JP2636949B2 - 改良された窒素発生器 - Google Patents

改良された窒素発生器

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は,高純度の液体窒素を得るためのプロセスと
装置に関する。さらに詳細には,本発明は,望ましくな
い量の酸素を含有した標準規格の液体窒素を,オンサイ
ト窒素発生器(on−site nitrogen generator)の蒸留
塔を使用して精製して,窒素を多量に使用する必要があ
るときのために,もしくは窒素発生器の運転停止のとき
のために貯蔵することのできる,あるいは高級グレード
の液体生成物として販売用に出荷することのできる超高
純度の液体窒素を得るためのプロセスに関する。
窒素発生器は,化学コンビナート,石油精製装置,医
薬製造プラント,金属加工プロセス,半導体製造プロセ
ス,フロートガラス製造プロセス,その他多くの重要な
工業プロセスにおける種々の用途に対する要件を満たす
よう設計されている。ある特定の用途(例えばシリコン
ウェーハの製造)においては,生成した窒素中の酸素含
量を最小限に抑える必要がある。従来の窒素発生プラン
トは,0.5vppm(vppmは容量によるppm;volumetric parts
per million)未満の酸素を含有した窒素が得られるよ
う操作することができる。
一般に窒素発生器には,液体窒素貯蔵タンク,及び窒
素発生器の運転停止時又は必要量が窒素発生器の容量を
越えるときに窒素を供給するための気化器が装備されて
いる。プラントのバックアップ(back−up)のために標
準規格の液体窒素を供給することも可能である。しかし
ながら,このような液体窒素は,一般には酸素含有量が
2.0〜5.0vppmという標準工業規格を満たすよう製造され
ている。こうした液体窒素は,酸素含量が0.5vppm未満
であることを必要とするエレクトロニクス業者にとって
は充分に高純度であるとは言えない。液体窒素が工業プ
ラントにて高純度で得られるとしても,輸送時において
汚染されることがある。例えば,工業プラントにて酸素
含量が1vppmで製造される液体窒素は,輸送作業を経る
と約2vppmの酸素を含有してしまうことがある。これと
は対照的に,オンサイト窒素発生器では,0.5vppm未満の
酸素を含有した生成物が得られる。従って,窒素発生器
の運転停止時のために,又は液体窒素プラントからトラ
ックによって搬入された標準規格の液体窒素を使用する
以上の多量の窒素が必要とされるときのために,液体窒
素のオンサイト製造を行うのが最も望ましい。搬入され
た工業グレードの生成物を,超高純度の窒素を多量に必
要とする業者に再出荷するため超高純度に精製するのに
窒素発生器を使用することもできる。
こうしたバックアップの問題に対しては,窒素発生器
から高純度の液体窒素を生成させ,そしてこれを貯蔵す
ることによって対処している。従来の廃ガス膨張サイク
ル(waste expansion cycle)の窒素発生器は,全体と
しての生成物回収量を減らすことなく,その生成物の最
高約5%までを超高純度の液体窒素として生成すること
ができる。しかしながら,この方法は充分に満足できる
ものとは言えない。先ず第一に,プラントの“バックア
ップ”に対して30時間の窒素供給を行う大きさの貯蔵タ
ンクを充填するのに約25時間が必要とされ,さらにま
た,この充填時間中においては充分な窒素生成能力が得
られない。第二に,生成量の5%を液体窒素として生成
することのできる窒素発生器プラントに対する電力消費
量は,窒素ガスだけを生成するよう設計されたプラント
に対する電力消費量より約25%多く,このような電力損
失は,貯蔵タンクが充填され,そして液体窒素の製造が
終了した後においては回収不可能である。
コリンズ(Collins)らによる米国特許第2,951,346号
明細書は,空気から比較的低純度の液体窒素を得ること
のできる,独立型で実験室サイズの液体窒素発生器につ
いて開示している。
シモネット(Simonet)による米国特許第3,620,032号
明細書は,工業用グレードの酸素から高純度酸素を製造
する方法について開示している。サンプ(sump)からの
酸素が,蒸留塔における中間箇所にて該蒸留塔に導入さ
れる。
チェウング(Cheung)による米国特許第4,780,118号
明細書は,液体酸素を超高純度に精製するためのプロセ
スプラントについて開示している。
ヨシノ(Yoshino)による米国特許第4,668,260号;米
国特許第4,671,813号;及び米国特許第4,698,079号明細
書は,エレクトロニクス工業向けの高純度窒素を製造す
るためのプラントについて開示している。
本発明は,窒素発生効率の低下を起こすことなく,標
準規格の液体窒素を窒素発生器にて精製して,該窒素発
生器によって製造される液体窒素と同等の品質の液体窒
素を与えることのできる装置とプロセスを提供する。
さらに本発明は,標準的な工業用純度の液体窒素中の
酸素含量を,窒素発生プラントによって製造される液体
窒素中の酸素含量と同等のレベルにまで減少させるため
に,そしてプラントが運転停止となったときや多量の液
体窒素が必要となったときの“バックアップ”用として
又は高級グレードの液体窒素生成物として出荷できるよ
う前記液体窒素を貯蔵するために,窒素発生現場に搬入
された標準規格の工業用純度の液体窒素を再処理する手
段を提供する。上記の目的は,比較的低純度で標準規格
の液体窒素を,窒素発生器の蒸留塔における中間箇所に
て前記蒸留塔中に導入することによって達成される。実
質的に同等量の精製された液体窒素が,貯蔵のため,そ
して窒素発生器プラントの運転停止時や多量に必要とさ
れるときのため,あるいは出荷用として,蒸留塔の頂部
から取り出される。
本発明のプロセスと装置は,化学的処理,フロートガ
ラスの製造,シリコンチップの製造,そして水素との混
合による金属加熱処理のための還元雰囲気の調製に対し
て,雰囲気を不活性にするための窒素を供給する窒素発
生プラントと組み合わせて使用するのが好ましい。この
ような窒素発生器プラントは,油井中への窒素注入によ
る石油の回収量増大に対しても使用することができる。
本プラントは,エレクトロニクス工業向けの超高純度液
体窒素が得られるよう操作することもできるし,あるい
は低純度の液体窒素(低純度で間に合う場合もある)が
得られるよう操作することもできる。
本発明は,窒素発生器の運転停止時や多量の窒素が必
要となったときに使用できるよう,あるいは高級グレー
ドの液体窒素組成物として出荷できるよう,工業用液体
窒素又は標準規格の液体窒素を精製するために,このよ
うな窒素発生器と組み合わせて使用すべくなされてい
る。単一の蒸留塔又は複数の蒸留塔(例えば二段蒸留
塔)を有する窒素発生器に対して本発明を使用すること
ができる。本発明は,ある特定の窒素発生プロセスに対
してよりむしろ,高純度窒素の蒸留に関する熱力学的平
衡特性に依存している。
本発明は,空気膨張窒素発生プラント及び廃ガス膨張
窒素発生プラントと組み合わせて使用するのが好まし
い。
一般に空気は,酸素,窒素,アルゴン,及びある特定
の希ガスを固定した量にて含有するガス状混合物であ
る。これらの成分は,低温蒸留を使用してこのような窒
素発生器によって分離することができる。
好ましい窒素発生器によって使用される空気分離プロ
セスは, 1. 空気を圧縮する工程; 2. 精製・冷却して液体空気を得る工程; 3. 低温蒸留によって各成分に分離する工程; 4. 分離された成分を生成物として回収する工程; を含む。
圧縮工程 大気空気を濾過し,圧縮し,アフタークーラーにて周
囲温度に冷却し,そしてサージドラムへ送る。サージド
ラムは,熱交換器の逆転時に空気圧縮機に対する衝撃を
和らげ,空気流れから凝縮した水蒸気を分離する。
冷却工程 高純度窒素生成物のための固定通路,及び空気流れと
廃ガス流れのための逆転通路,を有する逆転熱交換器
(reversing exchangers)に圧縮された空気が入る。流
入した空気が,窒素生成物流れ及び廃ガス流れとの熱交
換により冷却される。温度が降下すると,不純物である
水と二酸化炭素が熱交換器の表面に付着する。空気流れ
と廃棄物流れを定期的に逆転させ,低圧の廃棄物流れに
よってこれらの不純物を除去する。
逆転は,温端(warm end)にて自動逆転弁(所定の間
隔で作動する)のシステムによって制御することができ
る。熱交換器の冷端(cold end)にて流れを制御するの
に逆止弁が使用される。逆転熱交換器からの空気がシリ
カゲル吸着剤を通過して,微量の二酸化炭素と炭化水素
類が除去される。次いで空気の一部が逆転熱交換器の固
定通路にてある程度再加温され,冷却され,そして精留
塔に入る前に液化器熱交換器(liquefier exchanger)
にて部分的に液化される。空気の残部は,膨張タービン
を通って膨張して塔に送られる。膨張タービンは,シス
テムに対する冷却要件の大部分を満たすべく機能する。
成分分離工程 高圧精留塔に入った空気は,上昇する窒素含量の多い
ガス流れと下降する酸素含量の多い液体流れ(これらは
互いに向流の形で接触している)に分離される。酸素含
量の多い液体は,塔の底部にて抜き取られ,次いで膨張
されて還流冷却器の低圧側に送られ,そこで凝縮してい
る窒素還流物と突き当たって気化する。酸素含量の多い
蒸気は,廃棄ガスとして還流冷却器を去り,液化器と逆
転熱交換器を通って戻り,そこで流入してくる空気流れ
を冷却する。
本明細書で使用している“塔”又は“精留塔”という
用語は,蒸留塔もしくは分留塔,又は蒸留ゾーンもしく
は分留ゾーン(すなわち接触塔もしくは接触ゾーン)を
意味し,このとき液相と蒸気相を向流の形で接触させて
液体混合物の分離を起こさせる(例えば,一連の垂直配
置されたトレー又は塔内に据え付けられたプレート上
で,またこれとは別に,塔に充填される充填エレメント
上で蒸気相と液体相を接触させることによって分離を起
こさせる。)“二段蒸留塔”という用語は,高圧蒸留塔
の上端が低圧蒸留塔の下端と熱交換関係になっているこ
とを意味する。窒素発生器の蒸留塔には,標準規格の液
体窒素を蒸留塔の中間蒸留プレート又は中間位置にて蒸
留塔中に導入するための手段が装備されており,このと
き前記蒸留プレートは,その組成が流入してくる標準規
格の液体窒素と実質的に同等の液体流れを有する。
本明細書で使用されている“トレー”又は“プレー
ト”とは,接触段階(必ずしも平衡段階ではない)を意
味し,1つのトレーと同等の分離が可能な充填物を有する
接触装置を意味することもある。“平衡段階”とは,蒸
気−液体接触段階を意味し,これによって該段階を去っ
た蒸気と液体は物質移動平衡となる。例えば,効率100
%のトレー又は1つの理論プレートと同等の高さの充填
エレメントを意味する。
生成物回収工程 精留塔の頂部からの窒素蒸気を液化器と逆転熱交換器
の固定通路を介して戻して,その冷却作用を回復し流入
ガスを冷却する。
一般に,本発明が使用されない場合,窒素発生器に
は,全窒素生成物の約5%を液体として抜き取り且つそ
の後の使用のために貯蔵することのできる液体窒素制御
システムが装備されている。しかしながら,本発明を使
用すると,蒸留塔に導入された標準規格の液体窒素の量
と実質的に同等の量にて,精製された液体窒素が蒸留塔
の頂部から取り出され,このとき窒素生成物ガスも得ら
れる。この精製された液体窒素は,窒素が多量に必要と
されるとき,窒素発生器プラントの運転停止が起こると
き,又は液体窒素が出荷されるときのために貯蔵され
る。
さらに具体的に説明すると,第1図は好ましい窒素発
生器プラントにおいて使用されている本発明を示してお
り,ダストフィルター10を介して多段階空気圧縮機11の
吸引部に大気から空気が取り込まれる。圧縮機11におい
て空気が圧縮され,アフタークーラー12において冷却水
によって冷却される。次に,空気はサージドラム14を通
過する。このサージドラム14は逆転熱交換器16の逆転に
よって引き起こされる圧力変動を少なくするよう作用
し,且つ水分離器としても作用する。
空気が逆転熱交換器16に入り,その露点の数度以内に
冷却される。熱交換器16を通過中,大気水分の残部の実
質的に全て及び他の不純物が,熱交換器16の低温表面に
付着する。いかなる微量の不純物が存在するとしても,
これらの不純物は気相吸着装置18において空気流れから
分離される。熱交換器の表面に付着した不純物は,熱交
換器16の逆転が起こるときに,廃棄物流れ中に定期的に
再吸着される。
吸着装置18からの低温精製された空気の一部が,導管
19を介して逆転熱交換器16の通路に戻されて,逆転の温
度をバランスさせるための手段を与え,そして吸着装置
18の後のメインの空気流れに再び合流する。
次いで吸着装置18からの空気流れが2つの流れ20と21
に分けられる。第1の流れ20が膨張タービン22を通過
し,膨張した空気流れ23が,その露点よりわずかに高い
温度の飽和ガスとして塔24の下部に入る。第2の流れ21
は,液化器熱交換器25を通過し,そこで空気が向流の形
で流れている他の流れと突き当たって冷却・液化され,
引き続き導管26を介して分離塔24に入る。
好ましい蒸留塔24においては,下降する液体と接触す
る各篩型蒸留トレーの孔を,蒸気が上方に向かって通過
する。蒸留についての公知の原理によれば,空気が2つ
の主要流れ,すなわち(a)窒素含量の多い生成物流れ
(蒸留塔24の頂部からガス流れ30として取り出され
る),及び(b)酸素含量の多い流れ(蒸溜塔24のサン
プ中に捕集される)に分けられる。ガス状窒素流れ30の
一部33が冷却器32を通過し,そこで凝縮して塔24に戻さ
れて還流物を与える。残部のガス状窒素34は,液化器25
と逆転熱交換器16を通過することによって周囲温度に加
温され,導管35を介して低温ボックス28を出る。膨張タ
ービン22によって充分な冷却が行われる場合は,蒸留に
対して必要とされるより多くの液体還流物33を生成させ
ることができる。過剰の高純度液体窒素生成物36が,蒸
留塔24の頂部から除去されて貯蔵タンク37に送られ,そ
こでプラントのバックアップ用として使用でき,また販
売用として出荷することができる。
酸素含量の多い流れ31が弁40を経て膨張され,そして
冷却器32中において気化される。酸素含量の多いガス状
流れ41が液化器25中でさらに加温され,導管42を通り,
そして前記サイクルにて付着の大気中不純物を含有した
逆転熱交換器16の部分を通過する。これらの不純物は,
空気流れと廃棄物流れとの間の圧力差と温度差の影響に
より,再吸着される。廃棄ガス43がサイレンサー(図示
せず)を介して大気中に排気される。
さらに第1図につき,本発明が意図している改良点に
関して説明すると,2〜5vppmの酸素を含有した標準規格
グレード又は工業用グレードの液体窒素が貯蔵タンク50
に送られる。液体窒素を導管51を介して制御された速度
で蒸留塔24の中間プレートに移送するために,貯蔵タン
ク50内に充分な圧力が保持される。通常0.5vppm未満の
酸素を含有するほぼ同等量の精製された液体窒素還流物
(冷却器32から戻ってくる)が,蒸留塔24の頂部(最上
段のトレーより上)から取り出され,油圧により又はポ
ンプにより導管36を介して貯蔵タンク37に移送される。
本発明の重要な特性は以下の点にある: (a) 標準規格グレード又は工業用グレードの液体窒
素の精製が,従来の窒素発生器(精製液体窒素の取り出
し量はより少ない)の還流速度とほぼ同等の塔還流液体
速度にて達成される。この結果,標準規格の液体窒素の
供給箇所より上の蒸留塔部分における液体/蒸気比は小
さくなる; (b) 標準規格グレード又は工業用グレードの液体窒
素が,その組成が蒸留塔液体流れの組成と同等であるよ
うな箇所(一般には最上段からいくつか下のトレー)に
て蒸留塔に導入される;及び (c) 精製された液体窒素(例えば酸素含量が0.5vpp
m)が、蒸留塔に導入される標準規格グレード又は工業
用グレードの液体窒素の量と実質的に同じ量にて蒸留塔
の頂部から取り出される。
第2図を参照すると,酸素−窒素システムに対する液
体−蒸気平衡曲線が凸形状である(これによって,蒸留
塔の頂部における液体/蒸気比が小さいとしても,極め
て高い窒素純度を達成することができる)ために上記の
ことが可能となる。標準規格の液体窒素に対する供給点
より上の蒸留塔に対する操作線の勾配は,前記供給点よ
り下の蒸留塔に対する操作線の勾配より小さい,ことが
わかる。この領域における平衡線の勾配も小さい。しか
しながら,平衡線と操作線が交差しない限り,所望の分
離を達成することができる。
標準規格液体窒素の処理可能な最大流量は,標準規格
液体窒素の供給点より上のトレーに対する最小還流比に
よって決まる。生成物の純度が保持されるよう,供給点
より下の液体/蒸気比(L/V)を増大させるためには,
ガス状窒素の回収量を若干少なくする必要がある。
従って,本発明を利用すれば,“オンサイト”の窒素
発生器を使用して,搬入された標準規格グレードの液体
窒素を,窒素発生器によって得られるガス状窒素(酸素
含量が0.5vppm未満)の純度と同等の生成物純度に精製
することができ,このとき同時にガス状窒素も得られ
る。
本発明は酸素−窒素系の平衡特性に基づいているの
で,蒸留によってこれらの成分の分離が行われるような
全てのプラント設計物に対して適用可能である。精製す
ることのできる標準規格液体窒素の量は窒素発生器プラ
ントの設計・構造によって変わるけれども,通常は全窒
素製造能力の約20%の処理能力が達成される。
本発明を従来の廃棄物膨張プラント(waste expansio
n plant)に適用すると,30日の“バックアップ”窒素を
供給する能力のある貯蔵タンクの充填時間が25日から5
日に減少する。本発明を,ガス状窒素のみを生成するよ
う設計された窒素発生プラントと組み合わせて使用すれ
ば,類似の貯蔵タンクを約6.25日で充填することがで
き,25%のエネルギー節減となる。本発明の好ましい実
施態様について詳細に説明してきたが,本発明はこうし
た実施態様に限定されるものではなく,特許請求の範囲
によって規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は,本発明のプロセスと装置を含む,典型的な窒
素発生器プラントの単純化した流れ図である。 第2図は,本発明のプロセスを使用して得られる,蒸留
塔の操作線の概略図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−158977(JP,A) 特開 昭57−182068(JP,A) 特公 昭54−42087(JP,B2)

Claims (28)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】頂部と底部をもち且つ上昇する蒸気流れと
    下降する液体流れを互いに向流接触する形で含んだ、液
    体空気から酸素と窒素を分離するための蒸留塔(24)を
    有する改良された窒素発生器であって、 このとき改良点が、 (a)0.5〜5vppmの酸素を含有するある量の液体窒素
    (51)を、前記蒸留塔(24)の中間箇所にて前記蒸留塔
    (24)中に導入するための手段、このとき前記中間箇所
    における前記液体流れの組成は、前記液体窒素(51)の
    組成と実質的に同等である; (b)実質的に同等量の精製された液体窒素(36)を前
    記蒸留塔(24)の頂部から取り出すための手段;及び (c)前記窒素発生器に寒冷を与えるための膨張タービ
    ン(22); を含むことにある前記窒素発生器。
  2. 【請求項2】(a)前記液体窒素(51)を前記蒸留塔
    (24)に導入する前に、前記液体窒素(51)を貯蔵する
    ための手段(50);及び (b)前記精製液体窒素(36)が前記蒸留塔(24)から
    取り出された後に、前記精製液体窒素(36)を貯蔵する
    ための手段(37); をさらに含む、請求項1記載の改良された窒素発生器。
  3. 【請求項3】前記中間箇所が前記蒸留塔(24)における
    蒸留プレートである、請求項1記載の改良された窒素発
    生器。
  4. 【請求項4】前記液体窒素(51)中の酸素濃度が、前記
    蒸留塔(24)の頂部から出るガス状窒素流れ(30)中の
    酸素濃度より高い、請求項1記載の改良された窒素発生
    器。
  5. 【請求項5】前記ガス状窒素流れ(30)が0.5vppm未満
    の酸素を含有する、請求項4記載の改良された窒素発生
    器。
  6. 【請求項6】前記精製液体窒素(36)中の酸素濃度が、
    前記蒸留塔(24)の頂部から出るガス状窒素流れ(30)
    中の酸素濃度と実質的に同じである、請求項1記載の改
    良された窒素発生器。
  7. 【請求項7】前記精製液体窒素(36)が0.5vppm未満の
    酸素を含有する、請求項6記載の改良された窒素発生
    器。
  8. 【請求項8】(a)大気中の空気を圧縮し、冷却し、そ
    して濾過して液体空気を得るための手段; (b)頂部と底部をもち且つ上昇する蒸気流れと下降す
    る液体流れを互いに向流接触する形で含んだ、前記液体
    空気から酸素と窒素を分離するための蒸留塔(24); (c)窒素含量の多いガス状生成物流れ(30)を頂部か
    ら取り出すための手段; (d)0.5〜5vppmの酸素を含有する液体窒素(51)を貯
    蔵するための手段(50); (e)ある量の前記液体窒素(51)を、前記蒸留塔(2
    4)の中間箇所にて前記蒸留塔(24)中に導入するため
    の手段、このとき前記中間箇所における前記液体流れの
    組成は、前記液体窒素(51)の組成と実質的に同等であ
    る; (f)実質的に同等量の精製された液体窒素(36)を前
    記蒸留塔(24)の頂部から取り出すための手段; (g)前記精製液体窒素(36)を貯蔵するための手段
    (37);及び (h)窒素発生器に寒冷を与えるための膨張タービン
    (22); を含む窒素発生器。
  9. 【請求項9】前記中間箇所が前記蒸留塔(24)における
    蒸留プレートである、請求項8記載の窒素発生器。
  10. 【請求項10】前記液体窒素(51)中の酸素濃度が、前
    記蒸留塔(24)の頂部から出るガス状窒素流れ(30)中
    の酸素濃度より高い、請求項8記載の改良された窒素発
    生器。
  11. 【請求項11】前記ガス状窒素流れ(30)が0.5vppm未
    満の酸素を含有する、請求項10記載の改良された窒素発
    生器。
  12. 【請求項12】前記精製液体窒素(36)中の酸素濃度
    が、前記蒸留塔(24)の頂部から出るガス状窒素流れ
    (30)中の酸素濃度と実質的に同じである、請求項8記
    載の改良された窒素発生器。
  13. 【請求項13】前記精製液体窒素(36)が0.5vppm未満
    の酸素を含有する、請求項12記載の改良された窒素発生
    器。
  14. 【請求項14】頂部と底部をもち且つ上昇する蒸気流れ
    と下降する液体流れを互いに向流接触する形で含んだ蒸
    留塔(24)を介して酸素と窒素を分離することを含む改
    良された窒素発生プロセスであって、 このとき改良点が、 (a)0.5〜5vppmの酸素を含有するある量の液体窒素
    (51)を、前記蒸留塔(24)の中間箇所にて前記蒸留塔
    (24)中に導入する工程、このとき前記中間箇所におけ
    る前記液体流れの組成は、前記液体窒素(51)の組成と
    実質的に同等である; (b)実質的に同等量の精製された液体窒素(36)を前
    記蒸留塔(24)の頂部から取り出す工程;及び (c)膨張タービン(22)によって窒素発生プロセスに
    寒冷を与える工程; を含むことにある前記窒素発生プロセス。
  15. 【請求項15】(a)前記液体窒素(51)を前記蒸留塔
    (24)中に導入する前に、前記液体窒素(51)を貯蔵す
    る工程;及び (b)前記精製液体窒素(36)が前記蒸留塔(24)から
    取り出された後に前記精製液体窒素(36)を貯蔵する工
    程; をさらに含む、請求項14記載の改良された窒素発生プロ
    セス。
  16. 【請求項16】前記中間箇所が前記蒸留塔(24)におけ
    る蒸留プレートである、請求項14記載の改良された窒素
    発生プロセス。
  17. 【請求項17】前記液体窒素(51)中の酸素濃度が、前
    記蒸留塔(24)の頂部から出るガス状窒素流れ(30)中
    の酸素濃度より高い、請求項14記載の改良された窒素発
    生プロセス。
  18. 【請求項18】前記ガス状窒素流れ(30)が0.5vppm未
    満の酸素を含有する、請求項17記載の改良された窒素発
    生プロセス。
  19. 【請求項19】前記精製液体窒素(36)中の酸素濃度
    が、前記蒸留塔(24)の頂部から出るガス状窒素流れ
    (30)中の酸素濃度と実質的に同じである、請求項14記
    載の改良された窒素発生プロセス。
  20. 【請求項20】前記精製液体窒素(36)が0.5vppm未満
    の酸素を含有する、請求項19記載の改良された窒素発生
    プロセス。
  21. 【請求項21】(a)大気中の空気を圧縮し、冷却し、
    そして濾過して液体空気を得る工程; (b)頂部と底部を有する蒸留塔(24)を介して前記液
    体空気から酸素と窒素を分離する工程、このとき前記蒸
    留塔(24)は、上昇する蒸気流れと下降する液体流れを
    互いに向流接触する形で含んでいる; (c)窒素含量の多い精製されたガス状生成物流れ(3
    0)を頂部から取り出す工程; (d)0.5〜5vppmの酸素を含有する液体窒素(51)を貯
    蔵する工程; (e)ある量の前記液体窒素(51)を、前記蒸留塔(2
    4)を中間箇所にて前記蒸留塔(24)中に導入する工
    程、このとき前記中間箇所における前記液体流れの組成
    は、前記液体窒素(51)の組成と実質的に同等である; (f)実質的に同等量の精製された液体窒素(36)を前
    記蒸留塔(24)の頂部から取り出す工程; (g)前記精製液体窒素(36)を貯蔵する工程;及び (h)膨張タービン(22)によって窒素発生プロセスに
    寒冷を与える工程; の各工程を含む窒素発生プロセス。
  22. 【請求項22】前記の貯蔵された精製液体窒素(36)
    が、精製された窒素生成物では十分でない場合の、精製
    窒素の必要時に使用される、請求項21記載の窒素発生プ
    ロセス。
  23. 【請求項23】前記の貯蔵された精製液体窒素(36)が
    高級グレードの液体生成物として出荷される、請求項21
    記載の窒素発生プロセス。
  24. 【請求項24】前記中間箇所が前記蒸留塔(24)におけ
    る蒸留プレートである、請求項21記載の改良された窒素
    発生プロセス。
  25. 【請求項25】前記液体窒素(51)中の酸素濃度が、前
    記蒸留塔(24)の頂部から出るガス状窒素流れ(30)中
    の酸素濃度より高い、請求項21記載の改良された窒素発
    生プロセス。
  26. 【請求項26】前記ガス状窒素流れ(30)が0.5vppm未
    満の酸素を含有する、請求項25記載の改良された窒素発
    生プロセス。
  27. 【請求項27】前記精製液体窒素(36)中の酸素濃度
    が、前記蒸留塔(24)の頂部から出るガス状窒素流れ
    (30)中の酸素濃度と実質的に同じである、請求項21記
    載の窒素発生プロセス。
  28. 【請求項28】前記精製液体窒素(36)が0.5vppm未満
    の酸素を含有する、請求項27記載の窒素発生プロセス。
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