JP3063030B2 - プロセス流れの圧縮のための廃棄物膨張の使用を伴う加圧空気分離方法 - Google Patents

プロセス流れの圧縮のための廃棄物膨張の使用を伴う加圧空気分離方法

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/40—Air or oxygen enriched air, i.e. generally less than 30mol% of O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/42—One fluid being nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/52—One fluid being oxygen enriched compared to air, e.g. "crude oxygen"

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】加圧（elevated pressure ）
低温空気分離プラントは産業上、例えば炭質化合物のガ
ス化の用途で、広く知られている。加圧プラントでは、
最も低圧の蒸留塔でさえも周囲圧力よりも高い圧力で操
作される。従って、全ての気体製品は加圧されて蒸留系
から出る。空気分離プラントの一般的な製品の１つは、
窒素、酸素及びアルゴンに加えて、前端（front end ）
の吸着層を再生するのに使用する廃棄流れである。廃棄
流れは最も低い（まだ加圧された）圧力で操作される塔
から製造される。廃棄流れは最終的に大気に排出するの
で、その圧力は大気圧よりもはるかに高い必要はない。
本発明の目的は、廃棄流れ中に含まれる過剰な圧力エネ
ルギーの利用のための効率的な解決方法を提供すること
である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】廃棄物
から過剰な圧力エネルギーを回収する試みは、１つの塔
を使用するプラント又は１つの製品をもたらすプラント
で行われてきた。１つの塔を使用する空気分離プラント
は回収率が低く、従ってそれらは比較的大量の廃棄物を
発生させる。また比較的大量の廃棄気体は、１つの空気
成分のみを回収するための１つ又は複数の塔を使用する
プラント設計、例えば窒素発生装置で発生する。廃棄物
中に含まれる過剰な圧力エネルギー利用の明らかな形式
は、外部の仕事を作り出すことを伴って廃棄流れをター
ボ膨張させることである。これは低温プラントを操作す
るのに必要な寒冷も提供する。廃棄物エキスパンダーを
伴う１つ又は複数の塔を使用する窒素発生装置の例は、
いくつかの特許明細書及び他の出版物で説明される。こ
れらは例えば米国特許第４，４３９，２２０号、同４，
４４８，５９５号、同４，４５３，９５７号、同４，９
２７，４４１号及び同５，０９８，４５７号明細書であ
る。これらの特許明細書では、廃棄物エキスパンダーに
よって発生した外部仕事を何らかの方法によって回収す
るかしないかが示されていない。
【０００３】廃棄物エキスパンダーで産み出される外部
仕事は熱の形で環境中に放散させることができる。これ
はかなり非効率的であるが、エキスパンダーの能力が小
さく、動力回収の利益が回収系、例えば発電機の資本費
に釣り合わない場合に使用される。この場合唯一のエキ
スパンダーの目的はプラントに必要な寒冷を供給するこ
とである。
【０００４】動力を放散させるよりは効率的であるが、
発電機での熱力学的な損失のために発電機の使用も最も
高い可能な効率を提供しない。更に、プロセスコンプレ
ッサー（コンパンダー）を負荷させる潜在的な協同作用
の熱力学的利益は実現されていない。
【０００５】廃棄物エキスパンダーによって発生する動
力を少なくとも部分的に利用して、コンパンダーでもう
１つの他のプロセス流れを圧縮することができる。この
解決方法は、米国特許第４，９６６，０２２号及び同
５，３８５，０２４号明細書で説明される１つの塔を使
用する窒素発生装置に適応された。これらのサイクルで
は酸素に富む廃棄流れの一部を膨張させて、蒸留塔系に
再循環させる同じ廃棄流れの他の１つの部分を圧縮す
る。この圧縮は低温で行われるので絶対的な圧縮力は大
きくないが、追加の寒冷の要求はかなり増加する。従っ
て廃棄エキスパンダーによって発生する外部出力は結合
したコンパンダーで部分的にのみ回収され、この動力の
かなりの部分は放散する。
【０００６】窒素及び酸素を製造する２又はそれ以上の
蒸留塔を含むサイクルは通常高い回収率を持ち、廃棄流
れは比較的少ない。それを低温で膨張させる場合、系の
低温側から引き出される動力は単にプラントに必要な寒
冷を供給することができるにすぎない（詳細な結果は圧
力比にも依存する）。低いエキスパンダーの温度及び少
量の廃棄流れのために、この動力だけでは実際に任意の
他のプロセス流れを圧縮するためにはしばしば不十分で
ある。プロセス流れを低温で圧縮する場合、すなわち低
温圧縮では、サイクルの増加した寒冷の要求をこの廃棄
エキスパンダー単独で満たすことができない。高温圧縮
の場合は寒冷の要求は増加しないが、低温膨張の動力の
絶対値はプラントの高温端に伝達されると通常あまり重
要ではなくなる。これがおそらく、廃棄物エキスパンダ
ーの動力を回収してプロセス流れを圧縮する考えが複数
の塔を使用する系で広く使用されていない理由である。
２つの例外は米国特許第４，０７２，０２３号明細書、
及びヨーロッパ特許第０，３８４，４８３号明細書に記
載される。
【０００７】ヨーロッパ特許０，３８４，４８３号明細
書では、廃棄流れの一部を膨張させて所望の寒冷を発生
させる。同時に膨張の仕事をコンパンダーコンプレッサ
ーに使用して同じ廃棄流れのもう１つの他の部分を高温
圧縮する。説明したように膨張の動力は大きくないの
で、このコンパンダーに加えて外部コンプレッサーを使
用しなければならなかった。
【０００８】Ｓｐｒｉｎｇｍａｎｎの米国特許第４，０
７２，０２３号明細書は、逆転（reversing ）熱交換器
及び２つの塔を使用する系からなる空気分離方法を説明
する。空気分離で逆転熱交換器を使用して、高沸点成分
（例えば水蒸気及び二酸化炭素）を熱交換器経路の内側
で凍結させて供給空気流れから取り除いて清浄にする。
Ｓｐｒｉｎｇｍａｎｎは過剰な寒冷を使用して、主熱交
換器の低温側の温度よりも高温でない適当なプロセス流
れを低温圧縮することを特に教示する。
【０００９】加圧サイクルの廃棄流れを加熱して高温に
し、膨張させて電力を発生させることが広く知られてい
る。高温気体膨張の不利な点は、高温膨張及び動力発生
系全体の非常に高い資本費である。
【００１０】空気分離プラントの規模は継続的に大きく
なっており、大きなプラントにおける廃棄物流量の絶対
値も（他の全ての流量と並んで）多くなる。従って廃棄
流れ及び他のプロセス流れの圧力エネルギーは、プラン
トに必要な寒冷を超える寒冷を供給することが十分でき
る。この過剰な寒冷を使用して、空気分離の製品を液化
すること（米国特許第５，１６５，２４５号明細書）、
又は主熱交換器の寸法を小さくすること（米国特許第
５，１４６，７５６号明細書）ができる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、供給空気を圧
縮し、水と二酸化炭素を除去する処理をし、低温端（co
ld end）と高温端(warm end)を持つ主熱交換器で低温に
冷却し、そして少なくとも窒素に富む製品、酸素に富む
製品及び気体廃棄流れに分離する少なくとも２つの蒸留
塔を持つ蒸留塔系に供給する加圧低温空気分離方法であ
って、前記廃棄流れの少なくとも一部を（等エントロピ
ー的に）膨張させて仕事を発生させ、そしてこの膨張に
よって発生した仕事を使用して主熱交換器の低温端より
も高温で前記気体廃棄流れ以外のプロセス流れを圧縮す
るのに必要な仕事の少なくとも一部を提供する加圧低温
空気分離方法に関する。
【００１２】圧縮する選択肢のプロセス流れは、供給空
気の少なくとも一部、酸素に富む製品の少なくとも一
部、又は窒素に富む製品の少なくとも一部でよい。
【００１３】より高圧の塔とより低圧の塔の２つの熱的
に結合された塔を蒸留塔系が持ち、冷却及び処理された
供給空気を前記より高圧の塔に入れて窒素に富む塔頂蒸
気と粗製液体酸素に分離し、より低圧の塔の塔底の酸素
に富む液体との熱交換で前記窒素に富む塔頂蒸気の一部
を凝縮させることによってより低圧の塔に沸騰を提供し
及び第１の凝縮した窒素流れを作り、前記第１の凝縮し
た窒素流れのうちの少なくとも一部を還流として前記よ
り高圧の塔に戻し、そして以下の（ａ）及び（ｂ）の２
組の工程のいずれかの工程を行うプロセスの構成に本発
明は特に適当である。 （ａ）より高圧の塔の塔頂の箇所又は塔頂よりも下の箇
所のいずれかで窒素に富む蒸気の一部をより高圧の塔か
ら引き出し、等エントロピー的に膨張させ、そして前記
より高圧の塔の塔底から引き出される粗製液体酸素のう
ちの少なくとも一部との熱交換で凝縮させることによっ
て第２の凝縮した窒素流れと粗製酸素蒸気流れを作り、
前記第２の凝縮した窒素流れの少なくとも一部、粗製液
体酸素及び粗製酸素蒸気流れをより低圧の塔の適切な箇
所に供給して酸素に富む塔底物及びより低圧の窒素に富
む塔頂蒸気に分離する工程。 （ｂ）より高圧の塔の塔頂の箇所又は塔頂よりも下の箇
所のいずれかで窒素に富む蒸気の一部をより高圧の塔か
ら引き出し、そしてより高圧の塔の塔底から引き出され
る粗製液体酸素のうちの少なくとも一部との熱交換で凝
縮させることによって第２の凝縮した窒素流れと粗製酸
素蒸気流れを作り、前記粗製酸素蒸気流れを等エントロ
ピー的に膨張させ、前記第２の凝縮した窒素流れの少な
くとも一部、粗製液体酸素及び前記膨張した粗製酸素蒸
気流れをより低圧の塔の適切な箇所に供給して酸素に富
む塔底物及びより低圧の窒素に富む塔頂蒸気に分離する
工程。本発明の方法では好ましくは、膨張させる気体廃
棄流れの一部を他のプロセス流れとの熱交換によって膨
張の前に周囲温度よりも高い温度に加熱する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明は加圧低温空気分離方法で
あって、供給空気を圧縮し、水と二酸化炭素を除去して
清浄にし、低温端と高温端を持つ主熱交換器で低温に冷
却し、そして２又はそれ以上の蒸留塔を含む蒸留塔系に
送って少なくとも窒素に富む製品、酸素に富む製品及び
気体廃棄流れに分離し、そして前記廃棄流れの少なくと
も一部を前記加圧状態から膨張させ、そしてこの膨張の
エネルギーが前記主熱交換器の低温端の温度よりも高温
で前記廃棄物以外の任意のプロセス流れを圧縮するのに
必要な仕事の少なくとも一部を提供する加圧低温空気分
離方法である。
【００１５】以下の説明において「高温」は周囲温度又
はそれよりも高い温度を意味し、「低温」は主熱交換器
の低温端の温度を意味する。
【００１６】本発明の考え方は図１で最も明らかに示さ
れる。空気分離プラントの蒸留塔系１０１は少なくとも
２つの蒸留塔を含む。廃棄流れ１０３はこの塔の系を出
て、エキスパンダー１０５で膨張する。膨張仕事の流れ
１０７をコンパンダーコンプレッサー１０９で使用し
て、プロセス流れ１１１を圧縮する。あるいは、図示し
ていないが例えば補足的な電気モーターを使用して追加
のエネルギーをコンプレッサー１０９に供給してもよ
い。ここで示されていないのはプラントに必要な寒冷を
発生させる可能な手段である。寒冷は廃棄エキスパンダ
ー１０５によって、環境に膨張エネルギーの一部を放散
させて、又はそれを電力に変換して供給してもよい。よ
り好ましくは、寒冷の少なくとも一部は他のプロセス流
れを膨張させて供給することもできる。
【００１７】主熱交換器２０１を出る廃棄流れ２０３を
タービン２０５で膨張させコンパンダーコンプレッサー
２０９で供給空気流れ２０７の一部を圧縮する本発明の
一例を図２に示す。空気流れの一部を圧縮することは、
蒸留塔系から酸素製品を液体として引き出すサイクルで
有益である。この酸素液体流れの圧力はポンプ又は静水
頭を使用して高める。最終的に液体酸素製品は入ってく
る空気流れの一部との熱交換で気化させる。空気流れの
この部分を酸素の気化のために適切にするためには更に
圧縮することが必要であり、これを圧縮する安価な方法
は図２で示されるコンパンダーコンプレッサー２０９を
使用することである。
【００１８】膨張の前に廃棄流れを熱交換器３０４で予
熱する前記の例の変更を図３に示す。ここで提案された
変更は廃棄膨張からより多くのエネルギーを発生させ、
それによってコンプレッサー２０９に伝達される動力を
増加させることを可能にする。任意の適切な流れ、例え
ばスチーム、熱油、燃料若しくは燃焼ガス又はプロセス
コンプレッサーからの排出流れを熱交換器３０４で使用
して廃棄流れを加熱することができる。
【００１９】図２で示される状況と対照的な、周囲温度
よりも低く前記低温よりも高いある中間温度で膨張及び
圧縮を行う他のもう１つの例を図４に示す。廃棄流れ４
０３を主熱交換器２０１で部分的にのみ暖めて、空気流
れの一部２０７をコンパンダーコンプレッサー４０９で
の圧縮の前に部分的に冷却する。
【００２０】主熱交換器２０１で廃棄流れ４０３を部分
的に暖めてその後タービン４０５で膨張させ、その仕事
を使用してコンパンダーコンプレッサー５０５で気体酸
素製品流れ５０３を圧縮するもう１つの他の例を図５に
示す。主熱交換器で液体酸素流れ５０１を初めに気化さ
せて蒸気酸素流れ５０３を得る。
【００２１】図６では、廃棄流れ６０３をターボエキス
パンダー６０５で膨張させ、得られた仕事を使用してコ
ンパンダーコンプレッサー６２３で窒素製品６２１の少
なくとも一部を圧縮する。図６では高温での膨張及び圧
縮が示されるが、それらは低温と高温の間の任意の温度
で行うことができる。必要ならば圧縮された窒素をポン
プ送出された液体酸素との熱交換で凝縮させて、結果と
して得られた液体窒素を戻し追加の還流を蒸留塔系に提
供することができる。あるいは酸素製品を圧縮すること
ができる。
【００２２】図７で示されるフローシートで使用する場
合に本発明は殊に有益である。空気供給物を管路７０１
に導き、主空気コンプレッサー７０３で圧縮し、外部冷
却液との熱交換によって熱交換器７０５で冷却し、好ま
しくはモレキュラシーブ吸着装置７０７で、水と二酸化
炭素を除去して清浄にし、そして３つの流れ７０９、７
１１及び７１９に分割する。
【００２３】流れ７０９は全ての必要とされる乾燥空気
製品流れ、例えばいわゆる計器用空気を提供する。
【００２４】流れ７１１を主熱交換器７１３で冷却して
低温にし、供給物７１５としてより高圧の蒸留塔７１７
に導入する。
【００２５】流れ７１９をコンパンダーコンプレッサー
７２１で更に圧縮し、熱交換器７２３で外部冷却流体と
の熱交換によって冷却し、そして主熱交換器７１３で気
化する液体酸素との熱交換によって液化させる。液化し
た空気（流れ７２５）は管路７２７を経由してより高圧
の塔７１７に導入し、又は管路７２９、過冷却器７３１
及び管路７３３を経由してより低圧の塔７３５に導入す
る。流れ７２７をより高圧の塔７１７に導入し、同時に
第２の部分（管路７２９、７３３）をより低圧の塔７３
５に供給することも可能である。
【００２６】より高圧の蒸留塔７１７は７０ｐｓｉａ〜
３００ｐｓｉａ（４８２．６５ｋＰａ〜２．０６８５Ｍ
Ｐａ）、好ましくは１２０ｐｓｉａ〜２５０ｐｓｉａ
（８２７．４ｋＰａ〜１．７２３７５ＭＰａ）の範囲で
操作することができる。空気供給物流れ７１５及び７２
７はより高圧の蒸留塔７１７でより高圧の窒素留出物７
３７及び粗製液体酸素７６１に精留する。
【００２７】管路７３９のより高圧の窒素留出蒸気の一
部をリボイラー／コンデンサー７４１で凝縮させ、管路
７４３のより高圧の窒素留出蒸気のもう１つの他の部分
を塔から引き出す。流れ７４３の少なくとも一部はター
ボエキスパンダー７４７への管路７４５に割り当てて、
そこで外部仕事の発生を伴って減圧させ、このようにし
てプラントに必要な寒冷を提供する。流れ７４５は例え
ば図示していないが主熱交換器７１３で、膨張の前に部
分的に暖めることができる。結果として得られる管路７
４９の窒素をその後熱交換器７５１で管路７６７の粗製
液体酸素の一部との熱交換で液化させ、熱交換器７３１
で過冷却し、ＪＴ弁を通して減圧し、そして管路７５５
の還流としてより低圧の塔７３５に導入する。
【００２８】より高圧の窒素留出物の圧力及び純度と同
様な圧力及び純度の窒素製品が所望の場合、流れ７４３
のもう１つの他の部分を管路７５７に引き出し、主熱交
換器で暖めて、そして管路７５９で送り出す。
【００２９】管路７６１の粗製液体酸素を熱交換器７３
１で過冷却し、そして２つの部分７６５及び７６７に分
割する。管路７６５の液体をＪＴ弁を通して減圧し、よ
り低圧の塔７３５に供給する。管路７６７の液体はＪＴ
弁を通して減圧し、熱交換器７５１で膨張した窒素７４
９との熱交換によって気化させ、そしてより低圧の蒸留
塔７３５の適切な箇所、好ましくは供給物７６５の下方
に導入する。
【００３０】より低圧の蒸留塔７３５は約２２ｐｓｉａ
〜１５０ｐｓｉａ（１５１．６９ｋＰａ〜１．０３４２
５ＭＰａ）、好ましくは４０〜１００ｐｓｉａ（２７
５．８ｋＰａ〜６８９．５ｋＰａ）の圧力範囲で操作す
ることができる。より低圧の塔への供給物（流れ７３
３、７６５及び７６９）は、管路７７１のより低圧の窒
素製品及び管路７９３の酸素液体に分離される。窒素製
品７７１は５ｍｏｌ％未満の酸素、通常２ｍｏｌ％未満
の酸素を含むことができる。酸素液体７９３は７５ｍｏ
ｌ％超の酸素、通常９４モルパーセント（９０ｍｏｌ
％）超の酸素を含むことができる。
【００３１】酸素液体７９３はポンプ７９５で昇圧して
より高圧にし、熱交換器７１３で沸騰させる。結果とし
て得られる流れ７９７はコンプレッサー７９８で更に圧
縮することができる。
【００３２】窒素製品７７１を熱交換器７３１及び７１
３で暖めて、コンプレッサー７７９で更に圧縮し結果と
して流れ７８１を得てもよい。
【００３３】図７で示すように、廃棄流れ７８３は窒素
製品の一部として引き出すことができる。あるいは、よ
り高い窒素の純度が必要な場合に特に、廃棄流れをより
低圧の蒸留塔の塔頂よりも低い箇所から引き出すことが
できる。この廃棄流れを熱交換器７１３で暖めて、ター
ボエキスパンダー７８７で膨張させる。ターボエキスパ
ンダー７８７で発生する仕事はコンプレッサー７２１で
使用する。より高い酸素圧力が所望ならばコンプレッサ
ー７２１の前に管路７１９に追加の増圧コンプレッサー
を設けることも可能である。
【００３４】図７で示されるサイクルのシュミレーショ
ン結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】もう１つの他のプロセス流れを圧縮するの
に廃棄流れを使用することの利益を示すために、廃棄エ
キスパンダーの動力を使用してプロセス流れを圧縮する
よりも電力を発生させる同様なサイクルを検討した。空
気増圧機（７２１）もアフタークーラー（７２３）もな
いことを除いて、サイクルは図７で示されるものと同一
である。代わりに、発電機を使用してエキスパンダー７
８７で与えられる動力を放散させる。この増圧機及びア
フタークーラーの資本費は発電機の資本費とほぼ等し
い。同じ製品の仕様（流量、純度及び圧力）に対して
は、酸素コンプレッサーへの入り口圧力（流れ７９７）
は、空気流れの一部に廃棄物コンパンダーを使用する場
合の７３０ｋＰａに比べてはるかに低い４９１ｋＰａで
ある。このことは、廃棄物、空気コンパンダーを持たな
いサイクルにはるかに大きい（そしてはるかに高価な）
酸素コンプレッサーを使用することを要求する。また、
コンパンダーを持たないプラントの総計の動力は、図７
で示されるサイクルの動力（約７８ＭＷ）よりも約１Ｍ
Ｗ多い（約７９ＭＷ）。
【００３７】図７の変形も使用できる。この設備構成で
は、より高圧の塔の塔底からの全ての粗製液体酸素流れ
は全く気化させないでより低圧の塔に送る。熱交換器７
５１の代わりに中間リボイラー／コンデンサーをより低
圧の塔の中間の高さで使用する。ここで、エキスパンダ
ー７４７からの仕事膨張した窒素流れ７４９は、より低
圧の塔の中間の高さの液体との潜熱交換によってこの中
間リボイラー／コンデンサーで凝縮させる。凝縮した窒
素流れは図７のそれと同様な様式で処理する。
【００３８】図８で説明するようにして使用する場合に
も本発明は特に有益である。窒素エキスパンダー７４７
を持たない点でこのプロセスは図７で示すそれと最も大
きく異なる。従って、窒素は高圧で凝縮器７５１におい
て凝縮させて、高圧の酸素に富む蒸気７６９を発生さ
せ、その後この蒸気をターボエキスパンダー８０１で膨
張させて管路８０３でより低圧の塔７３５に供給する。
図示していないが例えば主熱交換器７１３で膨張の前に
酸素に富む蒸気を部分的に暖めることもできる。図８は
廃棄流れ７８５をエキスパンダー７８７での膨張の前に
どのように予熱する（熱交換器８８６で）ことができる
かを説明する。
【００３９】本発明は多数の塔の蒸留塔系を使用する。
従って本発明は、廃棄エキスパンダーで産み出される仕
事を使用してプロセス流れを圧縮するし、そしてそれが
動力又は資本費又はその両方を節約することを可能にす
る点において、従来技術とは異なる。操作の好ましい態
様では、廃棄流れの膨張は周囲温度に近い温度又は周囲
温度を超える温度で行われ、プロセス流れの圧縮は周囲
温度で行われる。
【００４０】ここではいくらかの特定の態様を参照して
説明及び記述したが、本発明は詳細を示したものに限定
されるものではない。むしろ、本発明の本質から離れず
に特許請求の範囲及びこれと等価の範囲内で細部に様々
な変更ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１の態様の概略図である。
【図２】図２は本発明の第２の態様の概略図である。
【図３】図３は本発明の第３の態様の概略図である。
【図４】図４は本発明の第４の態様の概略図である。
【図５】図５は本発明の第５の態様の概略図である。
【図６】図６は本発明の第６の態様の概略図である。
【図７】図７は本発明の第７の態様の概略図である。
【図８】図８は本発明の第８の態様の概略図である。
【符号の説明】
１０１…蒸留塔系 １０５…エキスパンダー １０７…膨張仕事の流れ １０９…コンプレッサー ２０１…主熱交換器 ７１３、７３１、７５１…熱交換器 ７１７…高圧塔 ７３５…低圧塔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ツビグニュー タデウス フィドコウス キー アメリカ合衆国，ペンシルバニア 18062，マッカンジー，ビレッジ ウォ ーク ドライブ 316 (72)発明者 ドン マイケル ヘロン アメリカ合衆国，ペンシルバニア 18051，フォーゲルスビル，ピーチ レ ーン 8228 (56)参考文献 実表 平３−500924（ＪＰ，Ｕ) 欧州特許出願公開880000（ＥＰ，Ａ ２) 欧州特許出願公開557935（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25J 1/00 - 5/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 供給空気を圧縮し、水と二酸化炭素を除
    去する処理をし、低温端と高温端を持つ主熱交換器で低
    温に冷却し、そして少なくとも窒素に富む製品、酸素に
    富む液体製品及び気体廃棄流れに分離する少なくとも２
    つの蒸留塔を持つ蒸留塔系に供給する加圧低温空気分離
    方法であって、（ａ）更に圧縮された前記供給空気の一部を凝縮させる
    熱交換によって、前記酸素に富む液体製品の少なくとも
    一部を気化させて酸素に富む気体製品を作り、 （ｂ）前記気体廃棄流れの少なくとも一部をエキスパン
    ダーにおいて膨張させ、ここで、このエキスパンダーに
    入る前記気体廃棄流れの温度が、前記主熱交換器の高温
    端の温度と同じ又はそれよりも高い温度であり、 （ｃ）前記（ｂ）の膨張した前記気体廃棄流れを、前記
    主熱交換器に導入しないでこのプロセスから引き出し、 （ｄ）前記（ｂ）の膨張によって発生した仕事を使用し
    て、圧縮された前記供給空気の一部を更に圧縮するのに
    必要な仕事の少なくとも一部を提供し、この更に圧縮さ
    れた圧縮供給空気を、前記（ａ）の酸素に富む液体製品
    との熱交換によって液化させ、そして （ｅ）プロセスに必要な寒冷の少なくとも一部を、前記
    気体廃棄流れとは異なるプロセス流れを膨張させること
    によって供給する、 加圧低温空気分離方法。
  2. 【請求項２】 前記蒸留塔系がより高圧の塔とより低圧
    の塔の２つの熱的に結合された塔を持ち、冷却及び処理
    された供給空気をより高圧の塔に入れて窒素に富む塔頂
    蒸気と粗製液体酸素に分離し、より低圧の塔の塔底の酸
    素に富む液体との熱交換で前記窒素に富む塔頂蒸気の一
    部を凝縮させることによってより低圧の塔に沸騰を提供
    し及び第１の凝縮した窒素流れを作り、この第１の凝縮
    した窒素流れのうちの少なくとも一部を還流としてより
    高圧の塔に戻し、以下の（ａ）又は（ｂ）の工程を行う
    請求項１に記載の方法。 （ａ）より高圧の塔の塔頂の箇所又は塔頂よりも下の箇
    所のいずれかで窒素に富む蒸気の一部をより高圧の塔か
    ら引き出し、等エントロピー的に膨張させ、そしてより
    高圧の塔の塔底から引き出される粗製液体酸素のうちの
    少なくとも一部との熱交換で凝縮させることによって第
    ２の凝縮した窒素流れと粗製酸素蒸気流れを作り、前記
    第２の凝縮した窒素流れの少なくとも一部、粗製液体酸
    素及び粗製酸素蒸気流れを前記より低圧の塔の適切な箇
    所に供給して酸素に富む塔底物及びより低圧の窒素に富
    む塔頂蒸気に分離する工程。 （ｂ）より高圧の塔の塔頂の箇所又は塔頂よりも下の箇
    所のいずれかで窒素に富む蒸気の一部をより高圧の塔か
    ら引き出し、そしてより高圧の塔の塔底から引き出され
    る粗製液体酸素のうちの少なくとも一部との熱交換で凝
    縮させることによって第２の凝縮した窒素流れと粗製酸
    素蒸気流れを作り、前記粗製酸素蒸気流れを等エントロ
    ピー的に膨張させ、前記第２の凝縮した窒素流れの少な
    くとも一部、粗製液体酸素及び前記膨張した粗製酸素蒸
    気流れを前記より低圧の塔の適切な箇所に供給して酸素
    に富む塔底物及びより低圧の窒素に富む塔頂蒸気に分離
    する工程。
  3. 【請求項３】 膨張させる気体廃棄流れの一部を他のプ
    ロセス流れとの熱交換によって膨張の前に周囲温度より
    も高い温度に加熱する請求項１に記載の方法。
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