JP3479277B2 - 可変流量の酸素の送出方法及びこれを使用する低温空気分離装置 - Google Patents
可変流量の酸素の送出方法及びこれを使用する低温空気分離装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温（ｃｒｙｏｇ
ｅｎｉｃ）空気分離の分野に関し、詳しく言えば蒸留塔
装置から可変流量で酸素を送出するための方法に関す
る。
ｅｎｉｃ）空気分離の分野に関し、詳しく言えば蒸留塔
装置から可変流量で酸素を送出するための方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】広い範
囲の様々な流量で顧客に酸素を供給できることは、一部
の産業部門において、例えば製鋼や発電用の統合型ガス
化併用サイクル（ＩＧＣＣ）などの部門において、常に
特別に重要である。この能力の重要性は、運転費を減ら
すため時間割の契約やその他のタイプの契約を利用して
いる工業的なガス製造業者らの傾向のために、最近は他
の部門について増大している。そのような状況において
は、低温空気分離ユニットの応答時間は変動しやすい需
要流量を満たすのに必要なそれよりもはるかにゆっくり
になりかねない。これは、酸素を二塔式蒸留装置から生
産する場合に特に言えることである。従って、時間的に
平均した生産量に対応する一定の流量で酸素を抜き出す
ことにより蒸留塔を外乱から隔離することが有利であ
る。そのような場合には、時間的に平均した生産量に比
べ顧客の需要が低下している間はどのような過剰の酸素
製品も一時的に貯蔵しておかなくてはならず、また時間
的に平均した生産量を顧客の需要が超える時には酸素製
品を貯蔵器から抜き出さなくてはならない。
囲の様々な流量で顧客に酸素を供給できることは、一部
の産業部門において、例えば製鋼や発電用の統合型ガス
化併用サイクル（ＩＧＣＣ）などの部門において、常に
特別に重要である。この能力の重要性は、運転費を減ら
すため時間割の契約やその他のタイプの契約を利用して
いる工業的なガス製造業者らの傾向のために、最近は他
の部門について増大している。そのような状況において
は、低温空気分離ユニットの応答時間は変動しやすい需
要流量を満たすのに必要なそれよりもはるかにゆっくり
になりかねない。これは、酸素を二塔式蒸留装置から生
産する場合に特に言えることである。従って、時間的に
平均した生産量に対応する一定の流量で酸素を抜き出す
ことにより蒸留塔を外乱から隔離することが有利であ
る。そのような場合には、時間的に平均した生産量に比
べ顧客の需要が低下している間はどのような過剰の酸素
製品も一時的に貯蔵しておかなくてはならず、また時間
的に平均した生産量を顧客の需要が超える時には酸素製
品を貯蔵器から抜き出さなくてはならない。
【０００３】従来技術では、酸素を高圧貯蔵ボンベに圧
縮ガスとして貯蔵することが提案されている。この手法
は、顧客の需要の変動が非常に頻繁であり及び／又は短
期間である場合に有効である。ところが、気相の製品を
貯蔵するのに必要な高圧と容量のために、一般には製品
を液相でもって貯蔵するのがはるかに経済的である。
縮ガスとして貯蔵することが提案されている。この手法
は、顧客の需要の変動が非常に頻繁であり及び／又は短
期間である場合に有効である。ところが、気相の製品を
貯蔵するのに必要な高圧と容量のために、一般には製品
を液相でもって貯蔵するのがはるかに経済的である。
【０００４】ところが、製品を液相で貯蔵するのにも少
なくとも一つの不都合がある。製品は顧客には気相で必
要とされるので、変動しやすい需要流量に応じて液を気
化させなくてはならない。酸素は外部からの高温流体、
例えば空気などとの熱交換で気化させることが多いの
で、気化する酸素の変動する流量は蒸留塔への液体原料
の流量を変動しやすくする。そのような変動は酸素製品
の純度に影響を及ぼしかねない外乱の一因となる。
なくとも一つの不都合がある。製品は顧客には気相で必
要とされるので、変動しやすい需要流量に応じて液を気
化させなくてはならない。酸素は外部からの高温流体、
例えば空気などとの熱交換で気化させることが多いの
で、気化する酸素の変動する流量は蒸留塔への液体原料
の流量を変動しやすくする。そのような変動は酸素製品
の純度に影響を及ぼしかねない外乱の一因となる。
【０００５】従来技術によると、外部からやってくる液
化した原料のための貯蔵器と外部へ出てゆく液体酸素製
品のための貯蔵器を設けることによって、液化した原料
の流量と塔からの製品の流量を、原料貯蔵タンクと製品
貯蔵タンク中の在庫量を変動させることにより本質的に
一定に保持することができる。米国特許第５０８２４８
２号明細書（Ｄａｒｒｅｄｅａｕ）には、液化した空気
の全てを貯蔵容器へ移し、この貯蔵容器から一定流量で
液体空気を抜き出し、そしてこの液体空気を蒸留装置へ
移送することが教示されている。液体空気の貯蔵は、蒸
留装置の圧力よりわずかに高い圧力で行われる。
化した原料のための貯蔵器と外部へ出てゆく液体酸素製
品のための貯蔵器を設けることによって、液化した原料
の流量と塔からの製品の流量を、原料貯蔵タンクと製品
貯蔵タンク中の在庫量を変動させることにより本質的に
一定に保持することができる。米国特許第５０８２４８
２号明細書（Ｄａｒｒｅｄｅａｕ）には、液化した空気
の全てを貯蔵容器へ移し、この貯蔵容器から一定流量で
液体空気を抜き出し、そしてこの液体空気を蒸留装置へ
移送することが教示されている。液体空気の貯蔵は、蒸
留装置の圧力よりわずかに高い圧力で行われる。
【０００６】米国特許第５２６５４２９号明細書（Ｄｒ
ａｙ）には、Ｄａｒｒｅｄｅａｕのものを変更したもの
が教示されており、それによれば酸素の生産量が多い間
は液体空気の一部のみを貯蔵器へ導き、そして酸素の生
産量が少ない間は液体空気を貯蔵器から主液体空気循環
路へ移送する。どちらにしても、貯蔵容器は蒸留装置の
圧力より高い圧力で運転しなくてはならない。米国特許
第５５２６６４７号明細書（Ｇｒｅｎｉｅｒ）には、蒸
留装置の圧力よりも実質的に高い圧力に維持される液体
空気用の貯蔵容器を用いることが教示されている。
ａｙ）には、Ｄａｒｒｅｄｅａｕのものを変更したもの
が教示されており、それによれば酸素の生産量が多い間
は液体空気の一部のみを貯蔵器へ導き、そして酸素の生
産量が少ない間は液体空気を貯蔵器から主液体空気循環
路へ移送する。どちらにしても、貯蔵容器は蒸留装置の
圧力より高い圧力で運転しなくてはならない。米国特許
第５５２６６４７号明細書（Ｇｒｅｎｉｅｒ）には、蒸
留装置の圧力よりも実質的に高い圧力に維持される液体
空気用の貯蔵容器を用いることが教示されている。
【０００７】従来技術の特許明細書の全てが、外部から
くる液化空気の在庫量と外部へ出てゆく液体酸素の在庫
量の両方を、蒸留塔への原料の流量と蒸留塔からの製品
流量とを本質的に一定に保持するのを可能にするよう変
動させる方法を教示している。これらの特許明細書はま
た、高圧塔、低圧塔、又は両方の塔へ供給される液体空
気を液体空気貯蔵容器から抜き出すことも教示してい
る。
くる液化空気の在庫量と外部へ出てゆく液体酸素の在庫
量の両方を、蒸留塔への原料の流量と蒸留塔からの製品
流量とを本質的に一定に保持するのを可能にするよう変
動させる方法を教示している。これらの特許明細書はま
た、高圧塔、低圧塔、又は両方の塔へ供給される液体空
気を液体空気貯蔵容器から抜き出すことも教示してい
る。
【０００８】液体空気を蒸留装置の圧力より高い圧力で
貯蔵することの不都合は、圧力がどの程度だけ高いかに
依存する。主要液体空気流の圧力はしばしば絶対圧で
１．４〜８．３ＭＰａ（２００〜１２００ｐｓｉａ）で
ある。液体空気の貯蔵圧力を外部からの液体空気のそれ
で維持するとすれば、貯蔵容器は高圧に耐えることがで
きなくてはならず、その結果として建設するのに費用が
かかる。液体空気の貯蔵圧力が主要空気のそれより低い
場合には、貯蔵容器に入ってくる流体は圧力低下によっ
て蒸気を生じさせることがある。このフラッシュ蒸気
は、貯蔵容器へ送られる液体空気の流量が変動するの
で、変動する流量で蒸留装置へ送らなくてはならない。
液体空気の圧力低下に起因する蒸気流量の変動は蒸留装
置における蒸気流量と比べて小さいので、結果として製
品純度に及ぼす影響は適切な制御手法により最小限にす
ることができる。とは言え、液体空気貯蔵容器自体にお
ける蒸気流量の変動は相対的に言って大きくなりかねな
い。これは、貯蔵圧力の制御を困難にし、次には貯蔵容
器への液体空気の圧力又は流量に大きな影響を及ぼす。
従って、主要液体空気と蒸留装置の中間の圧力で液体空
気を貯蔵することは、外乱を完全にはなくさない。
貯蔵することの不都合は、圧力がどの程度だけ高いかに
依存する。主要液体空気流の圧力はしばしば絶対圧で
１．４〜８．３ＭＰａ（２００〜１２００ｐｓｉａ）で
ある。液体空気の貯蔵圧力を外部からの液体空気のそれ
で維持するとすれば、貯蔵容器は高圧に耐えることがで
きなくてはならず、その結果として建設するのに費用が
かかる。液体空気の貯蔵圧力が主要空気のそれより低い
場合には、貯蔵容器に入ってくる流体は圧力低下によっ
て蒸気を生じさせることがある。このフラッシュ蒸気
は、貯蔵容器へ送られる液体空気の流量が変動するの
で、変動する流量で蒸留装置へ送らなくてはならない。
液体空気の圧力低下に起因する蒸気流量の変動は蒸留装
置における蒸気流量と比べて小さいので、結果として製
品純度に及ぼす影響は適切な制御手法により最小限にす
ることができる。とは言え、液体空気貯蔵容器自体にお
ける蒸気流量の変動は相対的に言って大きくなりかねな
い。これは、貯蔵圧力の制御を困難にし、次には貯蔵容
器への液体空気の圧力又は流量に大きな影響を及ぼす。
従って、主要液体空気と蒸留装置の中間の圧力で液体空
気を貯蔵することは、外乱を完全にはなくさない。
【０００９】米国特許第５０８４０８１号明細書（Ｒｏ
ｈｄｅ）には、高圧塔から窒素に富む液と酸素を富ませ
た塔底液を変動する流量で抜き出して貯蔵し、そしてこ
の窒素に富む液と酸素を富ませた塔底液を一定流量で低
圧塔に導入する方法が教示されている。これは、低圧塔
において一定流量を維持するけれども、高圧塔において
は流量を変動させる。この米国特許明細書により教示さ
れた装置は三つの貯蔵容器、すなわち液体窒素用のも
の、液体酸素用のもの、及び酸素を富ませた塔底液用の
ものを必要とする。
ｈｄｅ）には、高圧塔から窒素に富む液と酸素を富ませ
た塔底液を変動する流量で抜き出して貯蔵し、そしてこ
の窒素に富む液と酸素を富ませた塔底液を一定流量で低
圧塔に導入する方法が教示されている。これは、低圧塔
において一定流量を維持するけれども、高圧塔において
は流量を変動させる。この米国特許明細書により教示さ
れた装置は三つの貯蔵容器、すなわち液体窒素用のも
の、液体酸素用のもの、及び酸素を富ませた塔底液用の
ものを必要とする。
【００１０】酸素を変動する流量で送出するためのもっ
と運転しやすい方法を手に入れることが要望されてい
る。従来技術の難点と不都合を克服してより良好で且つ
より有利な成果をもたらす、変動する流量で酸素を送出
するための方法を手に入れることも要望されている。
と運転しやすい方法を手に入れることが要望されてい
る。従来技術の難点と不都合を克服してより良好で且つ
より有利な成果をもたらす、変動する流量で酸素を送出
するための方法を手に入れることも要望されている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸素を蒸留装
置から可変流量で送出するための方法である。本発明の
第１の態様は、酸素を可変流量で送出するための方法で
あり、平均の酸素送出流量を有するこの方法は、第１の
圧力で運転する第１の蒸留塔と第２の圧力で運転する第
２の蒸留塔を少なくとも有する、蒸留装置を使用する。
各蒸留塔には塔頂部と塔底部がある。この方法は多数の
工程を含む。第１の工程は、空気の成分を含む液の流れ
を第１の蒸留塔へ供給し、そこにおいてこの液の流れの
うちの少なくとも一部分を第１の蒸留塔内を降下してく
る液と混合して液体混合物を作ることである。第２の工
程は、少なくとも平均の酸素送出流量を超えている間、
この液体混合物のうちの少なくとも一部分を第１の蒸留
塔の塔底部より上方の箇所から第１の貯蔵容器へ移送す
ることである。第３の工程は、蒸留装置から液体酸素の
流れを抜き出すことである。第４の工程は、少なくとも
平均の酸素送出流量未満になっている間、その抜き出し
た液体酸素の流れのうちの少なくとも一部分を第２の貯
蔵容器へ移送することである。第５の工程は、少なくと
も平均の酸素送出流量を超えている間、第２の貯蔵容器
から液体酸素のうちの少なくとも一部分を取り出すこと
である。
置から可変流量で送出するための方法である。本発明の
第１の態様は、酸素を可変流量で送出するための方法で
あり、平均の酸素送出流量を有するこの方法は、第１の
圧力で運転する第１の蒸留塔と第２の圧力で運転する第
２の蒸留塔を少なくとも有する、蒸留装置を使用する。
各蒸留塔には塔頂部と塔底部がある。この方法は多数の
工程を含む。第１の工程は、空気の成分を含む液の流れ
を第１の蒸留塔へ供給し、そこにおいてこの液の流れの
うちの少なくとも一部分を第１の蒸留塔内を降下してく
る液と混合して液体混合物を作ることである。第２の工
程は、少なくとも平均の酸素送出流量を超えている間、
この液体混合物のうちの少なくとも一部分を第１の蒸留
塔の塔底部より上方の箇所から第１の貯蔵容器へ移送す
ることである。第３の工程は、蒸留装置から液体酸素の
流れを抜き出すことである。第４の工程は、少なくとも
平均の酸素送出流量未満になっている間、その抜き出し
た液体酸素の流れのうちの少なくとも一部分を第２の貯
蔵容器へ移送することである。第５の工程は、少なくと
も平均の酸素送出流量を超えている間、第２の貯蔵容器
から液体酸素のうちの少なくとも一部分を取り出すこと
である。
【００１２】この第１の態様のいくつかの変形がある。
例えば、一つの変形では、空気成分を含む液の流れは空
気の組成を有する。もう一つの変形では、第１の圧力は
第２の圧力より高く、そして別の変形では、第１の圧力
は第２の圧力より低い。
例えば、一つの変形では、空気成分を含む液の流れは空
気の組成を有する。もう一つの変形では、第１の圧力は
第２の圧力より高く、そして別の変形では、第１の圧力
は第２の圧力より低い。
【００１３】第１の態様のこのほかの変形もある。一つ
のそのような変形においては、液体酸素の流れを第１又
は第２の蒸留塔のうちの一方から実質的に一定の流量で
抜き出し、そしてこの液体酸素のうちの少なくとも一部
分を第２の貯蔵容器から可変流量で取り出す。もう一つ
の変形では、第１の蒸留塔から移送される液体混合物の
うちの少なくとも一部分を、第１の蒸留塔内のこの塔へ
液の流れを供給する実質的に同じ箇所で抜き出す。
のそのような変形においては、液体酸素の流れを第１又
は第２の蒸留塔のうちの一方から実質的に一定の流量で
抜き出し、そしてこの液体酸素のうちの少なくとも一部
分を第２の貯蔵容器から可変流量で取り出す。もう一つ
の変形では、第１の蒸留塔から移送される液体混合物の
うちの少なくとも一部分を、第１の蒸留塔内のこの塔へ
液の流れを供給する実質的に同じ箇所で抜き出す。
【００１４】本発明の第２の態様は、第１の態様の同じ
多数の工程を含むが、二つの追加の工程を含む。第１の
追加工程は、第２の貯蔵容器から取り出す液体酸素のう
ちの少なくとも一部分の圧力を上昇させることである。
第２の追加工程は、この圧力を上昇させた液体酸素のう
ちの少なくとも一部分を気化させて気体酸素製品流を作
ることである。
多数の工程を含むが、二つの追加の工程を含む。第１の
追加工程は、第２の貯蔵容器から取り出す液体酸素のう
ちの少なくとも一部分の圧力を上昇させることである。
第２の追加工程は、この圧力を上昇させた液体酸素のう
ちの少なくとも一部分を気化させて気体酸素製品流を作
ることである。
【００１５】本発明の第３の態様は第１の態様と同様で
あるが、三つの追加工程を含む。第１の追加工程は、第
１の蒸留塔から液体酸素の流れを抜き出すことである。
第２の追加工程は、液体窒素の流れのうちの少なくとも
一部分を第３の貯蔵容器へ移送することである。第３の
追加工程は、第３の貯蔵容器から液体窒素のうちの少な
くとも一部分を抜き出すことである。
あるが、三つの追加工程を含む。第１の追加工程は、第
１の蒸留塔から液体酸素の流れを抜き出すことである。
第２の追加工程は、液体窒素の流れのうちの少なくとも
一部分を第３の貯蔵容器へ移送することである。第３の
追加工程は、第３の貯蔵容器から液体窒素のうちの少な
くとも一部分を抜き出すことである。
【００１６】第３の態様の一つの変形では、液体窒素の
流れを第１の蒸留塔から実質的に一定の流量で抜き出
し、そして第３の貯蔵容器から液体窒素のうちの少なく
とも一部分を可変流量で抜き出す。
流れを第１の蒸留塔から実質的に一定の流量で抜き出
し、そして第３の貯蔵容器から液体窒素のうちの少なく
とも一部分を可変流量で抜き出す。
【００１７】本発明の第４の態様は第３の態様の上述の
変形と同様であるが、二つの追加工程を含む。第１の追
加工程は、第３の貯蔵容器から取り出した液体窒素のう
ちの少なくとも一部分の圧力を上昇させることである。
第２の追加工程は、液体窒素のうちの圧力を上昇させた
当該少なくとも一部分を気化させて気体窒素製品流を作
ることである。
変形と同様であるが、二つの追加工程を含む。第１の追
加工程は、第３の貯蔵容器から取り出した液体窒素のう
ちの少なくとも一部分の圧力を上昇させることである。
第２の追加工程は、液体窒素のうちの圧力を上昇させた
当該少なくとも一部分を気化させて気体窒素製品流を作
ることである。
【００１８】本発明の第５の態様は、酸素を可変流量で
送出するための方法であり、平均の酸素送出流量を有す
るこの方法は、第１の圧力で運転する第１の蒸留塔と第
１の圧力より低い第２の圧力で運転する第２の蒸留塔を
少なくとも有する、蒸留装置を使用する。各蒸留塔には
塔頂部と塔底部がある。この方法は多数の工程を含む。
第１の工程は、液体空気の第１の流れを第１の蒸留塔へ
供給し、そこにおいてこの液体空気の第１の流れのうち
の少なくとも一部分を第１の蒸留塔内を降下してくる液
と混合して液体混合物を作ることである。第２の工程
は、液体空気の第２の流れを第２の蒸留塔へ供給するこ
とである。第３の工程は、少なくとも平均の酸素送出流
量を超えている間、液体混合物のうちの少なくとも一部
分を第１の蒸留塔の塔底部より上方の箇所から第１の貯
蔵容器へ移送することである。第４の工程は、蒸留装置
から液体酸素の流れを抜き出すことである。第５の工程
は、少なくとも平均の酸素送出流量未満になっている
間、その抜き出した液体酸素の流れのうちの少なくとも
一部分を第２の貯蔵容器へ移送することである。第６の
工程は、少なくとも平均の酸素送出流量を超えている
間、第２の貯蔵容器から液体酸素のうちの少なくとも一
部分を取り出すことである。
送出するための方法であり、平均の酸素送出流量を有す
るこの方法は、第１の圧力で運転する第１の蒸留塔と第
１の圧力より低い第２の圧力で運転する第２の蒸留塔を
少なくとも有する、蒸留装置を使用する。各蒸留塔には
塔頂部と塔底部がある。この方法は多数の工程を含む。
第１の工程は、液体空気の第１の流れを第１の蒸留塔へ
供給し、そこにおいてこの液体空気の第１の流れのうち
の少なくとも一部分を第１の蒸留塔内を降下してくる液
と混合して液体混合物を作ることである。第２の工程
は、液体空気の第２の流れを第２の蒸留塔へ供給するこ
とである。第３の工程は、少なくとも平均の酸素送出流
量を超えている間、液体混合物のうちの少なくとも一部
分を第１の蒸留塔の塔底部より上方の箇所から第１の貯
蔵容器へ移送することである。第４の工程は、蒸留装置
から液体酸素の流れを抜き出すことである。第５の工程
は、少なくとも平均の酸素送出流量未満になっている
間、その抜き出した液体酸素の流れのうちの少なくとも
一部分を第２の貯蔵容器へ移送することである。第６の
工程は、少なくとも平均の酸素送出流量を超えている
間、第２の貯蔵容器から液体酸素のうちの少なくとも一
部分を取り出すことである。
【００１９】第５の態様の一つの変形においては、液体
空気の第２の流れを第１の可変流量で第２の蒸留塔へ供
給し、液体混合物のうちの少なくとも一部分を第１の貯
蔵容器から第２の蒸留塔へ第２の可変流量で供給し、そ
して第１の可変流量と第２の可変流量の合計は時間的に
実質的に一定のままである。
空気の第２の流れを第１の可変流量で第２の蒸留塔へ供
給し、液体混合物のうちの少なくとも一部分を第１の貯
蔵容器から第２の蒸留塔へ第２の可変流量で供給し、そ
して第１の可変流量と第２の可変流量の合計は時間的に
実質的に一定のままである。
【００２０】本発明の第６の態様は、酸素を可変流量で
送出するための方法であり、平均の酸素送出流量を有す
るこの方法は、第１の圧力で運転する第１の蒸留塔と第
１の圧力より高い第２の圧力で運転する第２の蒸留塔を
少なくとも有する、蒸留装置を使用する。各蒸留塔には
塔頂部と塔底部がある。この方法は多数の工程を含む。
第１の工程は、液体空気の流れを第２の蒸留塔へ供給
し、そこにおいてこの液体空気の流れのうちの少なくと
も一部分を第２の蒸留塔内を降下してくる第１の液と混
合して第１の液体混合物を作ることである。第２の工程
は、この第１の液体混合物のうちの少なくとも一部分を
第２の蒸留塔から第１の蒸留塔へ移送し、そこにおいて
第１の液体混合物のうちの少なくとも一部分を第１の蒸
留塔内を降下してくる第２の液と混合して第２の液体混
合物を作ることである。第３の工程は、少なくとも平均
の酸素送出流量を超えている間、第２の液体混合物のう
ちの少なくとも一部分を第１の蒸留塔の塔底部より上方
の箇所から第１の貯蔵容器へ移送することである。第４
の工程は、蒸留装置から液体酸素の流れを抜き出すこと
である。第５の工程は、少なくとも平均の酸素送出流量
未満になっている間、その抜き出した液体酸素の流れの
うちの少なくとも一部分を第２の貯蔵容器へ移送するこ
とである。第６の工程は、少なくとも平均の酸素送出流
量を超えている間、第２の貯蔵容器から液体酸素のうち
の少なくとも一部分を取り出すことである。
送出するための方法であり、平均の酸素送出流量を有す
るこの方法は、第１の圧力で運転する第１の蒸留塔と第
１の圧力より高い第２の圧力で運転する第２の蒸留塔を
少なくとも有する、蒸留装置を使用する。各蒸留塔には
塔頂部と塔底部がある。この方法は多数の工程を含む。
第１の工程は、液体空気の流れを第２の蒸留塔へ供給
し、そこにおいてこの液体空気の流れのうちの少なくと
も一部分を第２の蒸留塔内を降下してくる第１の液と混
合して第１の液体混合物を作ることである。第２の工程
は、この第１の液体混合物のうちの少なくとも一部分を
第２の蒸留塔から第１の蒸留塔へ移送し、そこにおいて
第１の液体混合物のうちの少なくとも一部分を第１の蒸
留塔内を降下してくる第２の液と混合して第２の液体混
合物を作ることである。第３の工程は、少なくとも平均
の酸素送出流量を超えている間、第２の液体混合物のう
ちの少なくとも一部分を第１の蒸留塔の塔底部より上方
の箇所から第１の貯蔵容器へ移送することである。第４
の工程は、蒸留装置から液体酸素の流れを抜き出すこと
である。第５の工程は、少なくとも平均の酸素送出流量
未満になっている間、その抜き出した液体酸素の流れの
うちの少なくとも一部分を第２の貯蔵容器へ移送するこ
とである。第６の工程は、少なくとも平均の酸素送出流
量を超えている間、第２の貯蔵容器から液体酸素のうち
の少なくとも一部分を取り出すことである。
【００２１】本発明の第７の態様は、酸素を可変流量で
送出するための方法であり、平均の酸素送出流量を有す
るこの方法は、第１の圧力で運転する第１の蒸留塔と第
１の圧力より高い第２の圧力で運転する第２の蒸留塔を
少なくとも有する、蒸留装置を使用する。各蒸留塔には
塔頂部と塔底部がある。この方法は多数の工程を含む。
第１の工程は、液体空気の流れを第１の蒸留塔へ供給
し、そこにおいてこの液体空気の流れのうちの少なくと
も一部分を第１の蒸留塔内を降下してくる液と混合して
液体混合物を作ることである。第２の工程は、液体空気
の第２の流れを第２の蒸留塔へ供給することである。第
３の工程は、少なくとも平均の酸素送出流量を超えてい
る間、液体混合物のうちの少なくとも一部分を第１の蒸
留塔の塔底部より上方の箇所から第１の貯蔵容器へ移送
することである。第４の工程は、蒸留装置から液体酸素
の流れを抜き出すことである。第５の工程は、少なくと
も平均の酸素送出流量未満になっている間、その抜き出
した液体酸素の流れのうちの少なくとも一部分を第２の
貯蔵容器へ移送することである。第６の工程は、少なく
とも平均の酸素送出流量を超えている間、第２の貯蔵容
器から液体酸素のうちの少なくとも一部分を取り出すこ
とである。
送出するための方法であり、平均の酸素送出流量を有す
るこの方法は、第１の圧力で運転する第１の蒸留塔と第
１の圧力より高い第２の圧力で運転する第２の蒸留塔を
少なくとも有する、蒸留装置を使用する。各蒸留塔には
塔頂部と塔底部がある。この方法は多数の工程を含む。
第１の工程は、液体空気の流れを第１の蒸留塔へ供給
し、そこにおいてこの液体空気の流れのうちの少なくと
も一部分を第１の蒸留塔内を降下してくる液と混合して
液体混合物を作ることである。第２の工程は、液体空気
の第２の流れを第２の蒸留塔へ供給することである。第
３の工程は、少なくとも平均の酸素送出流量を超えてい
る間、液体混合物のうちの少なくとも一部分を第１の蒸
留塔の塔底部より上方の箇所から第１の貯蔵容器へ移送
することである。第４の工程は、蒸留装置から液体酸素
の流れを抜き出すことである。第５の工程は、少なくと
も平均の酸素送出流量未満になっている間、その抜き出
した液体酸素の流れのうちの少なくとも一部分を第２の
貯蔵容器へ移送することである。第６の工程は、少なく
とも平均の酸素送出流量を超えている間、第２の貯蔵容
器から液体酸素のうちの少なくとも一部分を取り出すこ
とである。
【００２２】本発明の第８の態様は、酸素を可変流量で
送出するための方法であり、平均の酸素送出流量を有す
るこの方法は、第１の圧力で運転する第１の蒸留塔と第
１の圧力より高い第２の圧力で運転する第２の蒸留塔を
少なくとも有する、蒸留装置を使用する。各蒸留塔には
塔頂部と塔底部がある。この方法は多数の工程を含む。
第１の工程は、液体空気の流れを第１の蒸留塔へ供給
し、そこにおいてこの液体空気の流れのうちの少なくと
も一部分を第１の蒸留塔内を降下してくる液と混合して
液体混合物を作ることである。第２の工程は、少なくと
も平均の酸素送出流量を超えている間、液体混合物のう
ちの少なくとも一部分を第１の蒸留塔の塔底部より上方
の箇所から第１の貯蔵容器へ移送することである。第３
の工程は、第１の貯蔵容器から液体混合物のうちの当該
少なくとも一部分を抜き出すことである。第４の工程
は、第１の貯蔵容器から抜き出した液体混合物のうちの
当該少なくとも一部分を第２の蒸留塔へ実質的に一定の
流量で移送することである。第５の工程は、蒸留装置か
ら液体酸素の流れを抜き出すことである。第６の工程
は、少なくとも平均の酸素送出流量未満になっている
間、その抜き出した液体酸素の流れのうちの少なくとも
一部分を第２の貯蔵容器へ移送することである。第７の
工程は、少なくとも平均の酸素送出流量を超えている
間、第２の貯蔵容器から液体酸素のうちの少なくとも一
部分を取り出すことである。
送出するための方法であり、平均の酸素送出流量を有す
るこの方法は、第１の圧力で運転する第１の蒸留塔と第
１の圧力より高い第２の圧力で運転する第２の蒸留塔を
少なくとも有する、蒸留装置を使用する。各蒸留塔には
塔頂部と塔底部がある。この方法は多数の工程を含む。
第１の工程は、液体空気の流れを第１の蒸留塔へ供給
し、そこにおいてこの液体空気の流れのうちの少なくと
も一部分を第１の蒸留塔内を降下してくる液と混合して
液体混合物を作ることである。第２の工程は、少なくと
も平均の酸素送出流量を超えている間、液体混合物のう
ちの少なくとも一部分を第１の蒸留塔の塔底部より上方
の箇所から第１の貯蔵容器へ移送することである。第３
の工程は、第１の貯蔵容器から液体混合物のうちの当該
少なくとも一部分を抜き出すことである。第４の工程
は、第１の貯蔵容器から抜き出した液体混合物のうちの
当該少なくとも一部分を第２の蒸留塔へ実質的に一定の
流量で移送することである。第５の工程は、蒸留装置か
ら液体酸素の流れを抜き出すことである。第６の工程
は、少なくとも平均の酸素送出流量未満になっている
間、その抜き出した液体酸素の流れのうちの少なくとも
一部分を第２の貯蔵容器へ移送することである。第７の
工程は、少なくとも平均の酸素送出流量を超えている
間、第２の貯蔵容器から液体酸素のうちの少なくとも一
部分を取り出すことである。
【００２３】本発明のもう一つの側面は、本発明の方法
のいずれかを使用する低温空気分離装置である。例え
ば、一つの態様は、第１の態様におけるとおりの方法を
使用する低温空気分離装置であり、そしてもう一つの態
様は、第３の態様におけるとおりの方法を使用する低温
空気分離装置である。
のいずれかを使用する低温空気分離装置である。例え
ば、一つの態様は、第１の態様におけるとおりの方法を
使用する低温空気分離装置であり、そしてもう一つの態
様は、第３の態様におけるとおりの方法を使用する低温
空気分離装置である。
【００２４】
【発明の実施の形態】例として添付の図面を参照して、
本発明を説明する。本発明は、低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉ
ｃ）空気分離法を提案するものであり、その種々の態様
は図１〜７に例示される。この方法は、高圧塔１２４と
低圧塔１５０を少なくとも含む、蒸留塔装置を使用し、
酸素製品流量の変動が蒸留塔装置に及ぼす影響を塔内に
おける流量を本質的に一定に維持することにより軽減す
る。この方法はまた、第１の貯蔵容器１４２と第２の貯
蔵容器１８２を利用するものであり、そして１以上の態
様において次に述べる特徴を含む。その特徴とは、液体
酸素を蒸留塔装置から実質的に一定の流量で抜き出して
この抜き出した液体酸素のうちの少なくとも一部分を第
２の貯蔵容器へ導くこと、液体酸素を第２の貯蔵容器か
ら可変流量で抜き出しそして主熱交換器１１２におい
て、凝縮されて液体空気流を形成し次いで蒸留塔装置へ
直接送られる外部からの可変流量の空気との熱交換で気
化させること、及び、液体空気流のうちの少なくとも一
つが蒸留塔装置へ供給される同じ箇所で蒸留塔装置から
液体流を抜き出し、そして平均の酸素送出流量を超えて
いる間、液体空気のうちの少なくとも一部分を第１の貯
蔵容器１４２へ導くことである。
本発明を説明する。本発明は、低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉ
ｃ）空気分離法を提案するものであり、その種々の態様
は図１〜７に例示される。この方法は、高圧塔１２４と
低圧塔１５０を少なくとも含む、蒸留塔装置を使用し、
酸素製品流量の変動が蒸留塔装置に及ぼす影響を塔内に
おける流量を本質的に一定に維持することにより軽減す
る。この方法はまた、第１の貯蔵容器１４２と第２の貯
蔵容器１８２を利用するものであり、そして１以上の態
様において次に述べる特徴を含む。その特徴とは、液体
酸素を蒸留塔装置から実質的に一定の流量で抜き出して
この抜き出した液体酸素のうちの少なくとも一部分を第
２の貯蔵容器へ導くこと、液体酸素を第２の貯蔵容器か
ら可変流量で抜き出しそして主熱交換器１１２におい
て、凝縮されて液体空気流を形成し次いで蒸留塔装置へ
直接送られる外部からの可変流量の空気との熱交換で気
化させること、及び、液体空気流のうちの少なくとも一
つが蒸留塔装置へ供給される同じ箇所で蒸留塔装置から
液体流を抜き出し、そして平均の酸素送出流量を超えて
いる間、液体空気のうちの少なくとも一部分を第１の貯
蔵容器１４２へ導くことである。
【００２５】本発明の一態様を図１に示す。原料空気１
００を圧縮機１０２で圧縮し、次にフィルター／乾燥器
１０４で清浄にし乾燥させて昇圧原料流１０６を作り、
これを流れ１１０と流れ１２６の二つの部分に分ける。
流れ１１０は主熱交換器１１２で部分的に冷却する。部
分的に冷却した流れ１１０のうちの一部を流れ１１６と
して抜き出し、そして残りの流れ１２２を露点近くの温
度まで更に冷却して高圧塔１２４の塔底部へ導入する。
流れ１１６はタービン／エキスパンダー１１８でターボ
膨張させて流れ１２０を生じさせ、そしてこれを低圧塔
１５０へ供給する。流れ１２６は、圧縮機１２８で更に
圧縮して流れ１３０を生じさせ、これを主熱交換器で冷
却し凝縮させて流れ１３２を作る。流れ１３２は弁１３
４で減圧して流れ１３６を作り、これを高圧塔へ供給す
る。
００を圧縮機１０２で圧縮し、次にフィルター／乾燥器
１０４で清浄にし乾燥させて昇圧原料流１０６を作り、
これを流れ１１０と流れ１２６の二つの部分に分ける。
流れ１１０は主熱交換器１１２で部分的に冷却する。部
分的に冷却した流れ１１０のうちの一部を流れ１１６と
して抜き出し、そして残りの流れ１２２を露点近くの温
度まで更に冷却して高圧塔１２４の塔底部へ導入する。
流れ１１６はタービン／エキスパンダー１１８でターボ
膨張させて流れ１２０を生じさせ、そしてこれを低圧塔
１５０へ供給する。流れ１２６は、圧縮機１２８で更に
圧縮して流れ１３０を生じさせ、これを主熱交換器で冷
却し凝縮させて流れ１３２を作る。流れ１３２は弁１３
４で減圧して流れ１３６を作り、これを高圧塔へ供給す
る。
【００２６】高圧塔１２４は窒素を富ませた塔頂生成物
１５８と酸素を富ませた塔底液１５２を製造する。窒素
を富ませた塔頂生成物はリボイラー−コンデンサー１６
０で凝縮させる。凝縮液１６２のうちの一部分を高圧塔
へ還流として戻し、そして残り１６６を、弁１９４で減
圧後に、低圧塔１５０へ還流として送る。酸素を富ませ
た塔底液１５２は、弁１９６で減圧後に、低圧塔へ原料
として送る。
１５８と酸素を富ませた塔底液１５２を製造する。窒素
を富ませた塔頂生成物はリボイラー−コンデンサー１６
０で凝縮させる。凝縮液１６２のうちの一部分を高圧塔
へ還流として戻し、そして残り１６６を、弁１９４で減
圧後に、低圧塔１５０へ還流として送る。酸素を富ませ
た塔底液１５２は、弁１９６で減圧後に、低圧塔へ原料
として送る。
【００２７】高圧塔１２４内に位置する捕集ポット１３
８から、液を流れ１４０として抜き出す。この捕集ポッ
トはそれより上方の蒸留部から降下してくる液に加え
て、液体原料流１３６を受け入れる。その結果、抜き出
された液体流１４０は原料流１３６が高圧塔に入る高圧
塔の同じ箇所から取り出される。抜き出された液体流１
４０は第１の貯蔵容器１４２へ移送される。この第１の
貯蔵容器から液体流１４４を抜き出し、そして弁１４６
で減圧後に、流れ１４４を低圧塔１５０へ原料として供
給する。
８から、液を流れ１４０として抜き出す。この捕集ポッ
トはそれより上方の蒸留部から降下してくる液に加え
て、液体原料流１３６を受け入れる。その結果、抜き出
された液体流１４０は原料流１３６が高圧塔に入る高圧
塔の同じ箇所から取り出される。抜き出された液体流１
４０は第１の貯蔵容器１４２へ移送される。この第１の
貯蔵容器から液体流１４４を抜き出し、そして弁１４６
で減圧後に、流れ１４４を低圧塔１５０へ原料として供
給する。
【００２８】低圧塔１５０は、塔頂部から窒素に富む蒸
気１７２を生産する。この窒素に富む蒸気を主熱交換器
１１２で加温し、そして流れ１７６として取り出す。流
れ１７６は望ましい製品流であってもよく、あるいは当
該プロセスからの廃棄物であってもよい。低圧塔の塔底
部からは液体酸素を流れ１８０として抜き出し、第２の
貯蔵容器１８２へ移送する。第２の貯蔵容器１８２から
液体酸素を流れ１８４として抜き出し、ポンプ１８６で
所望の圧力に昇圧して（必要ならば）流れ１８８を作
り、そして次に主熱交換器で気化させ加温して気体酸素
製品流１９２を作る。
気１７２を生産する。この窒素に富む蒸気を主熱交換器
１１２で加温し、そして流れ１７６として取り出す。流
れ１７６は望ましい製品流であってもよく、あるいは当
該プロセスからの廃棄物であってもよい。低圧塔の塔底
部からは液体酸素を流れ１８０として抜き出し、第２の
貯蔵容器１８２へ移送する。第２の貯蔵容器１８２から
液体酸素を流れ１８４として抜き出し、ポンプ１８６で
所望の圧力に昇圧して（必要ならば）流れ１８８を作
り、そして次に主熱交換器で気化させ加温して気体酸素
製品流１９２を作る。
【００２９】高圧塔１２４と低圧塔１５０においては蒸
気と液の往来を本質的に一定に維持するのが望ましい。
これは、低圧塔の塔底部からの流れ１８０の流量が一定
であることを必要とし、また高圧塔への蒸気原料１２２
の流量が一定であることも必要とする。流れ１８０の一
定流量はプロセスからの平均生産速度に対応する。
気と液の往来を本質的に一定に維持するのが望ましい。
これは、低圧塔の塔底部からの流れ１８０の流量が一定
であることを必要とし、また高圧塔への蒸気原料１２２
の流量が一定であることも必要とする。流れ１８０の一
定流量はプロセスからの平均生産速度に対応する。
【００３０】平均の酸素送出流量を超えている間は、第
２の貯蔵容器１８２から出ていく流れ１８４の流量は第
２の貯蔵容器に入ってくる流れ１８０の流量を超え、従
って第２の貯蔵容器内の液面は低下する。平均酸素流量
を超える流量を気化させるためには、流れ１３０の流量
を増加させることが、従って流れ１３２及び１３６の流
量を増加させることが必要である。より多くの液が流れ
１３６として高圧塔１２４に入ってくるので、第１の貯
蔵容器１４２への流れ１４０の流量を増加させることが
必要である。これは、高圧塔内で液の本質的に一定の流
量を維持するためになされる。低圧塔１５０への液の流
量も一定に維持することが望ましいので、第１の貯蔵容
器１４２からの液の抜き出し流量を時間平均値で維持す
ることが必要である。その結果、平均の酸素送出流量を
超えている間は、流れ１４０の流量は流れ１４４の流量
より大きくなり、従って第１の貯蔵容器１４２の液面は
上昇する。
２の貯蔵容器１８２から出ていく流れ１８４の流量は第
２の貯蔵容器に入ってくる流れ１８０の流量を超え、従
って第２の貯蔵容器内の液面は低下する。平均酸素流量
を超える流量を気化させるためには、流れ１３０の流量
を増加させることが、従って流れ１３２及び１３６の流
量を増加させることが必要である。より多くの液が流れ
１３６として高圧塔１２４に入ってくるので、第１の貯
蔵容器１４２への流れ１４０の流量を増加させることが
必要である。これは、高圧塔内で液の本質的に一定の流
量を維持するためになされる。低圧塔１５０への液の流
量も一定に維持することが望ましいので、第１の貯蔵容
器１４２からの液の抜き出し流量を時間平均値で維持す
ることが必要である。その結果、平均の酸素送出流量を
超えている間は、流れ１４０の流量は流れ１４４の流量
より大きくなり、従って第１の貯蔵容器１４２の液面は
上昇する。
【００３１】平均の酸素送出流量より少ない間は、低圧
塔１５０の塔底部からの流れ１８０の流量は流れ１８４
の流量を超え、従って第２の貯蔵容器１８２の液面が上
昇する。高圧塔１２４からの流れ１４０の流量は低圧塔
への流れ１４４の液体流量より少なく、従って第１の貯
蔵容器１４２内の液面は低下する。
塔１５０の塔底部からの流れ１８０の流量は流れ１８４
の流量を超え、従って第２の貯蔵容器１８２の液面が上
昇する。高圧塔１２４からの流れ１４０の流量は低圧塔
への流れ１４４の液体流量より少なく、従って第１の貯
蔵容器１４２内の液面は低下する。
【００３２】本発明のこの態様の従来技術を上回る利点
は、全部の液体空気を直接高圧塔１２４に加えることに
由来する。弁１３４を通して圧力を低下させる結果生じ
るどのようなフラッシュ蒸気も高圧塔が処理するので、
第１の貯蔵容器１４２からの蒸気ベント（図示せず）の
必要性とその大きさは、高圧塔の上流に位置する容器に
ついて必要とされるそれ（従来技術におけるような）よ
りも有意に低下する。ベント管路を適切な寸法にするの
は、減圧の際に生じる蒸気のうちの一部を軽減するのに
液の過冷却を利用することができる通常の運転について
よりも、過渡的な運転及び始動運転の際にはるかに重要
になる。ベント制御の性能低下は液体空気管路の圧力又
は流量の変動の原因となり、次にはそれが酸素の送出圧
力に影響を及ぼす。図１の態様には、第１の貯蔵容器１
４２が高圧塔の上流での液体の貯蔵について必要とされ
るほど高い圧力で運転する必要がなく、従って貯蔵容器
の経費を低減する点で、追加の利点がある。
は、全部の液体空気を直接高圧塔１２４に加えることに
由来する。弁１３４を通して圧力を低下させる結果生じ
るどのようなフラッシュ蒸気も高圧塔が処理するので、
第１の貯蔵容器１４２からの蒸気ベント（図示せず）の
必要性とその大きさは、高圧塔の上流に位置する容器に
ついて必要とされるそれ（従来技術におけるような）よ
りも有意に低下する。ベント管路を適切な寸法にするの
は、減圧の際に生じる蒸気のうちの一部を軽減するのに
液の過冷却を利用することができる通常の運転について
よりも、過渡的な運転及び始動運転の際にはるかに重要
になる。ベント制御の性能低下は液体空気管路の圧力又
は流量の変動の原因となり、次にはそれが酸素の送出圧
力に影響を及ぼす。図１の態様には、第１の貯蔵容器１
４２が高圧塔の上流での液体の貯蔵について必要とされ
るほど高い圧力で運転する必要がなく、従って貯蔵容器
の経費を低減する点で、追加の利点がある。
【００３３】明確にするため簡略化してある図２は、本
発明のもう一つの態様を例示している。第１の貯蔵容器
１４２の容量を最小限にするため、外部からの液体空気
の一部を流れ２３２として分割することができ、そして
それを、弁２３４で減圧後に、低圧塔１５０へ直接送る
ことができる。この場合、流れ２３２と１４４の流量の
合計は一定のままである。
発明のもう一つの態様を例示している。第１の貯蔵容器
１４２の容量を最小限にするため、外部からの液体空気
の一部を流れ２３２として分割することができ、そして
それを、弁２３４で減圧後に、低圧塔１５０へ直接送る
ことができる。この場合、流れ２３２と１４４の流量の
合計は一定のままである。
【００３４】明確にするため簡略化してある図３は、本
発明のもう一つの態様を例示している。この態様では、
第１の貯蔵容器１４２を比較的低圧に維持する。高圧塔
１２４から液体流１４０を抜き出し、弁１４６を通し減
圧して流れ３４８を生じさせ、これを第１の貯蔵容器１
４２へ送る。液体流３４４を第１の貯蔵容器から一定流
量で抜き出し、低圧塔１５０へ導く。随意に、外部から
の液体流１３２の一部を流れ２３２として分割すること
ができ、そしてこれを、弁２３４で減圧後に、低圧塔へ
直接送ることができる。この場合には、流れ３４４の流
量は流れ３４４と２３２の流量の合計が一定のままであ
るように変化する。この態様には低圧（安価）の貯蔵容
器を必要とするだけであるという利点がある。
発明のもう一つの態様を例示している。この態様では、
第１の貯蔵容器１４２を比較的低圧に維持する。高圧塔
１２４から液体流１４０を抜き出し、弁１４６を通し減
圧して流れ３４８を生じさせ、これを第１の貯蔵容器１
４２へ送る。液体流３４４を第１の貯蔵容器から一定流
量で抜き出し、低圧塔１５０へ導く。随意に、外部から
の液体流１３２の一部を流れ２３２として分割すること
ができ、そしてこれを、弁２３４で減圧後に、低圧塔へ
直接送ることができる。この場合には、流れ３４４の流
量は流れ３４４と２３２の流量の合計が一定のままであ
るように変化する。この態様には低圧（安価）の貯蔵容
器を必要とするだけであるという利点がある。
【００３５】明確にするため簡略化してある図４は、本
発明のもう一つの態様を例示している。図３に示した態
様におけるように、図４の態様において第１の貯蔵容器
１４２は比較的低圧に維持される。高圧塔１２４から液
体流１４０を抜き出し、弁１４６を通し減圧して流れ３
４８を生じさせ、そして低圧塔１５０へ送る。平均の酸
素送出流量を超えている間は、低圧塔内の捕集ポット４
３８から液を流れ４４４として抜き出し、第１の貯蔵容
器１４２へ導く。平均の酸素送出流量未満である間は、
第１の貯蔵容器１４２から液体流４９４を抜き出し、ポ
ンプ４９６で昇圧して流れ４９８を生じさせ、そして低
圧塔へ供給する。この態様は、第１の貯蔵容器１４２を
ほぼ大気圧で運転するのを可能にする。
発明のもう一つの態様を例示している。図３に示した態
様におけるように、図４の態様において第１の貯蔵容器
１４２は比較的低圧に維持される。高圧塔１２４から液
体流１４０を抜き出し、弁１４６を通し減圧して流れ３
４８を生じさせ、そして低圧塔１５０へ送る。平均の酸
素送出流量を超えている間は、低圧塔内の捕集ポット４
３８から液を流れ４４４として抜き出し、第１の貯蔵容
器１４２へ導く。平均の酸素送出流量未満である間は、
第１の貯蔵容器１４２から液体流４９４を抜き出し、ポ
ンプ４９６で昇圧して流れ４９８を生じさせ、そして低
圧塔へ供給する。この態様は、第１の貯蔵容器１４２を
ほぼ大気圧で運転するのを可能にする。
【００３６】明確にするため簡略化してある図５は、本
発明のもう一つの態様を例示している。図４に示した態
様におけるように、図５の態様において第１の貯蔵容器
１４２は低圧塔１５０の圧力より低い圧力に維持され
る。高圧塔１２４の液体空気供給段から出て低圧塔のそ
れに至る液の流れはなく、また蒸留塔装置への液体空気
流量の大部分は管路２３２を進む。一つの有効である極
端な事例では高圧塔へ進む液体空気の流れはない（すな
わち流れ１３６の流量はゼロである）。この態様は、多
数の空気原料の経費をかまわないとすることはできない
小さなプラントにとって有用である。図５の態様の残り
は、図４のそれと同様である。平均の酸素送出流量を超
えている間は、低圧塔内の捕集ポット４３８から液を流
れ４４４として抜き出し、第１の貯蔵容器１４２へ導
く。平均の酸素送出流量未満である間は、第１の貯蔵容
器１４２から液体流４９４を抜き出し、ポンプ４９６で
昇圧して流れ４９８を生じさせ、そして低圧塔へ供給す
る。図５に示した態様は、高圧塔のない単一塔装置に拡
張してもよい。
発明のもう一つの態様を例示している。図４に示した態
様におけるように、図５の態様において第１の貯蔵容器
１４２は低圧塔１５０の圧力より低い圧力に維持され
る。高圧塔１２４の液体空気供給段から出て低圧塔のそ
れに至る液の流れはなく、また蒸留塔装置への液体空気
流量の大部分は管路２３２を進む。一つの有効である極
端な事例では高圧塔へ進む液体空気の流れはない（すな
わち流れ１３６の流量はゼロである）。この態様は、多
数の空気原料の経費をかまわないとすることはできない
小さなプラントにとって有用である。図５の態様の残り
は、図４のそれと同様である。平均の酸素送出流量を超
えている間は、低圧塔内の捕集ポット４３８から液を流
れ４４４として抜き出し、第１の貯蔵容器１４２へ導
く。平均の酸素送出流量未満である間は、第１の貯蔵容
器１４２から液体流４９４を抜き出し、ポンプ４９６で
昇圧して流れ４９８を生じさせ、そして低圧塔へ供給す
る。図５に示した態様は、高圧塔のない単一塔装置に拡
張してもよい。
【００３７】明確にするため簡略化してある図６は、本
発明のもう一つの態様を例示している。この態様は、二
つの点で図５のそれと異なる。第一に、液体空気流１３
２の全部を、弁６３４で減圧後に、低圧塔１５０に供給
する（一部を高圧塔１２４へ供給するというのではな
く）。第二に、第１の貯蔵容器１４２から戻される液体
流６９８を高圧塔１２４へ導く（図５では流れ４９８を
低圧塔へ導いているのと対照的）。
発明のもう一つの態様を例示している。この態様は、二
つの点で図５のそれと異なる。第一に、液体空気流１３
２の全部を、弁６３４で減圧後に、低圧塔１５０に供給
する（一部を高圧塔１２４へ供給するというのではな
く）。第二に、第１の貯蔵容器１４２から戻される液体
流６９８を高圧塔１２４へ導く（図５では流れ４９８を
低圧塔へ導いているのと対照的）。
【００３８】説明した態様の全てにおいて、蒸留塔装置
から製造された液体酸素の全てを本質的に低圧塔１５０
の圧力で運転する第２の貯蔵容器１８２へ送り、そして
酸素をこの貯蔵容器から抜き出し昇圧して送出圧力にし
ている。このほかのオプションには、１）低圧塔からの
液体酸素を昇圧しそしてこの液体酸素を高圧塔へ導くこ
と、２）平均酸素送出流量未満の間は低圧塔からの液体
酸素の流れを分割して過剰の液体酸素生産量のみを第２
の貯蔵容器へ送ること、及び３）低圧塔からの液体酸素
の全部を送出圧力に昇圧し、次いでこの流れをオプショ
ン２）におけるように分割すること、が含まれる。
から製造された液体酸素の全てを本質的に低圧塔１５０
の圧力で運転する第２の貯蔵容器１８２へ送り、そして
酸素をこの貯蔵容器から抜き出し昇圧して送出圧力にし
ている。このほかのオプションには、１）低圧塔からの
液体酸素を昇圧しそしてこの液体酸素を高圧塔へ導くこ
と、２）平均酸素送出流量未満の間は低圧塔からの液体
酸素の流れを分割して過剰の液体酸素生産量のみを第２
の貯蔵容器へ送ること、及び３）低圧塔からの液体酸素
の全部を送出圧力に昇圧し、次いでこの流れをオプショ
ン２）におけるように分割すること、が含まれる。
【００３９】明確にするため、本発明のいろいろな態様
を窒素の同時生産について考慮することなく説明した。
とは言え、当業者は、たとえ窒素の同時生産品を低圧塔
１５０の塔頂部から、高圧塔１２４の塔頂部から、ある
いは両者から製造するとしても、それらの態様が適用可
能であることを認めよう。窒素を高圧塔の塔頂部から製
造する場合について言えば、窒素は蒸気として抜き出し
てもあるいは液として抜き出してもよい。蒸気として抜
き出す場合には、窒素を主熱交換器１１２で加温し、そ
して必要なら圧縮して送出圧力にする。
を窒素の同時生産について考慮することなく説明した。
とは言え、当業者は、たとえ窒素の同時生産品を低圧塔
１５０の塔頂部から、高圧塔１２４の塔頂部から、ある
いは両者から製造するとしても、それらの態様が適用可
能であることを認めよう。窒素を高圧塔の塔頂部から製
造する場合について言えば、窒素は蒸気として抜き出し
てもあるいは液として抜き出してもよい。蒸気として抜
き出す場合には、窒素を主熱交換器１１２で加温し、そ
して必要なら圧縮して送出圧力にする。
【００４０】窒素の同時生産品を液として抜き出す場合
には、窒素を昇圧して送出圧力にし、次いで追加の外部
からの空気との熱交換で気化させる。このような場合に
は、図７に例示したように、液体窒素のための第３の貯
蔵容器７９２を利用することにより変動する窒素の生産
速度を処理することが可能である。高圧塔１２４から抜
き出された液体窒素流１６６のうちの一部分を、弁７８
８で減圧後に、第３の貯蔵容器７９２へ流れ７９０とし
て供給することができる。続いて、液体窒素を第３の貯
蔵容器から流れ７９４として取り出し、ポンプ７９６で
所望の送出圧力に昇圧して流れ７９８を作り、次いで主
熱交換器１１２（図７には示さず）で気化させる。変動
する酸素生産量の場合のように、第３の貯蔵容器７９２
内の液面は平均の窒素送出流量未満の間は上昇し、また
この液面は平均の窒素送出流量を超えている間は低下す
る。この窒素貯蔵容器は所望の任意の圧力で運転するこ
とができる。随意に、液体窒素流１６６を冷却してから
流れ７９０を取り出してもよい。
には、窒素を昇圧して送出圧力にし、次いで追加の外部
からの空気との熱交換で気化させる。このような場合に
は、図７に例示したように、液体窒素のための第３の貯
蔵容器７９２を利用することにより変動する窒素の生産
速度を処理することが可能である。高圧塔１２４から抜
き出された液体窒素流１６６のうちの一部分を、弁７８
８で減圧後に、第３の貯蔵容器７９２へ流れ７９０とし
て供給することができる。続いて、液体窒素を第３の貯
蔵容器から流れ７９４として取り出し、ポンプ７９６で
所望の送出圧力に昇圧して流れ７９８を作り、次いで主
熱交換器１１２（図７には示さず）で気化させる。変動
する酸素生産量の場合のように、第３の貯蔵容器７９２
内の液面は平均の窒素送出流量未満の間は上昇し、また
この液面は平均の窒素送出流量を超えている間は低下す
る。この窒素貯蔵容器は所望の任意の圧力で運転するこ
とができる。随意に、液体窒素流１６６を冷却してから
流れ７９０を取り出してもよい。
【００４１】例えば、図１の態様は低圧塔１５０へ供給
される空気のうちの一部分のターボ膨張により寒冷が提
供されるとして説明した。当業者は、このほかの任意の
既知の寒冷発生手法を使って、例えば、１）高圧塔への
空気の全部又は一部分の膨張、２）高圧塔かあるいは低
圧塔のどちらかからの窒素を富ませた蒸気の膨張、及び
３）低温の液体の注入、といったような手法を使って、
本発明がやはり適用可能であることを認めよう。更に、
当業者は、本発明の態様がアルゴン及び／又はその他の
液体製品を同時に生産する場合にやはり適用可能である
ことを認めよう。
される空気のうちの一部分のターボ膨張により寒冷が提
供されるとして説明した。当業者は、このほかの任意の
既知の寒冷発生手法を使って、例えば、１）高圧塔への
空気の全部又は一部分の膨張、２）高圧塔かあるいは低
圧塔のどちらかからの窒素を富ませた蒸気の膨張、及び
３）低温の液体の注入、といったような手法を使って、
本発明がやはり適用可能であることを認めよう。更に、
当業者は、本発明の態様がアルゴン及び／又はその他の
液体製品を同時に生産する場合にやはり適用可能である
ことを認めよう。
【００４２】ここでは特定の具体的態様を参照して例示
及び説明したとは言え、本発明はここに示した細目に限
定されるものではない。それよりも、特許請求の範囲に
記載されたものと同等の範囲内において且つ本発明の精
神から逸脱することなく様々な改変を行ってもよい。
及び説明したとは言え、本発明はここに示した細目に限
定されるものではない。それよりも、特許請求の範囲に
記載されたものと同等の範囲内において且つ本発明の精
神から逸脱することなく様々な改変を行ってもよい。
【図１】本発明の一態様の概要フローダイヤグラムであ
る。
る。
【図２】本発明の別の態様の概要フローダイヤグラムで
ある。
ある。
【図３】本発明の別の態様の概要フローダイヤグラムで
ある。
ある。
【図４】本発明の別の態様の概要フローダイヤグラムで
ある。
ある。
【図５】本発明の別の態様の概要フローダイヤグラムで
ある。
ある。
【図６】本発明の別の態様の概要フローダイヤグラムで
ある。
ある。
【図７】本発明の別の態様の概要フローダイヤグラムで
ある。
ある。
１１２…主熱交換器
１１８…タービン／エキスパンダー
１２４…高圧塔
１２８…圧縮機
１３８、４３８…捕集ポット
１４２…第１の貯蔵容器
１５０…低圧塔
１６０…リボイラー−コンデンサー
１８２…第２の貯蔵容器
１８６、４９６、７９６…ポンプ
７９２…第３の貯蔵容器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ドン マイケル ヘロン
アメリカ合衆国，ペンシルベニア
18051，フォゲルスビル，ピーチ レー
ン 8228
(56)参考文献 特開 平３−63490（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−272865（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−220081（ＪＰ，Ａ)
米国特許3056268（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F25J 1/00 - 5/00
Claims (15)
- 【請求項１】 平均の酸素送出流量を有し酸素を可変流
量で送出するための方法であり、第１の圧力で運転する
第１の蒸留塔と第２の圧力で運転する第２の蒸留塔を少
なくとも有し、各蒸留塔に塔頂部と塔底部がある蒸留装
置を使用する可変流量の酸素の送出方法であって、 空気の成分を含む液の流れを第１の蒸留塔へ供給し、そ
こにおいてこの液の流れのうちの少なくとも一部分を第
１の蒸留塔内を降下してくる液と混合して液体混合物を
作る工程、 少なくとも当該平均の酸素送出流量を超えている間、こ
の液体混合物のうちの少なくとも一部分を第１の蒸留塔
の塔底部より上方の箇所から第１の貯蔵容器へ移送する
工程、 当該蒸留装置から液体酸素の流れを抜き出す工程、 少なくとも当該平均の酸素送出流量未満になっている
間、この抜き出した液体酸素の流れのうちの少なくとも
一部分を第２の貯蔵容器へ移送する工程、及び少なくと
も当該平均の酸素送出流量を超えている間、第２の貯蔵
容器から液体酸素のうちの少なくとも一部分を取り出す
工程、 を含む可変流量の酸素の送出方法。 - 【請求項２】 前記液体酸素の流れを第１及び第２の蒸
留塔の一方から実質的に一定の流量で抜き出し、且つ、
前記液体酸素のうちの前記少なくとも一部分を第２の貯
蔵容器から可変流量で取り出す、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 第１の蒸留塔から移送される前記液体混
合物のうちの少なくとも一部分を、第１の蒸留塔へ前記
液の流れを供給する第１の蒸留塔内の実質的に同じ箇所
で抜き出す、請求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】 第２の貯蔵容器から取り出す前記液体酸
素のうちの前記少なくとも一部分の圧力を上昇させる工
程、及び圧力を上昇させた液体酸素のうちの当該少なく
とも一部分を気化させて気体酸素製品流を作る工程、を
更に含む、請求項１から３までのいずれか一つに記載の
方法。 - 【請求項５】 第１の圧力が第２の圧力より高い、請求
項１から４までのいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項６】 第１の圧力が第２の圧力より低い、請求
項１から４までのいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項７】 前記空気の成分を含む液の流れが空気の
組成を有する、請求項１から６までのいずれか一つに記
載の方法。 - 【請求項８】 平均の酸素送出流量を有し酸素を可変流
量で送出するための方法であり、第１の圧力で運転する
第１の蒸留塔と第１の圧力より低い第２の圧力で運転す
る第２の蒸留塔を少なくとも有し、各蒸留塔に塔頂部と
塔底部がある蒸留装置を使用する可変流量の酸素の送出
方法であって、 液体空気の第１の流れを第１の蒸留塔へ供給し、そこに
おいてこの液体空気の第一の流れのうちの少なくとも一
部分を第１の蒸留塔内を降下してくる液と混合して液体
混合物を作る工程、 液体空気の第２の流れを第２の蒸留塔へ供給する工程、 少なくとも当該平均の酸素送出流量を超えている間、上
記の液体混合物のうちの少なくとも一部分を第１の蒸留
塔の塔底部より上方の箇所から第１の貯蔵容器へ移送す
る工程、 当該蒸留装置から液体酸素の流れを抜き出す工程、 少なくとも当該平均の酸素送出流量未満になっている
間、この抜き出した液体酸素の流れのうちの少なくとも
一部分を第２の貯蔵容器へ移送する工程、及び少なくと
も当該平均の酸素送出流量を超えている間、第２の貯蔵
容器から液体酸素のうちの少なくとも一部分を取り出す
工程、 を含む可変流量の酸素の送出方法。 - 【請求項９】 前記液体空気の第２の流れを第１の可変
流量で第２の蒸留塔へ供給し、前記液体混合物のうちの
前記少なくとも一部分を第１の貯蔵容器から第２の蒸留
塔へ第２の可変流量で供給し、そして第１の可変流量と
第２の可変流量の合計が時間的に一定のままである、請
求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 平均の酸素送出流量を有し酸素を可変
流量で送出するための方法であり、第１の圧力で運転す
る第１の蒸留塔と第１の圧力より高い第２の圧力で運転
する第２の蒸留塔を少なくとも有し、各蒸留塔に塔頂部
と塔底部がある蒸留装置を使用する可変流量の酸素の送
出方法であって、 液体空気の流れを第２の蒸留塔へ供給し、そこにおいて
この液体空気の流れのうちの少なくとも一部分を第２の
蒸留塔内を降下してくる第１の液と混合して第１の液体
混合物を作る工程、 第２の蒸留塔から第１の液体混合物のうちの少なくとも
一部分を第１の蒸留塔へ移送し、そこにおいてこの第１
の液体混合物のうちの少なくとも一部分を第１の蒸留塔
内を降下してくる第２の液と混合して第２の液体混合物
を作る工程、 少なくとも当該平均の酸素送出流量を超えている間、第
２の液体混合物のうちの少なくとも一部分を第１の蒸留
塔の塔底部より上方の箇所から第１の貯蔵容器へ移送す
る工程、 当該蒸留装置から液体酸素の流れを抜き出す工程、 少なくとも当該平均の酸素送出流量未満になっている
間、この抜き出した液体酸素の流れのうちの少なくとも
一部分を第２の貯蔵容器へ移送する工程、及び少なくと
も当該平均の酸素送出流量を超えている間、第２の貯蔵
容器から液体酸素のうちの少なくとも一部分を取り出す
工程、 を含む可変流量の酸素の送出方法。 - 【請求項１１】 平均の酸素送出流量を有し酸素を可変
流量で送出するための方法であり、第１の圧力で運転す
る第１の蒸留塔と第１の圧力より高い第２の圧力で運転
する第２の蒸留塔を少なくとも有し、各蒸留塔に塔頂部
と塔底部がある蒸留装置を使用する可変流量の酸素の送
出方法であって、 液体空気の流れを第１の蒸留塔へ供給し、そこにおいて
この液体空気の流れのうちの少なくとも一部分を第１の
蒸留塔内を降下してくる液と混合して液体混合物を作る
工程、 液体空気の別の流れを第２の蒸留塔へ供給する工程、 少なくとも当該平均の酸素送出流量を超えている間、上
記の液体混合物のうちの少なくとも一部分を第１の蒸留
塔の塔底部より上方の箇所から第１の貯蔵容器へ移送す
る工程、 当該蒸留装置から液体酸素の流れを抜き出す工程、 少なくとも当該平均の酸素送出流量未満になっている
間、この抜き出した液体酸素の流れのうちの少なくとも
一部分を第２の貯蔵容器へ移送する工程、及び少なくと
も当該平均の酸素送出流量を超えている間、第２の貯蔵
容器から液体酸素のうちの少なくとも一部分を取り出す
工程、 を含む可変流量の酸素の送出方法。 - 【請求項１２】 平均の酸素送出流量を有し酸素を可変
流量で送出するための方法であり、第１の圧力で運転す
る第１の蒸留塔と第１の圧力より高い第２の圧力で運転
する第２の蒸留塔を少なくとも有し、各蒸留塔に塔頂部
と塔底部がある蒸留装置を使用する可変流量の酸素の送
出方法であって、 液体空気の流れを第１の蒸留塔へ供給し、そこにおいて
この液体空気の流れのうちの少なくとも一部分を第１の
蒸留塔内を降下してくる液と混合して液体混合物を作る
工程、 少なくとも当該平均の酸素送出流量を超えている間、こ
の液体混合物のうちの少なくとも一部分を第１の蒸留塔
の塔底部より上方の箇所から第１の貯蔵容器へ移送する
工程、 第１の貯蔵容器から当該液体混合物のうちの当該少なく
とも一部分を抜き出す工程、 第１の貯蔵容器から抜き出した当該液体混合物のうちの
当該少なくとも一部分を第２の蒸留塔へ一定の流量で移
送する工程、 当該蒸留装置から液体酸素の流れを抜き出す工程、 少なくとも当該平均の酸素送出流量未満になっている
間、この抜き出した液体酸素の流れのうちの少なくとも
一部分を第２の貯蔵容器へ移送する工程、及び少なくと
も当該平均の酸素送出流量を超えている間、第２の貯蔵
容器から液体酸素のうちの少なくとも一部分を取り出す
工程、 を含む可変流量の酸素の送出方法。 - 【請求項１３】 第１の蒸留塔から液体窒素の流れを抜
き出す工程、この液体窒素の流れのうちの少なくとも一
部分を第３の貯蔵容器へ移送する工程、そして第３の貯
蔵容器から液体窒素のうちの少なくとも一部分を抜き出
す工程を更に含む、請求項１記載の方法。 - 【請求項１４】 前記液体窒素の流れを第１の蒸留塔か
ら一定の流量で抜き出し、そして液体窒素のうちの前記
少なくとも一部分を第３の貯蔵容器から可変流量で抜き
出す、請求項１３記載の方法。 - 【請求項１５】 第３の貯蔵容器から抜き出した液体窒
素のうちの前記少なくとも一部分の圧力を上昇させる工
程、及びこの圧力を上昇させた液体窒素のうちの当該少
なくとも一部分を気化させて気体窒素製品流を作る工程
を更に含む、請求項１４記載の方法。
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