JP3190016B2 - 高圧窒素を製造する原料空気の低温蒸留方法 - Google Patents

高圧窒素を製造する原料空気の低温蒸留方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原料空気の低温
（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ）蒸留の方法に関する。ここで使
用する「原料空気」なる用語は、一般に大気空気を意味
するが、少なくとも酸素と窒素とを含有している任意の
ガス混合物も包含する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】本発明
の目標とする市場は、様々な高純度レベルの高圧（６０
ｐｓｉａ（４１４ｋＰａ（絶対圧））より高圧）窒素で
あり、例えば化学工業や電子工業の様々な部門で使用さ
れる窒素の如きものであって、ここで言う高純度とは、
中程度の高純度（９９．９％窒素）から超高純度（酸素
が１ｐｐｂ未満）までいろいろである。一部の用途で
は、低圧で製造される窒素を圧縮することに関連する汚
染の心配を避けるため蒸留塔装置から高圧且つ高純度の
窒素を直接配給することが必要とされることがある。こ
れらの必要を満たすため効率的な低温サイクルを設計す
ることが、本発明の目的である。
【０００３】当該技術分野では、窒素を生産する方法が
いくつか知られている。これらの方法は、蒸留塔の数に
従って、単一塔サイクル、前処理分留塔又は後処理分留
塔を備えた単一塔、二塔サイクル、及び三つ以上の蒸留
塔を含むサイクルとして分類することができる。
【０００４】古典的な単一塔の窒素サイクルは米国特許
第４２２２７５６号明細書に教示されている。蒸気の空
気を精留塔の底部へ供給し、そこでそれを分離して塔頂
の窒素蒸気と塔底の液とにし、この液を減圧して塔の上
部で塔頂蒸気との間接熱交換により沸騰させて必要な還
流を供給する。この上部のリボイラー／コンデンサーか
らの酸素に富む蒸気は、廃棄流として廃棄される。
【０００５】単一塔の窒素発生装置の利点は単純である
ことである。このサイクルの大きな不都合は窒素の回収
率が限られることである。窒素の回収率を増すために、
このほかのいろいろなタイプの単一塔窒素発生装置が提
案された。米国特許第４５９４０８５号明細書では、塔
の底部で補助リボイラーを使って空気との熱交換で塔底
液の一部を気化させ、塔への追加の液体原料空気を生じ
させるようにした。米国特許第５３２５６７４号及び同
第５３７３６９９号明細書では、空気よりも、圧縮した
窒素を、補助リボイラーでの加熱用媒体として使用して
いる。この窒素は、補助リボイラーで凝縮後に、塔の上
部へ追加の還流として供給されて、製品回収率を上昇さ
せる。空気コンパンダーを増やしただけの同様のサイク
ルが米国特許第５０３７４６２号明細書に教示されてい
る。二つのリボイラーを備えた単一塔サイクルは米国特
許第４６６２９１６号明細書に教示されている。酸素に
富んだ廃棄流の一部を圧縮し塔へ再循環させて戻して窒
素回収率を更に上昇させる更に別の単一塔サイクルが、
米国特許第４９６６００２号明細書に記載されている。
同様に、米国特許第５３８５０２４号明細書では、酸素
に富んだ廃棄流の一部を低温でコンパンド処理し、そし
て原料空気とともに塔へ再循環して戻している。
【０００６】単一塔装置での窒素の回収率は、第二の蒸
留ユニットを追加することでかなり向上する。このユニ
ットは、完全な蒸留塔であること、あるいはフラッシュ
装置又はほんの数段だけを有する単一塔として製作され
た小さな前処理／後処理分留塔であることができる。原
料空気の一部を分離して主塔への新たな原料とする、前
処理分留塔を備えた単一塔からなるサイクルが、米国特
許第４６０４１１７号明細書に教示されている。米国特
許第４９２７４４１号明細書には、精留塔の上部に取り
付けられた後処理分留塔を備えた窒素発生サイクルが教
示されていて、酸素に富んだ塔底液が一層酸素に富んだ
液と空気と同様の組成の蒸気流とに分離される。この人
工的な空気流を精留塔へ再循環させて、製品回収率とサ
イクル効率を大きく改善する。また、二つのリボイラー
を使って酸素に富んだ液を異なる圧力で２回気化させる
ことで、サイクル効率が更に一層向上する。
【０００７】窒素生産のための古典的な二塔サイクルは
米国特許第４２２２７５６号明細書に教示されている。
この米国特許明細書で教示された新しい蒸留の装置構成
は、酸素に富む廃棄流体を気化させることにより低圧塔
へ還流を供給するために、低圧塔の上部に追加のリボイ
ラー／コンデンサーを備えた二つの塔からなる。寒冷
は、高圧塔からの窒素ガスを膨張させて発生させる。
【０００８】同様の蒸留装置構成（寒冷用に別々の流体
を膨張させる）が、英国特許第１２１５３７７号明細書
と米国特許第４４５３９５７号明細書に教示されてい
る。米国特許第４６１７０３６号明細書では、低圧塔の
上部の熱交換器の代わりにサイドリボイラー／コンデン
サーが使用されている。低圧塔内に中間リボイラーのあ
る二塔サイクルが、米国特許第５００６１３９号明細書
に教示されている。中程度の圧力の窒素を生産しそして
酸素とアルゴンとを同時に生産するためのサイクルは、
米国特許第５１２９９３２号明細書に記載されている。
【０００９】別の二塔式高圧窒素プロセスがヨーロッパ
特許出願公開第０７０１０９９号明細書に教示されてい
る。主な違いは、原料空気から窒素を分離し、続いてこ
の窒素（高圧であることが必要とされる）を圧縮して高
圧塔へ再循環して戻し、それを重質成分と、再循環圧縮
機により持ち込まれることがある不純物とを除いて更に
精製するために、原料空気の全体を低圧塔（高圧塔では
なく）へ供給することである。
【００１０】米国特許第４４３９２２０号明細書に教示
された二塔式高圧窒素プロセスは、直列の二つの標準的
な単一塔窒素発生装置と見ることができる（この装置構
成は分割塔サイクルとしても知られる）。米国特許第４
４４８５９５号明細書は、低圧塔にリボイラーが追加し
て装備されている点で分割塔サイクルとは異なる。米国
特許第４７１７４１０号明細書と同第５０９８４５７号
明細書には、低圧塔の上部からの液体窒素生成物をポン
プで高圧塔へ戻して高圧製品の回収率を上昇させる、分
割塔サイクルの更に別の変形が示されている。
【００１１】二つのリボイラーを備えた二塔式装置のほ
かに、追加の窒素を生産するため特別の高圧蒸留塔を使
用する、窒素を生産するための三塔サイクルが、米国特
許第５０６９６９９号明細書に記載されている。大量の
昇圧した窒素を製造するための別の三塔式装置が米国特
許第５４０２６４７号明細書に教示されている。この発
明では、追加の塔は高圧塔と低圧塔の圧力の中間の圧力
で運転する。更に、この米国特許明細書と米国特許第４
７１７４１０号及び同第５０９８４５７号明細書では、
全部の窒素が高圧塔からの高圧で必要とされる場合に、
低圧塔からの液体窒素流をポンプで高圧塔へ送り、そし
てこの高圧の代わりに、窒素蒸気を高圧塔から集めてい
る。一つの塔からもう一つの塔へ液体窒素をポンプで送
ることによる問題は、全体の窒素回収率が実質的に低下
することである。従来技術の全ての窒素サイクルには、
塔装置からの高圧窒素の回収率が限られ、そして増加さ
せることができないという不都合がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、原料空気を低
温蒸留して、中程度の高純度（９９．９％窒素）から超
高純度（酸素が１ｐｐｂ未満）までの様々な純度の高圧
窒素を製造するための方法である。この方法は、低圧で
製造される窒素を圧縮することに関連する汚染の心配を
避けるため蒸留塔装置から直接高圧の窒素が必要とされ
る場合に特に適している。この方法は、所望の高圧で窒
素を直接製造するための圧力で運転する高圧塔と、窒素
製品の一部を低圧で製造する一つ以上の低圧塔とを使用
する。低圧窒素のうちの少なくとも一部分を圧縮し、そ
して高圧窒素を取り出す箇所より下方の箇所で高圧塔へ
供給する。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は、高圧塔と一つ以上の低
圧塔とを含む蒸留塔装置を使用して、原料空気を低温蒸
留して高圧窒素製品を製造するための方法である。最も
広い態様において、そして図１〜４のうちのいずれかあ
るいは全てを参照して、この方法は下記の工程（ａ）〜
（ｅ）を含む。
【００１４】（ａ）原料空気（１０）のうちの少なくと
も一部を高圧塔（Ｄ１）の底部へ供給する工程。 （ｂ）高圧塔の上部から窒素に富む塔頂生成物（２０）
を取り出し、第一の部分（２２）を高圧窒素製品として
集め、第二の部分を第一のリボイラー／コンデンサー
（Ｒ／Ｃ１）で凝縮させ、そして凝縮した第二の部分の
うちの少なくとも第一の部分（２４）を高圧塔の上方の
箇所へ還流として供給する工程。 （ｃ）高圧塔の底部から粗液体酸素流（３０）を取り出
し、それの少なくとも第一の部分の圧力を（弁Ｖ１を通
して）低下させ、そしてこの第一の部分を更に処理する
ため当該蒸留塔装置の原料とする工程。 （ｄ）各低圧塔の上部から窒素に富む塔頂生成物を取り
出し、これらの塔頂生成物のうちの一つ以上のうちの少
なくとも第一の部分を高圧塔と同じ圧力に圧縮し、続い
て工程（ｂ）で高圧窒素製品（２２）を取り出す箇所よ
り下方の箇所で高圧塔へ気体状態で供給する工程。 （ｅ）当該蒸留塔装置から酸素に富む廃棄流を取り出す
工程。
【００１５】本発明における高圧塔の圧力は、圧力損失
を補償するため、この塔から取り出される窒素製品につ
いての圧力仕様よりわずかに高く設定される。装置の残
りの蒸留塔のうちの少なくとも一つのものの圧力は、塔
間の及び／又はプロセス流間の適切な熱的統合を保証す
るため、高圧塔の圧力より低く設定される。低圧蒸留塔
は、窒素も製造するが、その圧力は通常低すぎて、一定
の顧客、とりわけ電子産業の顧客については、要求され
る仕様を満たさない。これらの顧客は全部の高圧且つ高
純度窒素が蒸留塔装置から直接製造されることを要求
し、そしてこの低圧窒素を後で圧縮することは汚染の心
配のために受け入れられない。従って、これまでは、低
圧の窒素を許容可能な製品として送り出すことはできな
かった。本発明は、この利用されない低圧窒素を高圧、
高純度の製品に変える。これを行うために、低圧窒素を
圧縮して高圧塔へ戻す。この再循環窒素流は、再循環ル
ープにおける全ての可能性ある汚染物質（微小粒子ある
いは炭化水素類のようなもの）を除いて浄化するため高
純度製品を抜き出す箇所より下方で高圧塔に入る。再循
環低圧窒素は高圧塔で更に精製されるので、低圧塔は非
常に高純度の窒素を製造しなくてもよく、これは低圧塔
の高さに関連する資本費を低下させるであろう、という
ことに注目すべきである。
【００１６】本発明は、窒素を生産するいずれの多塔式
蒸留塔装置にも適用可能である。以下に記載する態様は
説明を目的とするだけのものである。
【００１７】本発明の一つの一般的態様においては、具
体的には図１を参照して、（ｉ）蒸留塔装置は単一の低
圧塔（Ｄ２）を含み、（ｉｉ）第一のリボイラー／コン
デンサー（Ｒ／Ｃ１）は単一の低圧塔の底部に位置し、
（ｉｉｉ）工程（ｃ）において、粗液体酸素流（３０）
は、より具体的に言うと単一低圧塔の中間の箇所へ供給
され、（ｉｖ）工程（ｄ）において、単一低圧塔から抜
き出される窒素に富んだ塔頂生成物全体（４０）は、圧
縮され（圧縮機Ｃ１で）、そして続いて高圧塔へ供給さ
れ、（ｖ）工程（ｅ）において、酸素に富む廃棄流（５
０）は、より具体的に言うと単一低圧塔の下方の箇所か
ら抜き出され、（ｖｉ）高圧塔を降下してくる窒素に富
んだ液のうちの一部（３４）は高圧塔の中間の箇所から
抜き出されて、減圧され（弁Ｖ２を通して）、そして単
一低圧塔の上部へ還流として供給される。
【００１８】図１において、流れ３４は好ましくは、高
圧窒素製品（２２）の抜き出し箇所より下方の箇所で高
圧塔から抜き出されるということに注目すべきである。
と言うのは、この還流の純度は高圧窒素製品の純度ほど
高い必要はないからである。とは言うものの、必要なら
ば、この還流は高圧塔（Ｄ１）の塔頂から抜き出すこと
ができよう。
【００１９】本発明の第二の一般的態様においては、具
体的には図２を参照して、（ｉ）蒸留塔装置は二つの低
圧塔、すなわち第一の低圧塔（Ｄ２）と第二の低圧塔
（Ｄ３）を含み、（ｉｉ）第一のリボイラー／コンデン
サー（Ｒ／Ｃ１）が第一の低圧塔の底部にあり、（ｉｉ
ｉ）工程（ｃ）において、粗液体酸素流（３０）は、よ
り具体的に言うと第一の低圧塔の上部に供給され、（ｉ
ｖ）工程（ｄ）において、第一の低圧塔から抜き出され
る窒素に富んだ塔頂生成物の全体（４０）が第二の低圧
塔の中間の箇所へ供給される一方で、第二の低圧塔から
の窒素に富んだ塔頂生成物（６０）のうちの第一の部分
（６２）だけが圧縮されて（圧縮機Ｃ１で）、続いて高
圧塔へ供給され、（ｖ）第二の低圧塔からの窒素に富ん
だ塔頂生成物のうちの第二の部分は第二の低圧塔の上部
に位置する第二のリボイラー／コンデンサー（Ｒ／Ｃ
２）で凝縮され、凝縮した第二の部分のうちの第一の分
（６４）は第二の低圧塔の上部へ還流として供給され、
そして凝縮した第二の部分のうちの第二の分（６６）は
任意的な製品流として集められ、（ｖｉ）第一の低圧塔
の、第一のリボイラー／コンデンサー（Ｒ／Ｃ１）の直
ぐ上の箇所から第一の酸素に富む蒸気流（５０ａ）を抜
きだし、第一の低圧塔の底部から第二の酸素に富む液体
流（５０ｂ）を抜き出し、そしてこれらの第一及び第二
の酸素に富む流れの両方を第二の低圧塔の底部へ供給
し、（ｖｉｉ）第二の低圧塔の底部から酸素に富む液体
流（７０）を抜き出し、減圧し（弁Ｖ２を通して）、第
二のリボイラー／コンデンサー（Ｒ／Ｃ２）で気化さ
せ、そして酸素に富んだ廃棄流（８０）として取り出
す。
【００２０】本発明の第三の一般的態様においては、具
体的には図３を参照して、（ｉ）蒸留塔装置は二つの低
圧塔、すなわち第一の低圧塔（Ｄ２）と第二の低圧塔
（Ｄ３）を含み、（ｉｉ）第一のリボイラー／コンデン
サー（Ｒ／Ｃ１）が高圧塔の上部に位置し、（ｉｉｉ）
工程（ｃ）において、粗液体酸素流（３０）は、より具
体的に言うと第一のリボイラー／コンデンサーへ供給さ
れて、そこで気化し、そして次に第一の低圧塔の底部へ
供給され（流れ４０として）、（ｉｖ）工程（ｄ）にお
いて、第一の低圧塔からの窒素に富む塔頂生成物（６
０）のうちの第一の部分（６２）だけを圧縮し（圧縮機
Ｃ１で）、そして続いて高圧塔へ供給し、同様に、第二
の低圧塔からの窒素に富む塔頂生成物（１００）のうち
の第一の部分（１０２）だけを圧縮し（圧縮機Ｃ２
で）、そして続いて高圧塔へ供給し、（ｖ）第一の低圧
塔からの窒素に富む塔頂生成物（６０）のうちの第二の
部分（６４）を第一の低圧塔の上部に位置する第二のリ
ボイラー／コンデンサー（Ｒ／Ｃ２）で凝縮させ、続い
て第一の低圧塔の上部へ還流として供給し、（ｖｉ）第
一の低圧塔の底部から酸素に富む液体流（７０）を抜き
出し、減圧し（弁Ｖ２を通して）、第二のリボイラー／
コンデンサー（Ｒ／Ｃ２）で気化させ、続いて第二の低
圧塔の底部へ供給し（流れ８０として）、（ｖｉｉ）第
二の低圧塔からの窒素に富む塔頂生成物のうちの第二の
部分（１０４）を第二の低圧塔の上部に位置する第三の
リボイラー／コンデンサー（Ｒ／Ｃ３）で凝縮させて、
続いて第二の低圧塔の上部へ還流として供給し、（ｖｉ
ｉｉ）第二の低圧塔の底部から酸素に富む液体流（１１
０）を抜き出し、減圧し（弁Ｖ３を通して）、第三のリ
ボイラー／コンデンサー（Ｒ／Ｃ３）で気化させて、酸
素に富んだ廃棄流（１２０）として取り出す。
【００２１】主熱交換器と寒冷発生用エキスパンダーの
設備構成は、簡略化のため図１〜３からは省かれている
ことに注目すべきである。主熱交換器と、種々のエキス
パンダーの設備構成は、当業者が容易に取入れることが
できる。膨張させるのに適当な流れの候補には、（ｉ）
原料空気のうちの少なくとも一部分（これは膨張後に、
一般に蒸留塔装置の適切な箇所へ供給されよう）、及び
／又は（ｉｉ）様々な態様で製造される一つ以上の廃棄
流のうちの少なくとも一部分（これは膨張後、一般に、
主熱交換器において流入してくる原料空気との熱交換で
加温されよう（一例として、この設備構成を下記で検討
する図４に示す））、及び／又は（ｉｉｉ）一つ以上の
低圧塔の上部からの圧縮した低圧窒素のうちの一部分
（これは膨張後、一般に、主熱交換器において流入して
くる原料空気との熱交換で加温されよう）、が含まれ
る。
【００２２】主空気圧縮機、前段（フロントエンド）清
浄装置、及び過冷却用熱交換器を含め、空気分離プロセ
スのこのほかの通常の特徴的機器類は、簡略化のため図
１〜３から省かれていることに更に注目すべきである。
これらの特徴的機器類も、当業者が容易に取入れること
ができる。図１に対して適用したものとして示される図
４（共通の流れと機器は図１と同じ識別符号を使用す
る）は、これらの通常の特徴的機器類（主熱交換器とエ
キスパンダー設備を含む）をどのようにして取入れるこ
とができるかの一例である。
【００２３】図４に関しては、（ｉ）工程（ａ）で高圧
塔の底部へ原料空気（１０）を供給する前に、原料空気
を圧縮し（圧縮機Ｃ２で）、低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）で凍結する不純物（すなわ
ち水及び二酸化炭素）及び／又は他の望ましくない不純
物（一酸化炭素や水素といったもの）を取り除き（清浄
装置ＣＳ１で）、そして主熱交換器（ＨＸ１）でその露
点近くの温度まで冷却し、（ｉｉ）工程（ｄ）において
窒素に富む塔頂生成物（４０）を圧縮する（圧縮機Ｃ１
で）前に、この塔頂生成物を主熱交換器で加温し、（ｉ
ｉｉ）工程（ｄ）で窒素に富む塔頂生成物（４０）を圧
縮してから、この塔頂生成物のうちの一部分（４２）を
随意に製品流として抜き出し、そして残りの部分をその
後主熱交換器で冷却して、高圧塔へ供給し、（ｉｖ）工
程（ｂ）で高圧塔から高圧の窒素製品（２２）を抜き出
してから、この製品を主熱交換器で加温し、（ｖ）工程
（ｅ）で単一の低圧等から酸素に富む廃棄流（５０）を
抜き出してから、この廃棄流を主熱交換器で部分的に加
温し、膨張させ（エキスパンダーＥ１で）、そして主熱
交換器で再加温し、（ｖｉ）主熱交換器で窒素に富む塔
頂生成物（４０）を加温する前に、この塔頂生成物を最
初に、高圧塔の中間の箇所から抜き出される窒素に富ん
だ液（３４）との第一の過冷却熱交換器（ＨＸ２）での
熱交換で加温し、そして次に、高圧塔の低部からの粗液
体酸素流（３０）との第二の過冷却熱交換器（ＨＸ３）
での熱交換で加温する。
【００２４】図４に示したように、低圧塔からの窒素に
富む塔頂生成物の圧縮は主熱交換器で加温後に行われる
（すなわち高温（ｗａｒｍ）圧縮）。本発明における低
圧塔からの窒素に富んだ塔頂生成物の圧縮は、この流れ
を主熱交換器で加温する前に行うこともできる（すなわ
ち低温（ｃｏｌｄ）圧縮）ということに注目すべきであ
る。更に、高圧塔の異なる箇所から純度の異なる複数の
窒素製品流を抜き出すことが可能であることに注目すべ
きである。
【００２５】当業者は、特許請求の範囲の範囲内に入る
本発明のこのほかの多くの態様があることを認めよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの一般的態様の概略図である。
【図２】本発明の第二の一般的態様の概略図である。
【図３】本発明の第三の一般的態様の概略図である。
【図４】本発明の様々な態様を主熱交換器、過冷却熱交
換器及び寒冷発生用エキスパンダーとどのようにして組
み合わせることができるかという一つの例を説明する、
図１の一つの態様の概略図である。
【符号の説明】
Ｃ１、Ｃ２…圧縮機 Ｄ１…高圧塔 Ｄ２、Ｄ３…低圧塔 Ｅ１…エキスパンダー ＨＸ１…主熱交換器 ＨＸ２、ＨＸ３…過冷却熱交換器 Ｒ／Ｃ１、Ｒ／Ｃ２、Ｒ／Ｃ３…リボイラー／コンデン
サー
───────────────────────────────────────────────────── 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 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 ラケッシュ アグラワル アメリカ合衆国，ペンシルバニア 18049，エモウス，コモンウェルス ド ライブ 4312 (56)参考文献 特開 平５−71870（ＪＰ，Ａ) 米国特許5228297（ＵＳ，Ａ) 米国特許5341647（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25J 1/00 - 5/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高圧塔と一つ以上の低圧塔とを含む蒸留
    塔装置を使用し、原料空気を低温蒸留して高圧窒素製品
    を製造するための方法であって、 （ａ）原料空気のうちの少なくとも一部を高圧塔の底部
    へ供給する工程、 （ｂ）高圧塔の上部から窒素に富む塔頂生成物を取り出
    し、第一の部分を高圧窒素製品として集め、第二の部分
    を第一のリボイラー／コンデンサーで凝縮させ、そして
    凝縮した第二の部分のうちの少なくとも第一の部分を高
    圧塔の上方の箇所へ還流として供給する工程、 （ｃ）高圧塔の底部から粗液体酸素流を取り出し、それ
    の少なくとも第一の部分の圧力を低下させ、そしてこの
    第一の部分を更に処理するため当該蒸留塔装置の原料と
    する工程、 （ｄ）各低圧塔の上部から窒素に富む塔頂生成物を取り
    出し、これらの塔頂生成物のうちの一つ以上のうちの少
    なくとも第一の部分を高圧塔と同じ圧力に圧縮し、続い
    て工程（ｂ）で高圧窒素製品を取り出す箇所より下方の
    箇所で高圧塔へ気体状態で供給する工程、 （ｅ）当該蒸留塔装置から酸素に富む廃棄流を取り出す
    工程、 を含む原料空気の低温蒸留方法。
  2. 【請求項２】 （ｉ）前記蒸留塔装置が単一の低圧塔を
    含み、 （ｉｉ）前記第一のリボイラー／コンデンサーがこの単
    一の低圧塔の底部に位置し、 （ｉｉｉ）工程（ｃ）において、粗液体酸素流（３０）
    を単一低圧塔の中間の箇所へ供給し、 （ｉｖ）工程（ｄ）において、上記単一の低圧塔から取
    り出される窒素に富んだ塔頂生成物全体（４０）を圧縮
    し、次いで前記高圧塔へ供給し、 （ｖ）工程（ｅ）において、前記酸素に富む廃棄流を上
    記単一の低圧塔の下方の箇所から取り出し、 （ｖｉ）前記高圧塔を降下してくる窒素に富んだ液のう
    ちの一部を前記高圧塔の中間の箇所から取り出し、減圧
    し、そして上記単一の低圧塔の上部へ還流として供給す
    る、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 （ｉ）前記蒸留塔装置が二つの低圧塔、
    すなわち第一の低圧塔と第二の低圧塔を含み、 （ｉｉ）前記第一のリボイラー／コンデンサーが上記第
    一の低圧塔の底部にあり、 （ｉｉｉ）工程（ｃ）において、前記粗液体酸素流を上
    記第一の低圧塔の上部へ供給し、 （ｉｖ）工程（ｄ）において、上記第一の低圧塔から取
    り出される窒素に富んだ塔頂生成物の全体を上記第二の
    低圧塔の中間の箇所へ供給する一方で、上記第二の低圧
    塔からの窒素に富んだ塔頂生成物のうちの第一の部分だ
    けを圧縮し、次いで前記高圧塔へ供給し、 （ｖ）上記第二の低圧塔からの窒素に富んだ塔頂生成物
    のうちの第二の部分を上記第二の低圧塔の上部に位置す
    る第二のリボイラー／コンデンサーで凝縮させ、この凝
    縮した第二の部分のうちの第一の分を上記第二の低圧塔
    の上部へ還流として供給し、そして凝縮した第二の部分
    のうちの第二の分を製品流として集め、 （ｖｉ）上記第一の低圧塔の、上記第一のリボイラー／
    コンデンサーの直ぐ上の箇所から第一の酸素に富む蒸気
    流を取り出し、上記第一の低圧塔の底部から第二の酸素
    に富む液体流を取り出し、そしてこれらの第一及び第二
    の酸素に富む流れの両方を上記第二の低圧塔の底部へ供
    給し、 （ｖｉｉ）上記第二の低圧塔の底部から酸素に富む液体
    流を取り出し、減圧し、上記第二のリボイラー／コンデ
    ンサーで気化させ、そして酸素に富んだ廃棄流として取
    り出す、請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記蒸留塔装置が二つの低圧塔、すなわ
    ち第一の低圧塔と第二の低圧塔を含み、 （ｉｉ）前記第一のリボイラー／コンデンサーが前記高
    圧塔の上部に位置し、 （ｉｉｉ）工程（ｃ）において、前記粗液体酸素流を前
    記第一のリボイラー／コンデンサーへ供給して、そこで
    気化させ、そして次に上記第一の低圧塔の底部へ供給
    し、 （ｉｖ）工程（ｄ）において、上記第一の低圧塔からの
    窒素に富む塔頂生成物のうちの第一の部分だけを圧縮
    し、続いて前記高圧塔へ供給し、そして同様に、上記第
    二の低圧塔からの窒素に富む塔頂生成物のうちの第一の
    部分だけを圧縮し、続いて前記高圧塔へ供給し、 （ｖ）第一の低圧塔からの窒素に富む塔頂生成物のうち
    の第二の部分を上記第一の低圧塔の上部に位置する第二
    のリボイラー／コンデンサーで凝縮させ、続いて上記第
    一の低圧塔の上部へ還流として供給し、 （ｖｉ）上記第一の低圧塔の底部から酸素に富む液体流
    を取り出し、減圧し、上記第二のリボイラー／コンデン
    サーで気化させ、次いで上記第二の低圧塔の底部へ供給
    し、 （ｖｉｉ）上記第二の低圧塔からの窒素に富む塔頂生成
    物のうちの第二の部分を上記第二の低圧塔の上部に位置
    する第三のリボイラー／コンデンサーで凝縮させて、続
    いて上記第二の低圧塔の上部へ還流として供給し、 （ｖｉｉｉ）上記第二の低圧塔の底部から酸素に富む液
    体流を取り出し、減圧し、上記第三のリボイラー／コン
    デンサーで気化させて、酸素に富んだ廃棄流として取り
    出す、請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 （ｉ）工程（ａ）で前記高圧塔の底部へ
    原料空気を供給する前に、当該原料空気を圧縮し、望ま
    しくない不純物を取り除き、そして主熱交換器でその露
    点近くの温度まで冷却し、 （ｉｉ）工程（ｄ）において窒素に富む塔頂生成物を圧
    縮する前に、この塔頂生成物を上記主熱交換器で加温
    し、 （ｉｉｉ）工程（ｄ）で窒素に富む塔頂生成物を圧縮し
    てから、この塔頂生成物のうちの一部分を製品流として
    取り出し、そして残りの部分をその後上記主熱交換器で
    冷却して前記高圧塔へ供給し、 （ｉｖ）工程（ｂ）で前記高圧塔から高圧の窒素製品を
    取り出してから、この製品を上記主熱交換器で加温し、 （ｖ）工程（ｅ）で前記単一の低圧等から酸素に富む廃
    棄流を取り出してから、この廃棄流を上記主熱交換器で
    部分的に加温し、膨張させ、そして上記主熱交換器で再
    加温し、 （ｖｉ）上記主熱交換器で上記窒素に富む塔頂生成物を
    加温する前に、この塔頂生成物を最初に、前記高圧塔の
    中間の箇所から取り出される窒素に富んだ液との第一の
    過冷却熱交換器での熱交換で加温し、そして次に、前記
    高圧塔の低部からの粗液体酸素流との第二の過冷却熱交
    換器での熱交換で加温する、請求項２記載の方法。
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