JP3169627B2 - 空気分離方法 - Google Patents

空気分離方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は空気の分離、特に酸素生成物の製
造に関する。
【０００２】気体状酸素生成物を製造するための極低温
での精留による空気分離は周知の営利的方法である。一
般に実施されているように、この方法は、酸素と窒素と
に比べて比較的低揮発性の、例えば二酸化炭素と水蒸気
のような成分を除去するための圧縮空気の精製を含む。
次に空気を熱交換器内で一般圧力におけるそのほぼ飽和
温度にまで冷却する。生じた冷却空気を、高圧段階と低
圧段階とから成る二重精留塔の高圧段階に導入する。両
段階は下降液体相と上昇蒸気相との間の密接な接触と物
質交換との実施を可能にする液体−蒸気接触段階を含
む。二重精留塔の低圧段階と高圧段階とはコンデンサー
−リボイラーによって連結され、高圧段階の頂部の窒素
蒸気は低圧段階の底部での液体酸素の沸騰によって凝縮
する。高圧段階は低圧段階への酸素富化液体フイード
（ｆｅｅｄ）と低圧段階への液体窒素還流とを形成す
る。低圧段階は酸素生成物と典型的に窒素生成物とを形
成する。窒素生成物は通常、低圧段階の頂部から取り出
され、廃棄窒素流は窒素ガスがその最大純度レベルにあ
る箇所より僅かに下のレベルから取り出される。酸素と
窒素生成物流及び廃棄窒素流は、流入圧縮空気流に対し
て向流で、熱交換器を通して戻され、このようにして圧
縮空気流が冷却されるにつれて熱せられる。
【０００３】この方法は任意に、純粋でないアルゴン生
成物の製造にも用いられる。このような生成物が望まし
い場合には、アルゴン富化酸素蒸気流を低圧段階の中間
レベルから取り出し、液体−蒸気接触段階を含む第３精
留塔において分画する。この精留塔はその頂部に液体−
蒸気接触手段を含み、高圧段階から取り出された酸素富
化液体の一部はこのコンデンサーの冷却に用いられる。
アルゴン生成物はアルゴン分離塔の頂部から取り出さ
れ、液体酸素はアルゴン塔の底部から二重精留塔の低圧
段階へ戻される。
【０００４】空気の精留は極低温において実施されるの
で、プロセスを冷却することが重要である。これは通
常、適当な低温において凝縮空気流の一部を取り出し、
それをタービン内で外部仕事の作用によって膨張させ、
二重精留塔の高圧段階または低圧段階のいずれかに導入
することによって実施される。時には、特に酸素生成物
の一部が液相であるようにする場合には、圧縮空気流を
分割して、その小部分をさらに圧縮して、熱交換器内で
冷却し、次にタービン内で膨張させて、精留塔の低圧段
階に導入する。例えば、米国特許第Ａ−４７４６３４３
号及びドイツ特許第Ｂ−２８５４５０８号を参照のこ
と。これに代わる周知の冷却方法は二重精留塔の高圧段
階から窒素蒸気流を取り出して、熱交換器を通る経路の
一部に流れを戻し、次に、窒素を熱交換器の低温端部に
入る低圧窒素流に戻すタービン内で外部仕事の作用によ
ってそれを膨張させることである。このようなサイクル
はヨーロッパ特許第Ａ−３２１１６３号とヨーロッパ特
許第Ａ−３４１８５４号に先行技術として述べられてい
る。
【０００５】それ故、一般に空気の極低温精留による酸
素生成物の製造にはプロセスを冷却するために単一ター
ビンが用いられる。しかし、酸素生成物を製造する場合
に２個以上のタービンを用いて必要な冷却を生じること
が提案されている。第一に、酸素生成物が完全に液体状
態で必要とされる場合には、２個の別々のタービンを用
いることが提案されている。このような状況でこのよう
な２個のタービンを用いることは、液体状態で全ての酸
素を製造するという要求がプロセスの総合的冷却必要条
件をかなり高めるので、意外ではない。英国特許第Ａ−
１５２０１０３号では、第１膨張器（ｅｘｐａｎｄｅ
ｒ）１７がー１３６0Ｆ（１８０Ｋ）の温度の低温空気
流を生じ、 第２膨張器２２がー１５９0Ｆ（１６１Ｋ）
の温度の空気を取り出し、膨張によってその温度をー２
７１0Ｆ（１０５Ｋ）に低下させ、この空気を次に精留
塔の高圧段階に導入する。同様な方法が米国特許第Ａ−
４８８３５１８号に開示されている。精留塔の低圧段階
に直接空気を供給しない第１空気タービンによって主要
冷却を実施する空気分離サイクルを、全く同じ作用の第
２タービンを加えることによって改良することも提案さ
れている。例えば、ヨーロッパ特許第Ａ−２６０００２
号を参照のこと。しかし、このような手段は両タービン
が１１０Ｋ未満の出口温度を有することを必要とする。
【０００６】空気分離プロセスの設計では、二重塔の低
圧段階の条件が特に重要である。典型的に、大気圧の低
圧段階から生成物ガスを生じることが望ましい。生成物
が熱交換系を通って流れるために充分な圧力が存在する
ことを保証するために、二重塔の低圧段階の頂部の圧力
が大気圧よりも極僅かに高いことが望ましい。塔の低圧
段階の底部の圧力は低圧塔のために選択された理論的分
離段階数と１理論段階当たりの圧力低下とに依存する。
コンデンサーーリボイラーが適当に作動するためには、
高圧段階の頂部の窒素ガスが低圧段階の底部の液体酸素
よりも約２Ｋ高い温度であることが典型的に必要である
ので、低圧段階の底部の圧力が二重塔の高圧段階の頂部
の圧力を効果的に決定する。従って、二重塔の高圧段階
の底部の圧力は同段階の頂部の圧力値、二重塔の高圧段
階の理論分離段階数及び１理論段階当たりの圧力低下に
依存する。次に、高圧塔の底部の圧力が流入空気を圧縮
すべき圧力を指定する。一般に、少なくとも二重塔の低
圧段階において、１理論液体−蒸気接触トレー当たりの
平均圧力低下は通常５００Ｐａ（０．０７５ｐｓｉ）よ
り大きい。液体−蒸気接触を実施するために蒸留トレー
の代わりに塔パッキングを用いることは技術上周知であ
る。このようなパッキングの１特徴は、これらがトレー
よりも１理論分離段階当たりに低い圧力低下を示す傾向
があることであるが、空気分離塔の近代的トレー設計で
は理論トレー当たりの圧力低下を従来用いられたレベル
未満に減ずる傾向がある。低圧段階は多数の理論分離段
階（典型的には５０より多い）を含みうるので、パッキ
ングであれ複数のトレーであれ、低圧液体−蒸気接触手
段を含む低圧段階の設計は空気分離サイクルの操作パラ
メーターに明確な影響を及ぼし、特に流入空気を圧縮す
べき圧力の低下を可能にする。流入空気を圧縮すべき圧
力の低下が典型的に０．５〜１ｂａｒのオーダーである
としても、この圧力低下がプロセス内の熱交換系の熱力
学的効率に顕著な影響を及ぼし、使用冷却系に好まし
い、実質的な変化を与えることが意外にも判明した。ヨ
ーロッパ特許第Ａ−３２１１６３号とヨーロッパ特許第
Ａ−３４１８５４号の両方が蒸留塔の低圧段階の圧力低
下の低い液体−蒸気接触手段の使用を開示している事実
にも拘わらず、これらの特許が二重塔と共に用いる冷却
サイクルは実質的に通常の性質のものであり、戻り（ｒ
ｅｔｕｒｎｉｎｇ）窒素流を高圧塔から低圧塔の圧力に
膨張させるために単一タービンのみを用いている。
【０００７】本発明によると、圧縮空気流の温度を熱交
換手段内での熱交換によって精留による空気分離に適し
た値にまで下げる工程；このように冷却された空気を、
低圧段階と高圧段階とから成る空気分離用の二重精留塔
の高圧段階に導入する工程；塔の高圧段階を用いて液体
窒素を還流させ、低圧段階に酸素富化空気流を供給する
工程；及び低圧段階から酸素生成物を取り出す工程を含
む、空気からの酸素生成物の分離方法において、酸素生
成物の少なくとも７０％を二重精留塔からガス流として
取り出すこと、少なくとも低圧段階が液体と蒸気との間
の密接な接触とそれによる物質移動を実施するための圧
力低下の低い液体−蒸気接触手段、すなわち１理論分離
工程につき４００Ｐａ未満の圧力低下を示す液体−蒸気
接触手段を含むこと、及び方法の冷却が外部仕事の作用
による、別々の少なくとも２回の流体膨張の実施によっ
て２工程において生じ、このような第１膨張が高温にお
いて熱交換手段から流体を取り出して、低温において熱
交換手段に流体を戻し、前記両温度が熱交換手段の低温
端部の空気流温度と高温端部の空気流温度との間にあ
り、このような第２膨張によって前記圧縮空気流が熱交
換手段の低温端部を出る温度以下の最低温度の流体を生
じることを含む方法を提供する。
【０００８】ここで用いる用語「圧力低下の低い液体−
蒸気接触段階」とは、一般条件下で１理論分離段階当た
り４００Ｐａ未満の圧力低下を示す液体−蒸気接触段階
を意味する。液体−蒸気接触トレーの場合の用語「理論
分離段階」は理論トレーを意味する。液体−蒸気接触塔
内に用いる理論トレー数は使用トレーの実際数と各トレ
ーの平均効率との乗数（ｍｕｌｔｉｐｌｅ）である。パ
ッキング（例えば、規則的パッキングまたは構造パッキ
ング）の場合には、理論分離段階は理論トレーまたはプ
レートと同じ分離を生じる、等しい高さのパッキングで
ある。このパラメーターは時にはＨＥＴＰとして知られ
る。低圧段階に規則的パッキングまたは構造パッキング
を用いることによって、高圧段階（段階の半分までの箇
所において）の操作圧力は５．５未満に維持される。低
圧段階へのリボイルと高圧段階への還流とを生じるコン
デンサーーリボイラーの高温端部と低温端部との間の温
度差を最小にすることによって、高圧段階の操作圧力を
さらに下げることができる。
【０００９】本発明はまた、次の要素：主要空気圧縮
機；主要空気圧縮機からの圧縮空気流を精留による分離
に適した温度に冷却するための熱交換手段；高圧段階と
低圧段階とを有し、高圧段階が熱交換手段からの圧縮空
気流の出口と連通し、少なくとも低圧段階が液体と蒸気
との間の密接な接触とそれによる物質移動を実施するた
めの圧力低下の低い液体−蒸気接触手段、すなわち１理
論分離工程につき４００Ｐａ未満の圧力低下を示す液体
−蒸気接触手段を含む二重精留塔；それぞれ低圧段階の
底部からの酸素富化流体と高圧段階の頂部からの液体窒
素とを移送するための低圧段階から高圧段階へ通ずる流
路；酸素生成物と窒素とを低圧塔から熱交換手段の低温
端部へ戻し、それによって酸素と窒素とを流入空気に対
して向流熱交換関係で熱交換手段に通すための流路；使
用時に熱交換手段から高温において流体を取り出し、流
体を低温において熱交換手段に戻し、前記両温度が熱交
換手段の低温端部の空気流温度と高温端部の空気流温度
との間にある、装置を冷却するための第１膨張タービ
ン；及び使用時に圧縮空気流が熱交換手段の低温端部を
出る温度以下の出口温度を有する、このような第２膨張
タービンを含み、酸素生成物流路（複数の場合も）が酸
素生成物の少なくとも７０％がガスとして取り出される
ように配置される、空気からの酸素生成物の分離装置を
提供する。
【００１０】（タービン）膨張の少なくとも１回を圧縮
空気流から取り出された圧縮空気に対して実施するのが
好ましい。圧縮空気流は任意に両膨張のための流体供給
源に成りうる。圧縮空気流が１回の膨張のみの流体供給
源である、この方法の実施例では、他の膨張ための流体
を二重精留塔の高圧段階の頂部から取り出された窒素流
から取り出すことが好ましい。この流れを典型的に、二
重精留塔の低圧段階の頂部から熱交換手段を通って戻る
低圧窒素流の圧力まで膨張させる。
【００１１】第１膨張のための空気を二重塔の高圧段階
に導入される前記圧縮空気流よりも高圧に圧縮すること
が好ましい。従って、圧縮空気流を熱交換手段の高温端
部の上流で分割して、生じた分割空気流の一部を他の圧
縮機でさらに圧縮してから、主要空気流と平行に熱交換
手段に通して、適当な中間温度において膨張のために取
り出す。
【００１２】第１（タービン）膨張が１２０〜１６０Ｋ
の範囲内の温度の流体を生じることが好ましい。第２膨
張のための流体を１２０〜１６０Ｋのこの範囲内の温度
において熱交換手段から取り出すことも好ましい。
【００１３】両（タービン）膨張のための流体供給源と
して圧縮空気を用いる場合には、タービンが互いに平行
に接続されることが一般に好ましい。しかし、この代わ
りに、第１または高温膨張から膨張した流体を熱交換手
段に戻し、熱交換手段内で熱交換手段の高温端部の圧縮
空気流の温度よりも低い温度に再熱し、再熱空気流を第
２または低温膨張のための流体供給源として用いること
もできる。
【００１４】低温膨張を圧縮空気に対して実施する場合
には、生じた膨張流体を、流体の圧力に依存して、精留
塔の高圧段階または低圧段階に導入することができる。
【００１５】本発明による方法と装置とは、完全にガス
として酸素生成物を生じる、または３０容量％まで（特
に、１０容量％まで）の酸素生成物を液体として生じる
空気分離プラントの操作への使用に適している。後者の
例では、特に、酸素生成物の一部を液体として生成する
場合に、液体として取り出される酸素生成物の割合の増
加と共にプロセスに対する冷却の必要条件が増強する。
空気を第１及び第２膨張のための流体供給源として用い
る、プロセスのこのような例では、第１膨張のために空
気を取り出す圧力よりも高い圧力で第２膨張のために空
気を典型的に取り出す。
【００１６】本発明の方法は、二重精留塔の低圧段階及
び高圧段階の液体−蒸気接触手段によって生じる圧力低
下とコンデンサーーリボイラーの高温端部と低温端部と
の温度差が高圧段階の４．５〜５．５Ｐａの範囲内の圧
力（中間理論段階において）における操作を生じるよう
である場合に、特に有用である。
【００１７】タービン膨張のための流体供給源が高圧段
階からの窒素である場合には、高圧段階の頂部からの窒
素流を熱交換手段の低温端部から高温端部まで通し、次
に、生じた高温窒素を再圧縮して、主要空気流と並流で
（ｃｏｃｕｒｒｅｎｔｌｙ）、熱交換手段に通して戻
し、次に適当な中間温度において取り出し、タービン膨
張を受けさせる。生じた膨張窒素流を典型的に、二重精
留塔の低圧段階から熱交換手段を通して戻される窒素流
と一緒にする。
【００１８】外部仕事の作用による流体の別々の２回の
膨張の本発明による使用は、熱交換手段の全長を通して
の有効熱交換の維持を可能にする。
【００１９】次に、本発明による方法と装置とを添付図
面を参照しながら例によって説明する：図１は本発明に
よる第１方法と装置を説明する概略流れ図であり；図２
は本発明による第１方法と装置を説明する概略流れ図で
あり；図３は二重精留塔の低圧段階における圧力低下の
低い液体−蒸気接触手段を用いた通常の空気分離プラン
トの熱交換器の温度に対してプロットした熱負荷のグラ
フである；図４と５は、その塔内に通常のトレーを含
む、通常操作の空気分離プラント（図４のみ）、二重塔
の低圧段階における圧力低下の低い液体−蒸気接触手段
を含む、通常サイクルを操作するプラント（図４と
５）、及び添付図面の図１に示すようなプラント（図５
のみ）に関する、熱負荷に対して熱せられる流れと冷却
される流れとの間の温度差のプロットである。
【００２０】図１と２では、同様な部分は同じ参照数字
によって示し、図１に関して説明した後に、図２では再
び説明しない。
【００２１】図１では、流入空気流を圧縮機２において
５〜６気圧の範囲内の圧力に圧縮する。圧縮機２はそれ
に付随して再冷却機（ａｆｔｅｒ ｃｏｏｌｅｒ）（図
示せず）を有し、圧縮後の空気温度を周囲温度に近い値
に戻す。次に、生じた圧縮空気流を、空気から吸収によ
って水蒸気、二酸化炭素及び他の比較的低揮発性の不純
物を除去するための精製装置４に通す。典型的に、複数
の吸収剤床を用い、１回の空気精製には数床のみを用い
て、他の床は高温ガス（ｈｏｔ ｇａｓ）によって再生
する。生じた精製空気流を次に、熱交換手段６の高温端
部７（約周囲温度において）に供給し、熱交換器に通
し、その冷却端部９から空気のほぼ飽和温度において出
す。
【００２２】冷却空気は熱交換器６の低温端部９から二
重精留塔８の高圧段階１０の底部へ入口１１から流入す
る。精留塔８はまたアルゴン富化酸素をアルゴン副精留
塔（ｓｉｄｅ ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｌｕ
ｍｎ）１４に供給するために適した低圧段階１２を含
む。塔１２と１４の両方は圧力低下の低い液体−蒸気接
触手段１３と１５（例えば、構造パッキング）を含み、
一般的下降液体相と一般的上昇蒸気相とを密接に接触さ
せ、物質交換させる。上記で説明したように、二重精留
塔８の低圧段階１２の頂部の操作圧力、精留塔８の高圧
段階１０と低圧段階１２との両方の理論分離段階数、及
び精留塔８の段階１０と１２の各々における理論段階当
たりの平均圧力低下が圧縮機２内で流入空気を圧縮すべ
き圧力を決定し、この圧力は精留塔８の段階１０と１２
内で用いる液体−蒸気接触手段の理論段階当たりの平均
圧力が低ければ低いほど小さくなる。
【００２３】精留塔８は、その圧力低下の低い液体−蒸
気接触手段の使用を別にして、他の点では通常の種類の
ものである。二重精留塔８の低圧段階１２と高圧段階１
０とを連結するコンデンサー−リボイラー１６は高圧段
階１０への液体窒素還流を形成する。このようにして、
下降液体相は上昇蒸気相と接触し、その結果両相の間で
物質交換が行われる。この蒸気−液体接触は高圧段階１
０に用いられる液体−蒸気接触手段［例えば、通常のシ
ーブトレー（ｓｉｅｖｅ ｔｒａｙ）または構造パッキ
ング］（図示せず）の表面において行われる。従って、
液相は塔８の高圧段階１０を下降するにつれて徐々に酸
素富化され、蒸気相は段階１０を上昇するにつれて徐々
に窒素富化される。このようにして、高圧段階１０の頂
部では実質的に純粋な窒素蒸気が形成される。一部の窒
素蒸気はコンデンサーーリボイラー１６に入り、凝縮さ
れる。残りは出口１８から塔８を出て、熱交換器６をそ
の低温端部９からその高温端部７まで通って戻る。この
ようにして熱せられた窒素流は生成物として取り出され
る。しかし、望ましい場合には、窒素生成物を全て凝縮
して、高圧段階１０から窒素生成物を取り出さないこと
もできる。このような実施方法はアルゴン生産を最大に
するのに役立つ。
【００２４】酸素富化液体流を塔８の高圧段階１０の底
部から出口１０を通して取り出し、次に熱交換器２４を
通すことによって過冷する（ｓｕｂｃｏｏｌｅｄ）．生
じた過冷液体酸素富化空気を次にジュールートムソン
（Ｊｏｕｌｅ−Ｔｏｍｓｏｎ）弁２６に通し、塔８の低
圧段階１２への導入に適したレベルに減圧する。生じた
流体流の大部分は塔８の低圧段階１２へ入口２８から導
入する。次に、この空気は塔８の低圧段階１２におい
て、以下に述べるように、酸素生成物と窒素生成物に分
離される。コンデンサーーリボイラー１６からの液体窒
素凝縮物流は精留塔８の高圧段階１０から取り出され、
熱交換器３２を通過することによって過冷され、精留塔
８の低圧段階１２の頂部へ入口３４から導入される。液
体窒素はこのように塔を下降し、液体−蒸気接触手段
（図示せず）上で上昇蒸気と接触する。液体は塔を下降
するにつれて、徐々に酸素富化される。実質的に純粋な
液体酸素は段階１２の底部に回収され、コンデンサーー
リボイラー１６内の窒素蒸気の凝縮によってリボイルさ
れ、段階１２を通る蒸気の上昇流を生じる。上昇蒸気と
下降液体のこの形式（ｒｅｇｉｍｅ）に入口２８から酸
素富化空気を導入すると、酸素富化空気の酸素と窒素へ
の分離の実施が可能になる。以下で説明するように、第
２酸素富化空気流が蒸気状態で精留塔８の低圧段階１２
に入口３０から導入されることも注目すべきである、膨
張空気流は入口３２から低圧段階１２に、以下で説明す
るように、導入される。
【００２５】３種類の「生成物」流は精留塔８の低圧段
階１２から取り出される。酸素ガス生成物流は段階１２
の底部から入口３６を通して取り出され、熱交換器６の
低温端部９から高温端部７まで通される。窒素ガス生成
物流は精留塔８の低圧段階１２の頂部から出口３８を通
して取り出され、最初に熱交換器３２に精留塔８の高圧
段階１０の頂部から出口２２を通して取り出される酸素
富化液体に対して向流で通され、次に熱交換器６にその
低温端部９から高温端部７まで通される。第三に、少量
の酸素不純物を含む窒素流は精留塔８の低圧段階１２の
頂部近くから出口４０を通して取り出され、熱交換器３
２、２４、６を通って流れる出口３８から取り出される
窒素流と並流で（ｃｏｃｕｒｒｅｎｔｌｙ）戻される。
この窒素流は精製装置４の吸収剤床の再生用ガスの供給
源として用いられる。
【００２６】精留塔８の低圧段階１２はアルゴン塔１４
にアルゴン富化酸素を分離のために供給するためにも用
いられる。従って、アルゴン富化酸素流は塔８の低圧段
階１２から適当なレベルで出口４２を通して取り出さ
れ、塔１４へ入口４４から導入される。塔１４への還流
は塔１４の頂部から出た蒸気をコンデンサー４６内で弁
２６を通過する膨張酸素富化液体流の一部を用いて凝縮
することによって形成される。生じた凝縮液の一部を出
口４８から粗アルゴン生成物として取り出し、残りは塔
１４の頂部に還流として戻す。塔１０内では下降液体相
と上昇蒸気相との間で物質交換が行われる。塔の頂部に
おいて粗アルゴン生成物が生じると同様に、液体酸素流
は塔８の低圧段階１２に入口５０から戻される。コンデ
ンサー４６を通過する液体酸素富化空気は蒸気化され、
生じた蒸気は塔８の段階１２へ入口３０から導入され
る。
【００２７】図１に説明した方法及び装置を冷却するた
めに、精製装置４を出る流入圧縮空気の一部を熱交換器
６の高温端部７の上流で取り出し、再冷却機（図示せ
ず）が付随した圧縮機５２内でさらに圧縮する。圧縮空
気流は圧縮機５２を８〜１０ｂａｒの範囲内の圧力で出
て、熱交換器６にその高温端部７から流入する。この流
れを熱交換器６の通過中にさらに分割する。支流を典型
的に２００〜２５０Ｋのオーダーの温度においてそれか
ら取り出し、第１または高温タービン５４内で外部仕事
の作用によって膨張させる。生じた膨張空気はタービン
５４を典型的に低圧段階１２の圧力において出て、熱交
換器６にその適当な中間部において戻る。この流れは主
要空気流の方向と並流方向で熱交換器を通って流れ続
け、熱交換器６をその低温端部９から出る。この空気流
を次に精留塔８の低圧段階１２に入口３２から導入す
る。タービン５４内での膨張のために支流を取り出した
空気流の残りを熱交換器６から典型的に１２０〜１６０
Ｋの中間温度において取り出し、第２または低温タービ
ン５６において精留塔８の低圧段階１２へのその導入に
適した温度及び圧力に膨張させる。タービン５６を出た
後に、この流れは他の消耗（ｅｘｈａｕｓｔｅｄ）空気
流と再混合されてから、精留塔８の低圧段階１２に入口
３２から入る。しかし、望ましい場合には、タービン５
４と５６からの空気の一部または全てを廃棄窒素流と熱
交換器６の低温端部９の上流で流路５５を介して混合す
る。
【００２８】タービン５４と５６の一方または両方は典
型的に圧縮機５２のシャフトに結合したそれらのシャフ
トを有するので、タービン５４と５６内での空気の膨張
によってなされる仕事を利用して、圧縮機５２を駆動す
ることができる。
【００２９】高温タービン５４を出るガス流が熱交換器
６に、低温タービン５６への供給材料を取り出す温度と
同じ温度で入ることが便利である。
【００３０】タービン５４と５６を操作することによっ
て、熱せられる流れの温度プロフィルを熱交換器６内で
冷却される流れの温度プロフィルと密接に一致して維持
することができ、熱交換器６の操作に付随する「損失仕
事（ｌｏｓｔ ｗｏｒｋ）」量を最小にすることができ
る。
【００３１】次に図２に関しては、図１に示した方法と
装置を説明する。この変更態様（ｖａｒｉａｎｔ）で
は、圧縮機５２を通って流れる空気の全ては２００〜２
５０Ｋの範囲内の温度におけるタービン５４内での膨張
のために取り出され、１２０〜１５０Ｋの範囲内の温度
において熱交換に戻る。このようにして、タービン５６
とそれに付随する流路は図２に示す装置から省略され
る。代わりに、「低温（ｃｏｌｄ）」窒素タービン５８
が備えられる。この例では、精留塔８の高圧段階１０の
出口１８から取り出される高圧窒素流の一部は熱交換器
６から１２０〜１５０Ｋの範囲内の温度において取り出
され、タービン５８内で外部仕事の作用によって膨張
し、熱交換器６の低温端部９への入口の僅かに上流の圧
力、典型的に温度において窒素生成物流（精留塔８の低
圧段階１２から出口３８を通して取り出される）と一緒
にされる。タービン５４と５８の操作は熱交換器６内で
熱せられる流れの温度プロフィルが冷却される流れの温
度プロフィルと密接に一致して維持されることを可能に
する。
【００３２】図３では、圧力低下の低い液体−蒸気接触
手段を用いる二重精留塔とアルゴン副塔（ｓｉｄｅ ｃ
ｏｌｕｍｎ）と共に用いられる場合の通常の空気分離サ
イクルの対応熱交換器内で加熱及び冷却される流れに関
する、温度に対する熱負荷のプロットを示す。この通常
のプラントは８．２ｂａｒと１６２Ｋの入口圧力と温度
とを有し、１．３ｂａｒと１０２Ｋの出口圧力と温度と
を有する、１個のみのタービンを用い、生じる膨張空気
の一部を二重精留塔の低圧段階に導入し、残りは廃棄窒
素流中に排出する。図３から分かるように、熱せられる
流れの温度プロフィルは冷却される流れの温度プロフィ
ルと全く一致する。それ故、図３に示し、説明したプラ
ントの操作が熱交換器操作に有意な非能率をもたらすこ
とはあり得ない。
【００３３】我々は、圧力低下の低い液体−蒸気接触手
段を備えた標準プラントをさらに研究することを選択
し、熱負荷によって指定される主熱交換器内の位置によ
る、熱せられる流れと冷却される流れとの温度差の変化
を分析した。図４の曲線Ａから分かるように、最大デル
タＴは約５．５Ｋまで上昇する。曲線Ｂは、低い圧力低
下を示さない標準蒸留トレーを精留塔内に用いること以
外は、図３で分析したプラントと同じであるプラントの
同じ温度プロフィルを示す。熱せられる流れと冷却され
る流れとの温度差が後者の場合には前者の場合よりも明
らかに高いことが容易に分かるであろう。それ故、圧力
低下の低い液体−蒸気接触手段を含む通常のプラントの
操作にはかなりの付加的非能率（ｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎ
ｃｙ）が必然的に付随することになる。曲線Ｃ（図５参
照）は図１に示した装置における熱交換器６の操作を説
明する。このプラントの操作パラメーターでは、タービ
ン５４の入口圧力と温度はそれぞれ８．８ｂａｒと２４
４Ｋであり、出口圧力と温度はそれぞれ１．２５ｂａｒ
と９５Ｋである。圧縮機２の出口圧力は５．６ｂａｒで
ある。従って、空気は二重精留塔８の高圧段階１０に入
口１１から約５．２ｂａｒの圧力で入る。図４と５の検
討から分かるように、曲線Ｃによって囲まれる面積は曲
線ＡまたはＢによって囲まれる面積よりもかなり小さ
い。従って、曲線Ｃが表す（本発明による）方法は曲線
Ａ及びＢが表す方法よりもかなり効果的である。従っ
て、本発明による方法と装置は、圧力低下の低い液体−
蒸気接触手段をプラントの精留塔に用いる場合に空気分
離プラントの比較的効果的な操作を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による第１方法と装置を説明する
概略流れ図であり；
【図２】図２は本発明による第１方法と装置を説明する
概略流れ図であり；
【図３】図３は二重精留塔の低圧段階における圧力低下
の低い液体−蒸気接触手段を用いた通常の空気分離プラ
ントの熱交換器の温度に対してプロットした熱負荷のグ
ラフである；
【図４】
【図５】図４と５は、その塔内に通常のトレーを含む、
通常操作の空気分離プラント（図４のみ）、二重塔の低
圧段階における圧力低下の低い液体−蒸気接触手段を含
む、通常サイクルを操作するプラント（図４と５）、及
び添付図面の図１に示すようなプラント（図５のみ）に
関する、熱負荷に対して熱せられる流れと冷却される流
れとの間の温度差のプロットである。
【符号の説明】
６ 熱交換器； ８ 二重精留塔； １０ 高圧段階； １２ 低圧段階； １３ 液体−蒸気接触手段； ５４、５６ 膨張タービン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−194711（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25J 1/00 - 5/00 C01B 13/02

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮空気流の温度を熱交換手段内での熱
    交換によって精留による空気分離に適した値にまで下げ
    る工程；このように冷却された空気流を、低圧段階と高
    圧段階とを含む空気分離用の二重精留塔の高圧段階に導
    入する工程；その精流塔の高圧段階を用いて、液体窒素
    還流物及びその低圧段階用の酸素富化空気流を供給する
    工程、及びその低圧段階から酸素生成物及びガス状窒素
    流を取り出す工程を含み、少なくとも低圧段階が液体と
    蒸気との間の密接な接触とそれによる物質移動を実施す
    るための圧力低下の低い液体−蒸気接触手段、すなわち
    １理論段につき４００Ｐａ未満の圧力低下を示す液体−
    蒸気接触手段を含むこと、二重精留塔の高圧段階の半分
    までが４．５〜５．５ｂａｒの範囲内の圧力であり、そ
    の冷却は、外部仕事の作用により液体の第１の膨張を実
    施することにより行なわれ、このような膨張は前記圧縮
    された空気流がその熱交換手段の冷却端を出る温度又は
    その温度以下の最低温度でその流体を生じさせる工程を
    含む空気からの酸素生成物及びガス状生成物窒素流の分
    離方法において、その酸素生成物の９０％を越える量及
    び窒素生成物のすべては、その二重精留塔からのガスと
    して取り出され、そしてその外部仕事の作用による流体
    の第２の膨張は、前記第１の膨張とは別に実施され、前
    記第２の膨張は中間の温度の高い領域でその熱交換手段
    から流体を取り出し、中間温度の低い領域でその流体を
    その熱交換手段に戻し、前記両中間温度が熱交換手段の
    低温端部の空気流温度と高温端部の空気流温度との間に
    あることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 膨張の少なくとも１回が圧縮空気流から
    取り出された圧縮空気に対して実施される請求項１記載
    の方法。
  3. 【請求項３】 第１膨張が１２０〜１６０Ｋの範囲内の
    温度の流体を生じる請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 第２膨張のための流体が１２０〜１６０
    Ｋの範囲内の温度において熱交換手段から取り出される
    請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項５】 膨張の１回が精留塔の高圧段階から取り
    出された窒素流に対して実施される請求項１〜４のいず
    れかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 酸素生成物が完全にガスとして取り出さ
    れるかまたは酸素生成物の１０容量％未満が液体状態で
    生じる請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】 圧力低下の低い液体−蒸気接触手段が構
    造パッキング（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｐａｃｋｉｎ
    ｇ）を含む請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
  8. 【請求項８】 二重精留塔の高圧段階が４．５〜５．５
    ｂａｒの範囲内の圧力において（高圧段階の半分まで）
    作用する請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
  9. 【請求項９】 次の要素：主要空気圧縮機；主要空気圧
    縮機からの圧縮空気流を精留による分離に適した温度に
    冷却するための熱交換手段；高圧段階と低圧段階とを有
    し、高圧段階が熱交換手段からの圧縮空気流の出口と連
    通し、少なくとも低圧段階が液体と蒸気との間の密接な
    接触とそれによる物質移動を実施するための圧力低下の
    低い液体−蒸気接触手段、すなわち１理論分離工程につ
    き４００Ｐａ未満の圧力低下を示す液体−蒸気接触手段
    を含む二重精留塔；それぞれ低圧段階の底部からの酸素
    富化流体と高圧段階の頂部からの液体窒素とを移送する
    ための低圧段階から高圧段階へ通ずる流路；酸素生成物
    と窒素とを低圧塔から熱交換手段の低温端部へ戻し、そ
    れによって酸素と窒素とを流入空気に対して向流熱交換
    関係で熱交換手段に通すための流路；使用時に熱交換手
    段から高温において流体を取り出し、流体を低温におい
    て熱交換手段に戻し、前記両温度が熱交換手段の低温端
    部の空気流温度と高温端部の空気流温度との間にある、
    装置を冷却するための第１膨張タービン；及び使用時に
    圧縮空気流が熱交換手段の低温端部を出る温度以下の出
    口温度を有する、このような第２膨張タービンを含み、
    酸素生成物流路（複数の場合も）が酸素生成物の少なく
    とも７０％がガスとして取り出されるように配置され
    る、空気からの酸素生成物の分離装置。
  10. 【請求項１０】 低圧液体接触手段が構造パッキングを
    含む請求項９に記載の装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2688052B1 (fr) * 1992-03-02 1994-05-20 Maurice Grenier Procede et installation de production d'oxygene et/ou d'azote gazeux sous pression par distillation d'air.
FR2689223B1 (fr) * 1992-03-24 1994-05-06 Air Liquide Procede et installation de transfert de fluide en provenance d'une colonne de distillation, notamment d'air.
US5337570A (en) * 1993-07-22 1994-08-16 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system for producing lower purity oxygen
US5379598A (en) * 1993-08-23 1995-01-10 The Boc Group, Inc. Cryogenic rectification process and apparatus for vaporizing a pumped liquid product
FR2714721B1 (fr) * 1993-12-31 1996-02-16 Air Liquide Procédé et installation de liquéfaction d'un gaz.
FR2718518B1 (fr) * 1994-04-12 1996-05-03 Air Liquide Procédé et installation pour la production de l'oxygène par distillation de l'air.
US5758515A (en) * 1997-05-08 1998-06-02 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation with warm turbine recycle
US5802873A (en) * 1997-05-08 1998-09-08 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with dual feed air turboexpansion
US6006545A (en) * 1998-08-14 1999-12-28 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Liquefier process
FR2844344B1 (fr) * 2002-09-11 2005-04-08 Air Liquide Installation de production de grandes quantites d'oxygene et/ou d'azote
FR2865024B3 (fr) * 2004-01-12 2006-05-05 Air Liquide Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique
CN100357684C (zh) * 2004-10-28 2007-12-26 苏州市兴鲁空分设备科技发展有限公司 一种空气分离的方法和装置
CN100357685C (zh) * 2004-10-28 2007-12-26 苏州市兴鲁空分设备科技发展有限公司 一种空气分离的方法和装置
JP4515225B2 (ja) * 2004-11-08 2010-07-28 大陽日酸株式会社 窒素製造方法及び装置
US8020408B2 (en) * 2006-12-06 2011-09-20 Praxair Technology, Inc. Separation method and apparatus
FR2913760B1 (fr) 2007-03-13 2013-08-16 Air Liquide Procede et appareil de production de gaz de l'air sous forme gazeuse et liquide a haute flexibilite par distillation cryogenique
DE102007031765A1 (de) * 2007-07-07 2009-01-08 Linde Ag Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
CN101464085B (zh) * 2009-01-08 2011-01-26 北京名都厚德科技有限公司 一种超低压单塔深冷空分工艺
JP5647853B2 (ja) * 2010-10-14 2015-01-07 大陽日酸株式会社 空気液化分離方法及び装置
EP2963371B1 (de) * 2014-07-05 2018-05-02 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur gewinnung eines druckgasprodukts durch tieftemperaturzerlegung von luft
PL3196574T3 (pl) * 2016-01-21 2021-10-18 Linde Gmbh Sposób i urządzenie do wytwarzania gazowego azotu pod ciśnieniem przez kriogeniczną separację powietrza
JP6440232B1 (ja) * 2018-03-20 2018-12-19 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 製品窒素ガスおよび製品アルゴンの製造方法およびその製造装置
EP3870915A1 (de) * 2018-10-23 2021-09-01 Linde GmbH Verfahren und anlage zur tieftemperaturzerlegung von luft
WO2021230912A1 (en) * 2020-05-11 2021-11-18 Praxair Technology, Inc. System and method for recovery of nitrogen, argon, and oxygen in moderate pressure cryogenic air separation unit
EP4150276A1 (en) 2020-05-15 2023-03-22 Praxair Technology, Inc. Integrated nitrogen liquefier for a nitrogen and argon producing cryogenic air separation unit

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3086371A (en) * 1957-09-12 1963-04-23 Air Prod & Chem Fractionation of gaseous mixtures
US4224045A (en) * 1978-08-23 1980-09-23 Union Carbide Corporation Cryogenic system for producing low-purity oxygen
DE2854508C2 (de) * 1978-12-16 1981-12-03 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung eines Gasgemisches
FR2461906A1 (fr) * 1979-07-20 1981-02-06 Air Liquide Procede et installation cryogeniques de separation d'air avec production d'oxygene sous haute pression
US4410343A (en) * 1981-12-24 1983-10-18 Union Carbide Corporation Air boiling process to produce low purity oxygen
EP0093448B1 (de) * 1982-05-03 1986-10-15 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von gasförmigem Sauerstoff unter erhöhtem Druck
JPS61130769A (ja) * 1984-11-30 1986-06-18 株式会社日立製作所 低温廃ガスを利用した寒冷発生方法
GB8622055D0 (en) * 1986-09-12 1986-10-22 Boc Group Plc Air separation
DE3738559A1 (de) * 1987-11-13 1989-05-24 Linde Ag Verfahren zur luftzerlegung durch tieftemperaturrektifikation
US4871382A (en) * 1987-12-14 1989-10-03 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation process using packed columns for oxygen and argon recovery
US4836836A (en) * 1987-12-14 1989-06-06 Air Products And Chemicals, Inc. Separating argon/oxygen mixtures using a structured packing
ITMI20021467A1 (it) * 2002-07-04 2004-01-05 Francesco Paolo Terranova Impianto per produrre energia elettrica dal movimento delle onde del mare

Also Published As

Publication number Publication date
CA2040796C (en) 2001-12-25
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DE69105601D1 (de) 1995-01-19
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DE69105601T2 (de) 1995-04-27
AU626752B2 (en) 1992-08-06

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