むアルゴン製品が９１．１％の回収率で
得られることを示した。しかしながらこの結果によれ
ば、アルゴン回収率は実施例１で達成されたアルゴン回
収率の９２．２％より低い値である。
【００２９】その上、実施例１に比べてアルゴンサイド
アーム塔１３５上部のリボイラー・凝縮器１３３に供給
される粗液体酸素量が著しく増加した（実施例１が３３
モルであったのに対して実施例３では５１．２モルであ
った）。この増加は、アルゴンサイドアーム塔１３５上
部の圧力が実施例１では、１６．８４ｐｓｉａであった
のに対し、実施例３では１４．７と低下したことによる
ものである。この２つの実施例ともにアルゴンサイドア
ーム塔１３５下部における圧力は２４．１ｐｓｉａで同
一であるところから、実施例３における篩型トレイ数の
増加は、アルゴンサイドアーム塔１３５上部における圧
力の低下をもたらすものである。凝縮液の圧力が比較的
低いことは必然的にリボイラー・凝縮器１３３における
沸騰液温を低下させる必要に繋がり、この必要条件を満
たすためには粗液体酸素のリボイラー・凝縮器１３３の
沸騰側への供給流量を増加させる必要があることにな
る。従って該リボイラー・凝縮器１３３に存在する液体
留分は、このリボイラー・凝縮器への粗液体酸素の供給
と共に増加し、それによって沸騰温度を一層低下させる
ものである。
【００３０】さらに説明すると、若しアルゴンサイドア
ーム塔１３５上部を真空とすることが可能であるとして
も、アルゴンサイドアーム塔１３５における篩型トレイ
の数をさらに増加させることによってアルゴン製品中の
酸素含有量を減少させることはできない。それは高圧塔
１０７底部からの粗液体酸素は十分使い果たされてしま
っているので、沸騰液の温度をこれ以上低下させること
は殆ど不可能に近いからである。従って図２の工程にお
いて、粗アルゴン中の酸素濃度を篩型トレイを使用して
０．５モル％以下に低下させようとすれば、実施例２に
見られると同様にアルゴンの回収率については好ましく
ない結果となる。実際に、この塔において酸素濃度が
０．２モル％の粗アルゴンを生産しようとすると、アル
ゴン回収率は５２．７％に低下する結果となった。 実施例４ 実施例３において行ったシミュレーションを、アルゴン
サイドアーム塔１３５の篩型トレイ全数を低圧力降下型
構造的充填物（図２のハッチ部参照）に取り替えて行っ
た。このようにすることによって１４８％の理論段数の
全てが構造的充填物となった（充填物としての実際の理
論段数は６５である）。該構造的充填物は低圧力降下型
であるので、アルゴンサイドアーム塔１３５上部におい
て適正な圧力を得るために必要な圧力降下量は、さらに
低圧塔１０７からアルゴンサイドアーム塔１３５にアル
ゴン・酸素含有蒸気側流を供給する管路１４１の圧力調
整弁（図示せず）を横切る圧力降下によって得られ、こ
れによりアルゴンサイドアーム塔１３５上部における圧
力は１６．４ｐｓｉａとなった。シミュレーションの結
果では、酸素濃度０．５モル％のアルゴン製品を９２．
１％の回収率で得られることが示された。この結果に見
られるように実施例１の結果に比べてアルゴン製品中の
酸素濃度が低下しているのにも拘らずアルゴン回収率は
実施例１におけるものと同様である。従って、アルゴン
回収率を犠牲にしなければ酸素濃度の低いアルゴン製品
を得ることができないとする従来の考えは誤りであるこ
とが分かった。 実施例５ アルゴンサイドアーム塔１３５上部の圧力を、１５ｐｓ
ｉａから２０ｐｓｉａに変えて実施例４の工程のシミュ
レーションを繰り返した。これに加えてアルゴンサイド
アーム塔１３５上部のリボイラー・凝縮器１３３への粗
液体酸素の流量の影響について調べた。種々の流量にお
けるアルゴンサイドアーム塔１３５上部の圧力とアルゴ
ン回収率との関係を図３に示す。この場合のアルゴンサ
イドアーム塔１３５上部のリボイラー・凝縮１３３への
粗液体酸素の流量に対するアルゴン回収率は、粗液体酸
素の最少理論流量（粗液体酸素をその露点において完全
に気化するのに必要な最少流量）に対する凝縮器に供給
される実際の液体酸素の流量の比率として表示され、図
４に示された。図４では前述の比率は記号Ψで表示され
ている。図３および図４において、特記されない限り、
前記アルゴンサイドアーム塔１３５上部のリボイラー・
凝縮器におけるΔＴは２．７５°Ｆ（約１．５℃）であ
る。また、図３および図４（後に示す図５を含めて）に
おいて、蒸留段数を工程数として表現してある。構造的
充填物を使用したときには、アルゴンサイドアーム塔上
部１３５の圧力は、次に述べる２つの方法で変えること
ができる。 １．アルゴン・酸素含有側流を低圧塔からアルゴンサイ
ドアーム塔へ供給する管路１４１の圧力調整弁（図示せ
ず）における圧力降下量を変化させる。該弁における圧
力降下量をより大きくすることによってアルゴンサイド
アーム塔１３５上部の圧力をより低下させることができ
る。 ２．該弁における圧力降下量は最少に保つが、アルゴン
サイドアーム塔１３５において構造的充填物とともに若
干数の篩型トレイを使用する。この若干数の篩型トレイ
の使用によってアルゴンサイドアーム塔１３５上部の圧
力調整のために必要な圧力降下量を得ることができ、こ
れによってアルゴンの回収量を増加させることができ
る。この篩型トレイは、アルゴンサイドアーム塔１３５
内の如何なる場所に設置しても構わないが塔下部に設置
することがより好ましい。一般に篩型トレイは構造的充
填物に比べて理論段数当たりの価格が安価なので、この
ような混成塔の使用は経済的にも好ましいことである。
【００３１】図３は、最大アルゴン回収率がアルゴンサ
イドアーム塔１３５上部の圧力に関連するものであるこ
とを示す興味深い曲線図である。この曲線特性は低圧塔
１１９の圧力の関数でもある。従って低圧塔１１９がよ
り高圧で運転される場合にはアルゴンサイドアーム塔１
３５上部の圧力をこれに従って適切に調整しなければな
らない。
【００３２】一般に成分の圧力低下はその成分の相対的
揮発度（α）の増加をもたらす原因となることはよく知
られた事実であるから、蒸留塔の圧力が低い場合にはよ
り良好な分離が行われることが期待できる。しかし、図
３によればアルゴンサイドアーム塔１３５において少な
くとも一部を低圧力降下型構造的充填物を使用した場合
に比べて、全べて篩型トレイを使用した場合（アルゴン
サイドアーム塔上部の圧力が１５ｐｓｉａであるとき）
のほうが実施例３でのアルゴン回収率は遥かに低い。
【００３３】図４は、アルゴンサイドアーム塔１３５上
部のリボイラー・凝縮器１３３における最適な粗液体酸
素流を示すもので有る。図４においては、アルゴンサイ
ドアーム塔１３５へ流される粗液体酸素の量を、凝縮器
１３３に供給された実際の粗液体酸素の流量のその露点
において完全に気化するのに必要な粗液体酸素の最少理
論流量との比率Ψで示してある。この比率は粗液体酸素
をリボイラー・凝縮器１３３で過熱したときの値１．０
よりも小さい。
【００３４】この数字が示すものは、純度や段数（工程
数）に関わりなく、特定のΔＴのリボイラー・凝縮器に
おける最大アルゴン回収率は、アルゴンサイドアーム塔
１３５上部の圧力の範囲内、従って供給される粗液体酸
素の最少理論流量に対する実際の供給流量の比率Ψの範
囲内において得られることである。驚くべきことにこの
比率Ψは前記のリボイラー・凝縮器のΔＴに関係なく同
一の範囲、即ち１．０４乃至１．３６であることが分か
った。
【００３５】従って、アルゴンサイドアーム塔における
低圧力降下型構造的充填物の使用は塔内の蒸留段数を増
加させて高純度アルゴン製品を得るようにさせるばかり
でなく、塔上部の圧力を調整してアルゴンの回収率を向
上させ得るものであることが分かる。 実施例６ 本実施例においては、低圧塔１１９および高圧塔１０７
における理論段数を先の実施例と同様に保持したが、ア
ルゴンサイドアーム塔１３５の理論段数のみを大幅に増
加させた。図５にその結果を示す。
【００３６】このような理論段数の増加は、該塔の一部
に低圧力降下型構造的充填物を使用したときのみ可能で
ある。これは低圧塔１１９上部から得られる製品に与え
られた圧力（低圧気体窒素製品流および／または高窒素
廃棄物流の圧力）において、アルゴンサイドアーム塔１
３５の下部に供給される低圧塔１１９からのアルゴン含
有側流の圧力をある程度固定することができるとうい事
実によるものである。理論段当たり通常の圧力降下で使
用される篩型トレイの数は、アルゴンサイドアーム塔１
３５への該供給アルゴン含有側流の圧力と常圧間の圧力
差によって制限される。これは、極低温蒸留装置はすべ
て常圧での操業が好ましくないからである。従って多く
の理論段数を必要とする現行の方法においてはアルゴン
サイドアーム塔１３５に少なくとも若干数の構造型充填
物を使用することが必要になる。
【００３７】また、もしアルゴンサイドアーム塔１３５
上部を真空にすることが可能であるとしても、実施例３
乃至実施例５の結果によれば、何らかの充填物を用いて
アルゴンサイドアーム塔１３５上部の圧力を好ましい値
に維持するすることが得策であることが証明されてい
る。その上実施例３によれば、殆どすべての粗液体酸素
は、凝縮液と沸騰液との間の温度差が要求される一定の
値に適合するように高圧塔１０７からアルゴンサイドア
ーム塔１３５上部のリボイラー・凝縮器１３３に供給さ
れている。凝縮液の温度がさらに低くなると（さらに低
い圧力となるために）要求温度差に適合させることは殆
ど不可能となる。そして、これらの問題はアルゴンサイ
ドアーム塔に低圧力降下型の構造的充填物を使用するこ
とによって容易に解決し得るのである。
【００３８】図５に見られるように、アルゴンサイドア
ーム塔１３５における理論段数が多くなるにつれて、酸
素濃度が低下し純度の高いアルゴン製品の生産が行われ
ることができることが分かる。なお、このときのアルゴ
ン回収率は約９４％で一定に維持された。図５より約３
６４％の理論蒸留段（実際段数は１６０）にすると、ア
ルゴンサイドアーム塔から得られるアルゴン中の酸素濃
度は約４．５ｐｐｍに低下するし、さらに蒸留段数を増
加させ理論段を５００％（実際の段数２２０）にすると
何と酸素濃度を０．１ｐｐｍに引き下げることができる
ことが分かる。
【００３９】そして、極低温蒸留装置を使用したアルゴ
ンの生産においてこのような高純度のアルゴン製品が得
られることは、従来見られなかった画期的なことであ
り、得られたアルゴン製品はそのままでアルゴンの使用
規格の大部分を満たすことができる。従って、その後の
精製工程、つまり酸素を水素と反応除去させるために用
いられる触媒反応用デオキソ（Ｄｅｏｘｏ）装置または
ゲッター装置の使用を省略するかまたは使用するにして
も最小限の装置で済ませることができる。
【００４０】なお、構造的充填物を使用して理論段を増
加させた場合には、アルゴンサイドアーム塔１３５の塔
高が高くなるが、それは該アルゴンサイドアーム塔１３
５を離れる液流を比重により低圧塔１０７に供給するよ
うに調整することによって支障なく運転することができ
る。さもなければ、アルゴンサイドアーム塔１３５の低
圧塔に対する相対的な高さを変えずに下方にずらして設
置し、アルゴンサイドアーム塔１３５の底部液を低圧塔
１１９に供給するにはポンプで送液するようにしてもよ
い。 実施例７ 構造的充填物を使用せずに、全て篩型トレイを用いてア
ルゴン製品の酸素濃度を低下させる試みを図７の方法お
よびベリアコフ（Ｂｅｒｙａｋｏｖ）の方法を改良して
行った。この改良方法の工程流れ図を図６に示す。図６
においては、図７におけるアルゴン・酸素含有蒸気側流
を低圧塔１１９の中間下部位置から直接にアルゴンサイ
ドアーム塔下部１３５に導入するのではなく、管路５０
２により一旦熱交換器５０４に導入して加温し、圧縮器
５０６によって昇圧し、冷却させてから管路５０８を経
てアルゴンサイドアーム塔１３５下部に導入する点で異
なるが、それ以外は図２に示すものとほぼ同様である。
ベリアロフはアルゴンサイドアーム塔１３５上部におけ
る圧力の最大限の活用については何ら教示していない
が、本シミュレーションにおいては、前記の昇圧量は、
これによってアルゴンサイドアーム塔１３５上部の圧力
が本明細書の初めの部分において教示した最適の好まし
い圧力になるようにした。
【００４１】前記した昇圧器は低温圧縮機であってもよ
く、これに従って低圧塔１１９からのアルゴン含有側流
を低温に冷却することができる。そしてこれにより熱交
換器５０４で該側流を加温した後に再冷却するという手
間を省くことができる。この低温圧縮機の使用は、アル
ゴンサイドアーム塔１３９からのアルゴン製品の酸素濃
度をそれ程低くする必要がないようなときには有効であ
る。何となれば、これによってアルゴンサイドアーム塔
において追加すべき篩型トレイの数を少なくすることが
でき、追加の篩型トレイによる圧力降下を克服するため
に要求される低温圧縮機において負荷すべき圧力増が少
なくて済むからである。
【００４２】図６の全部篩型トレイ使用のものを、図２
の方法で全て構造的充填物を使用した場合と比較するた
めのシミュレーションを行った。
【００４３】１８２％の理論段を用いて運転を行ない、
２，０００ｐｐｍの酸素含有アルゴン流を生成させた。
その結果、アルゴンの回収率は、図６の方法によるとき
は、図２で全て構造的充填物を使用した場合に比べて低
い上に、電力消費量が増加した。昇圧器５０６での電力
消費量は、導入空気を圧縮するために使用される主空気
圧縮機１７３において用いられる電力費の３．３％であ
ったが、この電力消費量は、さらに酸素濃度の低いアル
ゴンを生産する場合には急激に増加する。例えば１．３
ｐｐｍの酸素濃度のアルゴンを生産する場合には、昇圧
器５０６の電力消費量は主空気圧縮機１７３の電力消費
量の９．３％となる。一方、構造的充填物を使用したと
きは全く付加的な電力消費を必要とすることがない。
【００４４】従って、アルゴンサイドアーム塔１３５に
構造的充填物を使用するときは特別に追加の昇圧装置の
設置を行う必要がなく、従ってこれに伴う電力消費の増
加をきたすことなく低酸素濃度のアルゴンの生産を行う
ことができるのである。 実施例８ アルゴンサイドアーム塔に篩型トレイを使用した図６の
方法によると、アルゴンの回収率もかなり低下する。そ
こでアルゴン回収率を改善する試みを図１の工程流れ図
に従って行った。図１においては、図６の工程に加えて
アルゴンサイドアーム塔１３５底液を管路５１０により
低圧塔１１９へ再循環させるに際して、途中で分離器５
１２においてフラッシュして気液分離を行い、分離した
液体流を管路５１４により低圧塔に導入し、分離した蒸
気流を図６において示した低圧塔から増圧器５０４へ導
入するための管路５０２の酸素含有蒸気側流と管路５１
６によって併合することによりアルゴンサイドアーム塔
１３５に再循環させるものである。
【００４５】本明細書において提案された図１による方
法（および構造的充填物を使用する本発明例）とベリア
コフによって示唆された発明とを比較すると、両者とも
に極低温蒸留装置によって酸素濃度の低いアルゴンを生
産するために篩型トレイと特別な圧縮機を使用してい
る。しかし、図１の方法による電力消費量は明らかに少
ない。２０００ｐｐｍの酸素を含有するアルゴンの生産
をベリアコフの方法で行った場合の昇圧器の電力消費量
は主空気圧縮器の電力消費量の４．３％で、図１の方法
による場合の３．３％よりも多い計算結果となる。従っ
て、アルゴン生産量には何ら変わりがないもののベリア
エフの方法では電力消費量は約１％の電力消費増とな
る。酸素濃度が１．５ｐｐｍのアルゴンの生産の場合に
おいても同様の結果となる。ベリアコフの方法によると
きは上記したようなエネルギー消費増がある上に、アル
ゴンサイドアーム塔１３５を２つの区分に分割するの
で、新たな供給分割装置を設置しなければならないとう
い問題もある。
【００４６】以上述べた全ての実施例から、アルゴンサ
イドアーム塔での低圧力降下型構造的充填物の使用によ
り極低温蒸留装置から酸素濃度を大幅に低下させたアル
ゴンの生産を行うことができることが分かる。そして、
これはアルゴン回収率を犠牲にしたり、電力消費量を増
加させたりすることなく行うことができるのである。
【００４７】また上記した全ての実施例は得られる製品
が気体の場合について行った結果について述べたもので
あるが、これらの結果は製品の種類如何にかかわらず全
ての極低温空気分離法に適用し得るものである。従って
製品が液体酸素、液体酸素、液体アルゴンであるような
装置においても応用することが可能である。
【００４８】さらにまた上記の全ての実施例において
は、低圧塔および高圧塔の棚段については篩型トレイを
使用したものを示したが、本発明の手法は、これらの蒸
留塔の一方または双方において少なくともその一部を低
圧力型構造的充填物で置き換え使用したも場合にについ
ても応用すること可能である。例えば、低圧塔の蒸発段
に１つ以上の構造的充填物を充填することができる。あ
る場合においては、低圧塔の全段に構造的充填物を充填
するよりも、寧ろアルゴンサイドアーム塔への供給気体
の取り出しを行う位置よりも上方の少なくとも一部には
篩型トレイを使用することが望ましい。これはアルゴン
サイドアーム塔に送る供給気体の圧力を僅かに高くさせ
て、アルゴンサイドアーム塔の理論段数の増加を可能に
することで比較的純粋なアルゴンの生産を行い得るよう
にする効果がある。低圧塔における篩型トレイを使用す
る最適な位置は、アルゴンサイドアーム塔のリボイラー
・凝縮器からの供給位置とアルゴンサイドアーム塔への
側流の取り出し位置との間の位置であり、残余の部分を
を構造的充填物で充填することができる。
【００４９】以上の実施例からも明らかなように本発明
における要件の１つは、アルゴンサイドアーム塔に篩型
トレイと構造的充填物を組み合わせて使用することによ
ってアルゴンサイドアーム塔上部に最適圧力を得ること
であるが、この組み合わせ使用を行うことは、理論段当
たりの構造的充填物の費用が相応する篩型トレイの費用
よりも高くつくので全部を構造的充填物とするよりも経
済的にも魅力がある方法である。
【００５０】さらに本発明の利点の１つは、酸素濃度が
極めて低いか、極微量の酸素を含有するアルゴン製品を
極低温蒸留塔を使用した空気分離法によるのみで生産す
ることが可能なことである。そしてこれによって、極低
温吸着法、科学的吸着法、ゲッター法などのような従来
のアルゴン生産法において適用不可能であった酸素除去
法を組み合わせ使用することができるようになった。
【００５１】先に述べたように、アルゴンの酸素に対す
る相対揮発度は、アルゴンサイドアーム塔上部において
は僅かに１．１程度である。このように相対揮発度が低
いために、酸素濃度の低いアルゴンを生産するために
は、理論段数を多くするか、またはＬ／Ｖ（気体／蒸
気）比を１に近接させる必要がある。しかるにＬ／Ｖを
増加させるとアルゴンサイドアーム塔体部からの供給蒸
気留分としての液体流量がますます多くなり、これが回
収率は低下させる結果とな。一方において、低圧塔にお
けるトレイ数は固定的であり、また低圧の廃棄窒素生成
物の圧力も固定的であるので、アルゴンサイドアーム塔
で使用できる篩型トレイの数は限定されてしまう。
【００５２】アルゴンサイドアーム塔における篩型トレ
イの数は、該塔上部において得ることができる最少圧力
によって限定される。篩型トレイを増加させることは、
アルゴンサイドアーム塔上部を限りなく真空化しこれに
より、アルゴンサイドアーム塔のリボイラー・凝縮器頂
部における凝縮液と粗液体酸素との間の温度差は小さく
なり、リボイラー・凝縮器においてアルゴンが凍結する
恐れを生ずる。これらは好ましいことではないので、酸
素濃度の低いアルゴンを生産するためにはアルゴンサイ
ドアーム塔で使用できる篩型トレイの数は限定されるの
である。
【００５３】しかも、実施例１および実施例３からも分
かるように、アルゴンサイドアーム塔における篩型トレ
イの数を増加させることができても、アルゴン中の酸素
濃度を低くしようとすると、アルゴンの回収率が低下し
てしまう。これは、アルゴンサイドアーム塔における篩
型トレイの数を増加させると、圧力の低下ひいては凝縮
アルゴンの温度を低下させ、凝縮に必要な温度にするた
めには、より多くの粗液体酸素をリボイラー・凝縮器に
供給する必要をする必要が生ずることに起因する。そし
て、このことはある限度量以上のアルゴン製品の回収を
するためには悪影響をもたらす。即ち、低圧塔への粗液
体酸素供給には最適供給流量が存在するので、この供給
流量が減少するとアルゴンの回収率が低下するのであ
る。結局、低圧塔における篩型トレイの数は固定されて
しまうので、アルゴンサイドアーム塔においてアルゴン
回収率を最大限とする最適トレイ数も定まってしまい、
篩型トレイの増加によりアルゴン中の酸素濃度を低下さ
せようとすると、アルゴン回収率が低下する結果となる
のである。
【００５４】勿論低圧塔における篩型トレイの数を増加
させることによって、アルゴンサイドアーム塔の篩型ト
レイの数を増加させ、これによってアルゴンサイドアー
ム塔上部の圧力を高めることができる。しかし、これは
低圧塔下部の圧力を高めることになり、該低圧塔下部で
の酸素とアルゴンの分離に悪影響を及ぼし、ひいてはア
ルゴン回収率を低下させる一因となるので好ましくない
（またこれがさらに高圧塔の圧力を増加させて低圧塔に
還流させる高圧液体窒素の量と純度を低下させるので、
この点においてもアルゴン回収率にとって好ましくな
い）。それ故に、やはりこの場合においても篩型トレイ
数には最適数が存在し、篩型トレイの増加はアルゴン回
収率の実質的な低下に結びつくのである。
【００５５】またさらに、図６および図１に示された方
法において、アルゴンサイドアーム塔の篩型トレイを増
加させた場合には、費用の増加とエネルギーの損失を招
くことになる。これは、上記図６および図１の方法にお
いては、増圧器、分離器等の追加の装置を用いるので、
篩型トレイの増加は、消費電力の増加に繋がり、種空気
圧縮機消費電力の最大１０％の追加のエネルギー消費を
もたらすことになるからである。
【００５６】これに反して、本発明におけるように低圧
力降下型構造的充填物を使用する場合には、アルゴンサ
イドアーム等における理論段数を制限なしに増加させる
ことができる。そそてこのことによって一層低い酸素濃
度のアルゴンを回収率を犠牲にすることなく生産するこ
とが可能となる。その上、実施例５からも分かるよう
に、該構造的充填物を使用することによりアルゴンサイ
ドアーム塔上部の圧力を最適圧力になるように調整する
ことができるので、アルゴン回収率を最大限増加させる
ことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】低酸素濃度アルゴン生産法（図６）代替法の変
形を示す概略工程流れ図である。
【図２】極低温空気分離法（図７）において、アルゴン
サイドアーム塔に本発明による充填物を使用した場合を
示す概略工程流れ図である。
【図３】アルゴンサイドアーム塔上部の圧力とアルゴン
回収率との関係を示す図面である。
【図４】アルゴンサイドアーム塔上部のリボイラー・凝
縮器に流れる粗液体酸素流量とアルゴン回収率との関係
を示す図面である。
【図５】アルゴンサイドアーム塔の理論段数とアルゴン
純度との関係を示す図面である。
【図６】低酸素濃度アルゴン生産法の代替法を示す概略
工程流れ図である。
【図７】従来のアルゴン生産のための極低温空気分離法
の工程流れ図である。
【符号の説明】 １０１ 管路 １０３ 管路 １０５ 主熱交換器 １０７ 高圧蒸留塔（高圧塔） １０９ 管路 １１１ 管路 １１２ 管路 １１３ 管路 １１５ リボイラー・凝縮器 １１９ 低圧蒸留塔（低圧塔） １２１ 管路 １２３ 管路 １２５ 管路 １２７ 熱交換器 １２９ 管路 １３０ 管路 １３１ 管路 １３３ リボイラー・圧縮器 １３５ アルゴンサイドアーム蒸留塔（アルゴンサイド
アーム塔） １３７ 管路 １３９ 管路 １４１ 管路 １４３ 管路 １４４ 管路 １４５ 管路 １４７ 管路 １５１ 管路 １６１ 管路 １６３ 管路 １６５ 管路 １６７ 管路 １６９ 管路 １７１ 管路 １７３ 圧縮器 １７５ 膨張器 １７７ 管路 ５１０ 管路 ５０２ 管路 ５０４ 熱交換機 ５０６ 圧縮器 ５０８ 管路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドナルド．ウインストン．ウッドワード アメリカ合衆国．18066．ペンシルバニ ア州．ニュートリポリ．アール．ディ ー．１−ボックス1141 (56)参考文献 特開 平１−312382（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−318882（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アルゴン生成物（製品）を得るための極
    低温蒸留による空気分離を高圧塔（１０７）、低圧塔
    （１１９）及びアルゴンサイドアーム塔（１３５）から
    なる多段蒸留塔システムにおいて行うこと； 前記アルゴンサイドアーム塔（１３５）上部においてア
    ルゴン生成物を得るに際して低酸素含有アルゴン生成物
    が得られるようにアルゴンサイドアーム塔（１３５）の
    蒸留段数を選択すること； 前記高圧塔（１０７）底部で得られる粗液体酸素の少な
    くとも一部を前記アルゴンサイドアーム塔（１３５）上
    部に設けられたリボイラー・凝縮器（１３３）に（管路
    １２９および管路１３１により）送って、アルゴンサイ
    ドアーム塔（１３５）の上部における富アルゴン蒸気の
    少なくとも一部を凝縮させるための冷凍を提供し、これ
    によって前記アルゴンサイドアーム塔（１３５）におけ
    る還流を得ること； 気体アルゴン・酸素を含む側流を前記低圧塔（１１９）
    の中間位置から（管路１４１により）取り出して前記ア
    ルゴンサイドアーム塔（１３５）下部に更なる圧縮をす
    ることなしに送って精留すること；および、 前記アルゴンサイドアーム塔（１３５）において、液相
    と気相とを緊密接触させて、酸素の気相から液相への物
    質移動と、アルゴンの液相から気相への物質移動を行わ
    せることよりなるアルゴン生産のための空気分離法にお
    いて、 （ａ）前記アルゴンサイドアーム塔（１３５）において
    得られるアルゴン生成物が０．５モル％以下の低酸素含
    有アルゴン生成物となるように該アルゴンサイドアーム
    塔（１３５）の段数を選択すること、 （ｂ）前記アルゴンサイドアーム塔上部の圧力が、前記
    高圧塔（１０７）から前記リボイラー・凝縮器（１３
    ５）への粗液体酸素流を、該リボイラー・凝縮器（１３
    ５）での熱交換によってその露点において完全に気化す
    るために必要な粗液体酸素の最少理論流量の約１．０４
    乃至１．３６倍の範囲の流量とするのに必要な圧力に達
    するように該アルゴンサイドアーム塔（１３５）の運転
    を行うこと、 を特徴とするアルゴン生成物生産に係る極低温空気分離
    法。
  2. 【請求項２】前記アルゴンサイドアーム塔（１３５）の
    上部における圧力が、篩型トレイと構造的充填物の組み
    合わせ物を横切るために生ずる圧力降下によって得られ
    るように該篩型トレイと構造的充填物を組み合わせて使
    用し、該アルゴンサイドアーム塔（１３５）における液
    相と気相間の緊密接触を行わせることを特徴とする請求
    項１記載のアルゴン生成物生産に係る極低温空気分離
    法。
  3. 【請求項３】 構造的充填物を使用して前記アルゴンサ
    イドアーム塔（１３５）において液相と気相間の緊密接
    触を行わせ、前記アルゴンサイドアーム塔（１３５）中
    にアルゴン・酸素含有側流を導入する前に該側流の圧力
    を下げて、前記アルゴンサイドアーム塔（１３５）の上
    部における圧力が、前記構造的充填物を横切るために生
    ずる圧力降下と前記導入前のアルゴン・酸素含有側流の
    圧力低下の組み合わせによる圧力降下によって得られる
    ようにした請求項１記載のアルゴン生成物生産に係る極
    低温空気分離法。
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