JP4002233B2 - 空気の低温分離方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的には低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ）空気分離の分野に関し、特に液体酸素（ＬＯＸ）の製造とクリプトン及びキセノンの回収率向上とに関する。

クリプトンとキセノンは空気中に非常に低い濃度で、一般にそれぞれ約１．１４ｐｐｍ及び約０．０８７ｐｐｍ存在する。両者とも有用なガスであり、従って空気分離プロセスにおけるそれらの回収率を最大限にすることは経済的に奨励されるものである。

典型的な空気蒸留プロセスにおいて、低圧蒸留塔（ＬＰ塔）の塔底部から取り出される液体酸素製品中のクリプトン及びキセノン濃縮物は、酸素よりもずっと揮発性が低い。従って、液体酸素の流量が小さくなればなるほど、この製品中のクリプトンとキセノンはより濃縮される。

酸素製品の大部分を低圧塔から気相で取り出す空気蒸留プロセスでは、気体酸素（ＧＯＸ）を低圧塔の塔底部よりいくつか上の蒸留段で取り出すことによりその気体酸素でもってクリプトンとキセノンがほとんど失われないように手段を講じることが可能である。この場合、空気分離プラントに入ってくるクリプトンとキセノンのほとんど全てを、全酸素流量のうちの非常にわずかな割合である液体酸素製品中に回収することができる。この液体酸素製品をその後更に処理して、クリプトン及びキセノン製品を製造することができる。

蒸留プロセスからの液体酸素の流量がはるかに多い場合、例えば全部の酸素を蒸留塔から液体酸素として抜き出し、ポンプで必要とされる圧力にし、そして主熱交換器で気化させる場合には、液体酸素をクリプトン及びキセノンの濃縮された液体流とは別に幾段か上で低圧塔から取り出すとしても、クリプトンとキセノンの損失ははるかに多くなる。空気分離プラントに入ってくるクリプトンとキセノンの本質的に全ては下降する液でもって低圧塔の下方へ流れて低圧塔の液溜めへ至り、そのため液の抜き出しは、製品として抜き出される全体の液に比例してクリプトンとキセノンの一部を取り出すことになる。これは典型的にはこれらの有用な製品のうちの約３０％を失うことになる。

従って、酸素製品のうちの少なくとも一部を液体酸素として抜き出す空気分離プラントからのクリプトンとキセノンの回収率を増加させるのが望ましい。

米国特許第５４２５２４１号明細書（Ａｇｒａｗａｌら、１９９５年６月２０日発行）には、補助ストリッピング塔でもって超高純度酸素製品を製造する低温空気分離方法が開示されている。第一の酸素含有流（クリプトン及びキセノンなどのより重い汚染物質を本質的に含まない）を主蒸留塔から取り出して、補助ストリッピング塔の塔頂部へ供給する。この流れは液体でも、蒸気でも、あるいは両者の組み合わせでもよいと述べられている。第二の酸素含有流（窒素及びアルゴンなどのより軽い汚染物質を本質的に含まない）を主蒸留塔から取り出して、補助ストリッピング塔のストリッピングガスを提供するのに使用する。補助ストリッピング塔の中間の箇所から超高純度酸素を取り出す。液体酸素（合計の汚染物質濃度が一般に５％未満）を低圧塔から取り出す。この製品のその後のことは開示されていない。

英国特許出願公開第２３４６２０５号明細書（Ｒａｔｈｂｏｎｅ、２０００年８月２日公開）には、アルゴン製品を一緒に製造する低温空気分離プロセスからクリプトン／キセノンを富化した液体酸素流と高純度液体酸素流を製造することが開示されている。空気は低圧塔と熱的に合体された高圧蒸留塔（ＨＰ塔）を含む２塔式蒸留系で分離される。クリプトンとキセノンを含有する液体酸素流を低圧塔から抜き出し、そして貯蔵容器へ送って、比較的純粋なクリプトン及びキセノン製品を製造するよう通常の手段により更に精製するため貯蔵容器から求めに応じて取り出すことができると開示されている。また、アルゴン−酸素（但しクリプトンとキセノンは減少している）蒸気流を低圧塔から取り出して、更に別の精留塔でアルゴン蒸気分とアルゴンを富化した液体分とに分離することも開示されている。アルゴンを富化した液体分は、比較的純粋な液体酸素分を製造するためアルゴンストリッピング塔へ供給される。この方法では、クリプトンとキセノンの高い回収率を達成できるように、アルゴンを分離しなくてはならない。更に、英国特許出願公開第２３４６２０５号明細書の教示は、低圧塔から抜き出す希ガスの減少した流れは窒素の減少した蒸気であること、及びクリプトンとキセノンの減少した精製酸素製品を得るためには二つの追加の精留工程があること、を必要としている。これらの制限は、当該精製酸素流を得る経費を上乗せするものである。

米国特許第５４２５２４１号明細書 英国特許出願公開第２３４６２０５号明細書

従って、更なる処理のためにクリプトンとキセノンを富化した液体酸素製品と、純粋な液体酸素製品を、アルゴンストリッピング塔の資本費と運転費なしに製造することができる空気分離方法を提供することが望ましい。

本発明の第一の側面によると、主蒸留系と少なくとも第一の追加の蒸留塔とを含む低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ）蒸留系を使用する空気の低温分離から液体酸素（ＬＯＸ）製品とクリプトン及びキセノンを富化した液体製品とを製造するための方法が提供され、この方法は、
前記主蒸留系において原料空気を分離して窒素に富む塔頂蒸気と前記クリプトン及びキセノンを富化した液体製品とにすること、
このクリプトン及びキセノンを富化した液体製品のうちの少なくとも一部分を、更に処理して少なくとも一つのクリプトン及び／又はキセノンに富む製品を製造するため前記主蒸留系から取り出すこと、
前記主蒸留系から取り出した又はそれから取り出した液に由来するキセノンの減少した液を前記第一の追加の蒸留塔へ供給すること、及び
この第一の追加の蒸留塔においてキセノンの減少した液の当該部分を分離して酸素に富む塔頂蒸気と、キセノン濃度が前記原料空気中のそれよりも低い前記液体酸素製品とにすること、
を含む方法が提供される。

「クリプトン及びキセノンを富化した製品」という表現は、当該製品が空気中におけるそれぞれの濃度よりも高いクリプトン及びキセノン濃度を有することを意味するのを意図するものである。更に、「キセノンの減少した（ｘｅｎｏｎ−ｌｅａｎ）液」という表現は、当該液が空気中におけるよりも低いキセノン濃度を有することを意味するのを意図するものである。キセノンの減少した液は通常、クリプトンも減少しており、すなわち空気中におけるよりも低いクリプトン濃度を有する。

主蒸留系から取り出したキセノンの減少した液から液体酸素製品を製造するのには、その液から液体酸素製品を単一の分離工程で製造することができるという利点がある。本発明は、クリプトンとキセノンの回収率を高くするのに、アルゴンを製造する追加のアルゴン分離工程の存在を必要としない。その上、それは、キセノンの減少した液が窒素も減少していること（英国特許出願公開第２３４６２０５号明細書で必要とされるように）を必要とせず、そしてこれはキセノンの減少した液の供給源を選択する柔軟性が大きくなるのを可能にする。

好ましくは、前記方法は更に、前記クリプトン及びキセノンを富化した液体製品を更に処理して、クリプトンに富む製品、キセノンに富む製品、及びクリプトンとキセノンに富む製品からなる群より選ばれる少なくとも１つの製品を製造することを含む。この更に処理する工程のためには、任意の知られた方法、例えば蒸留、吸着又は膜分離といったものを使用することができる。

主蒸留系が少なくとも高圧（ＨＰ）蒸留塔と低圧（ＬＰ）蒸留塔を含み、これらの塔がリボイラー／コンデンサーにより熱的に合体されている好ましい態様においては、前記方法は更に、
高圧塔において原料空気を分離して窒素を富化した塔頂蒸気と粗製液体酸素（ＣＬＯＸ）塔底液とにすること、
この粗製液体酸素塔底液のうちの少なくとも一部分を圧力の調節後に前記低圧塔へ供給すること、
当該低圧塔において当該粗製液体酸素塔底液を分離して前記窒素に富む塔頂蒸気と前記クリプトン及びキセノンを富化した液体製品とにすること、
前記窒素を富化した塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分をクリプトン及びキセノンを富化した液体製品との間接熱交換により前記リボイラー／コンデンサーで凝縮させて凝縮した窒素富化塔頂蒸気を作ること、
この凝縮した窒素富化塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を前記高圧塔へ還流として供給すること、及び
当該高圧塔からの又はそれに由来する液を圧力の調節後に前記低圧塔へ還流として供給すること、
を含む。

前記キセノンの減少した液は、前記低圧塔又は前記高圧塔から取り出してもよく、あるいはそれから取り出した液に由来してもよい。

キセノンの減少した液が高圧塔から取り出した液に由来する態様では、低温蒸留系は第二の追加の蒸留塔を更に含むことができ、そして前記方法は更に、
前記高圧塔からキセノンの低下した液を取り出してこの液のうちの少なくとも一部分を前記第二の追加の蒸留塔へ供給すること、
キセノンの低下した液をこの第二の追加の蒸留塔において分離して酸素を富化した塔頂蒸気と前記キセノンの減少した液とにすること、
当該第二の追加の蒸留塔からキセノンの減少した液を取り出し、この液のうちの少なくとも一部分を圧力の調節後に前記第一の追加の蒸留塔へ、前記酸素に富む塔頂蒸気と前記液体酸素製品とに分離のため供給すること、
を含む。

「キセノンの低下した（ｘｅｎｏｎ−ｄｅｐｌｅｔｅｄ）液」という表現は、キセノン濃度が空気中におけるそれよりも低い液を意味するのを意図するものである。キセノンの低下した液は、通常、クリプトンも低下しており、すなわちクリプトン濃度が空気中におけるそれよりも低い。キセノンの低下した液中のクリプトンとキセノンの濃度は、キセノンの減少した液におけるそれらの濃度に必ずしも等しいとは限らない。

好ましくは、キセノンの低下した液はクリプトンとキセノンを実質的に含まない。

酸素を富化した塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分は、通常、高圧塔へ供給される。

第二の追加の蒸留塔を使用する態様では、クリプトンとキセノンの低下した蒸気を高圧塔から第二の追加の蒸留塔へストリッピングガスとして供給するのが好ましい。

本発明の好ましい態様では、クリプトンとキセノンの減少した蒸気を主蒸留系から第一の追加の蒸留塔へストリッピングガスとして供給する。このような態様では、第一の追加の蒸留塔は好ましくは、実質的にそのクリプトンとキセノンの減少した蒸気の圧力で運転される。

クリプトンとキセノンに富む蒸気は、主蒸留系から取り出して第一の追加の蒸留塔へ供給することができる。その後、第一の追加の蒸留塔の中間の箇所から液体酸素製品を取り出すことができ、そしてこの場合、第一の追加の蒸留塔からの塔底液を主蒸留系へ供給することができる。

液体酸素製品のうちの一部分は、第一の追加の蒸留系に設けられたリボイラー／コンデンサーで凝縮するプロセス流との間接熱交換により沸騰させて、ストリッピングガスを作ってもよい。

好ましい態様では、前記キセノンの減少した液から別個のアルゴンストリッピング塔でもってアルゴンを分離しない。とは言え、装置にアルゴンストリッピング塔を含めてもよく、そしてその場合前記方法は、アルゴンストリッピング塔への液体原料から前記キセノンの減少した液を取り出すことを更に含むことができる。あるいはまた、所望であれば、低圧塔から酸素−アルゴン蒸気を供給される通常のアルゴン塔を含めてもよい。

キセノンの減少した液中のクリプトンの濃度は、好ましくは約０．０ｐｐｍ〜約０．５ｐｐｍであり、一般には約０．２ｐｐｍである。キセノンの減少した液中のキセノンの濃度は、好ましくは約０．０ｐｐｂ〜約２０ｐｐｂであり、一般には約１０ｐｐｂである。

気体酸素（ＧＯＸ）は、主蒸留系から主要製品として取り出すことができる。

少なくとも高圧塔と低圧塔を含み、これらの塔はリボイラー／コンデンサーにより熱的に合体されており、且つ少なくとも第一の追加の蒸留塔を含む低温蒸留系を使用して、空気の低温分離から液体酸素（ＬＯＸ）製品とクリプトン及びキセノンを富化した液体製品とを製造するための好ましい方法では、当該方法は、
高圧塔において原料空気を分離して窒素を富化した塔頂蒸気と粗製液体酸素（ＣＬＯＸ）塔底液とにすること、
この粗製液体酸素塔底液のうちの少なくとも一部分を圧力の調節後に低圧塔へ供給すること、
当該粗製液体酸素塔底液を低圧塔において窒素に富む塔頂蒸気とクリプトン及びキセノンを富化した液体製品とに分離すること、
前記窒素を富化した塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を前記リボイラー／コンデンサーにおいてクリプトン及びキセノンを富化した液体製品との間接熱交換により凝縮させて凝縮した窒素富化塔頂蒸気を作ること、
この凝縮した窒素富化塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を高圧塔へ還流として供給すること、
そして高圧塔からの又はそれに由来する液を圧力の調節後に低圧塔へ還流として供給すること、
低圧塔から前記クリプトン及びキセノンを富化した液体製品のうちの少なくとも一部分を更に処理して少なくとも１つのクリプトン及び／又はキセノンに富む製品を製造するため取り出すこと、
低圧塔からキセノンの減少した液を取り出し、この液を前記第一の追加の蒸留塔へ供給すること、及び
キセノンの減少した液の当該部分を前記第一の追加の蒸留塔で分離して酸素に富む塔頂蒸気とキセノン濃度が前記原料空気におけるそれより低い前記液体酸素製品とにすること、
を含む。

少なくとも高圧塔と低圧塔を含み、これらの塔はリボイラー／コンデンサーにより熱的に合体されており、且つ少なくとも第一の追加の蒸留塔を含む低温蒸留系を使用して、空気の低温分離から液体酸素（ＬＯＸ）製品とクリプトン及びキセノンを富化した液体製品とを製造するためのもう一つの好ましい方法では、当該方法は、
高圧塔において原料空気を分離して窒素を富化した塔頂蒸気と粗製液体酸素（ＣＬＯＸ）塔底液とにすること、
この粗製液体酸素塔底液のうちの少なくとも一部分を圧力の調節後に低圧塔へ供給すること、
当該粗製液体酸素塔底液を低圧塔において窒素に富む塔頂蒸気と前記クリプトン及びキセノンを富化した液体製品とに分離すること、
前記窒素を富化した塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を前記リボイラー／コンデンサーにおいてクリプトン及びキセノンを富化した液体製品との間接熱交換により凝縮させて凝縮した窒素富化塔頂蒸気を作ること、
この凝縮した窒素富化塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を高圧塔へ還流として供給すること、
そして高圧塔からの又はそれに由来する液を圧力の調節後に低圧塔へ還流として供給すること、
低圧塔から前記クリプトン及びキセノンを富化した液体製品のうちの少なくとも一部分を更に処理して少なくとも１つのクリプトン及び／又はキセノンに富む製品を製造するため取り出すこと、
高圧塔から取り出した又はそれから取り出した液に由来するキセノンの減少した液を前記第一の追加の蒸留塔へ供給すること、及び
キセノンの減少した液の当該部分を前記第一の追加の蒸留塔で分離して酸素に富む塔頂蒸気とキセノン濃度が前記原料空気におけるそれより低い前記液体酸素製品とにすること、
を含む。

本発明の第二の側面によれば、第一の側面の方法により液体酸素製品とクリプトン及びキセノンを富化した製品とを製造するための装置であって、
原料空気を窒素に富む塔頂蒸気と前記クリプトン及びキセノンを富化した液体製品とに分離するための主蒸留系、
この主蒸留系から取り出した又はそれから取り出した液に由来するキセノンの減少した液を分離して酸素に富む塔頂蒸気と前記液体酸素製品とにするための第一の追加の蒸留塔、及び
前記キセノンの減少した液を前記主蒸留系から前記第一の蒸留塔へ供給するための管路手段、
を含む装置が提供される。

主蒸留系は、好ましくは、高圧塔と低圧塔とを含み、これらの塔はリボイラー／コンデンサーにより熱的に合体されている。

前記装置は更に、
キセノンの低下した液を酸素を富化した塔頂蒸気と前記キセノンの減少した液とに分離するための第二の追加の蒸留塔、
キセノンの低下した液を前記高圧塔から前記第二の追加の蒸留塔へ供給するための管路手段、及び
キセノンの減少した液を前記第二の追加の蒸留塔から前記第一の追加の蒸留塔へ供給するための管路手段、
を含むことができる。

ここで図１を参照すれば、冷却した圧縮空気の流れ１０と液化空気の流れ１２を、空気を分離して窒素を富化した塔頂蒸気と粗製液体酸素塔底液とにする高圧塔１４へ供給する。粗製液体酸素塔底液の流れ１６を弁１８を通し減圧して低圧塔２２へ流れ２０として供給し、この低圧塔２２はその液溜めに設けられてリボイラー／コンデンサー２４により高圧塔１４と熱的に合体されている。粗製液体酸素塔底液を低圧塔２２で分離して窒素に富む塔頂蒸気とクリプトン及びキセノンを富化した液体製品とにする。窒素に富む塔頂蒸気の流れ２６を低圧塔２２から取り出す。空気からのクリプトンとキセノンの大部分は液として低圧塔２２の液溜めに集まる。クリプトン及びキセノンを富化した液体製品を、更に処理してクリプトン及びキセノン製品にするため流れ２８として取り出す。

高圧の窒素を富化した塔頂蒸気の流れ３０をリボイラー／コンデンサー２４で低圧塔２２中のクリプトン及びキセノンを富化した液との間接熱交換により凝縮させて、凝縮した高圧の窒素富化塔頂蒸気の流れ３２を作り、これを分割して２つの流れ３４、３６にする。流れ３４は高圧塔１４の塔頂部へ高圧塔１４のための還流として供給する。流れ３６は弁３８を通して減圧し、そして減圧した流れ４０を低圧塔２２の塔頂部へ還流として供給する。高圧塔２２の中間の箇所から取り出した液の流れ４２を弁４４を通して減圧し、流れ４６として低圧塔２２へ供給する。

原料空気流１０、１２を導入する箇所の間の高圧塔１４の中間の箇所からクリプトン及びキセノンの減少した液体流４８を取り出し、弁５０を通し減圧して、第一の追加の蒸留塔５４へ流れ５２として供給し、そこでそれを酸素を富化した塔頂生成物と実質的に純粋な液体酸素である液体酸素製品とに分離する。第一の追加の蒸留塔５４から液体酸素製品の流れ５６を取り出し、必要とされる圧力にポンプ５８で昇圧して昇圧液体酸素製品の流れ６０を作る。第一の追加の蒸留塔５４の塔頂部から酸素を富化した塔頂蒸気の流れ６２を取り出して、圧力調節せずに低圧塔２２へ適当な箇所で、通常は低圧塔２２への粗製液体酸素供給流２０と同じ箇所か又はその近くで、供給する。第一の追加の蒸留塔のためのストリッピングガスは、高圧塔１４からの粗製液体酸素供給流２０より下方の低圧蒸留塔２２の中間の箇所から取り出されるクリプトン及びキセノンの減少した蒸気の流れ６４により提供される。

図１に示した方法と共通である図２〜４に示した方法の主要なものを表すのには、同じ番号を使用している。図２〜４の方法は、図１に示した方法以外の改良に関して詳しく説明するだけにする。

図２を参照すると、クリプトン及びキセノンの減少した液の流れ２４８を低圧塔２２の、液の流れ４６が低圧塔２２へ供給される箇所より上方の箇所から取り出す。このクリプトン及びキセノンの減少した流れ２４８を流量制御弁２５０を通して第一の追加の蒸留塔５４へ供給する。酸素を富化した塔頂蒸気の流れ２６２を第一の追加の蒸留塔から取り出して、圧力調節なしに低圧塔２２へ中間の箇所で、通常はクリプトン及びキセノンの減少した流れ２４８の取り出し箇所又はその近くで、供給する。蒸留の効率を上昇させるため、もう一つのクリプトン及びキセノンの減少した蒸気流を低圧塔２２から第一の追加の蒸留塔５４へ、粗製液体酸素流２０を供給する箇所から供給してもよい。

あるいはまた、高圧塔１４から、液体空気流１２を高圧塔１４へ供給する箇所より少なくとも１段上方で、液体流４２を抜き出してもよい。この場合には、流れ４２はクリプトン及びキセノンの減少した液となり、従って流れ２４８を低圧塔２２から、流れ４６の供給箇所より下方で且つ低圧塔２２の粗製液体酸素流２０の供給箇所より少なくとも１段上方で、抜き出すのを可能にする。その後、蒸気流２６２を低圧塔２２へ適切な箇所で、通常は低圧塔２２への粗製液体酸素原料流２０と同じ箇所かその近くで、戻す。

次に図３を参照すると、高圧塔１４の一番上の原料空気流１２を高圧塔１４へ導入する箇所より上方の箇所から、クリプトン及びキセノンの減少した液の流れ３４８を取り出す。流れ３４８を弁３５０を通して減圧し、次いで第一の追加の蒸留塔５４へ流れ３５２として供給する。酸素を富化した塔頂蒸気の流れ３６２を第一の追加の蒸留塔５４の塔頂部から取り出して、圧力調節なしに低圧塔２２の適切な箇所へ、通常は液体流４６を低圧塔２２へ導入する中間の箇所又はその近くで、供給する。

次に図４を参照すると、高圧塔１４の液化空気の一番上の原料空気流１２を高圧塔１４へ導入する箇所より上方の箇所から、クリプトン及びキセノンの低下した液の流れ４６６を取り出す。流れ４６６を第二の追加の蒸留塔４６８へ供給し、そこでそれを分離して酸素を富化した塔頂蒸気とクリプトン及びキセノンの減少した液とにする。第二の追加の蒸留塔４６８からクリプトン及びキセノンの減少した液の流れ４４８を取り出し、弁４５０を通し減圧して、流れ４５２として第一の追加の蒸留塔５４へ供給する。第一の追加の蒸留塔５４からの酸素を富化した塔頂蒸気の流れ４６２を圧力調節なしに低圧塔２２の適切な箇所へ、通常は粗製液体酸素流２０を低圧塔２２へ供給する箇所又はその近くで、供給する。

第二の追加の蒸留塔４６８の塔頂部から酸素を富化した塔頂蒸気の流れ４７０を取り出し、圧力調節なしに高圧蒸留塔１４へ、クリプトン及びキセノンの低下した流れ４６６の取り出し箇所又はその近くで、供給する。クリプトン及びキセノンの低下した蒸気の流れ４７２を高圧塔１４の、圧縮空気原料流１０、１２を高圧塔１４へ導入する箇所の間の中間の箇所から取り出す。第二の追加の蒸留塔４６８のためのストリッピングガスは流れ４７２により提供される。

図４に示した方法では、第一の追加の塔５４の底部にリボイラー／コンデンサーを追加して流れ６４により提供される蒸気流のうちの少なくとも一部分の代わりにすることが可能である。これらの方法では、クリプトン及びキセノンの減少した蒸気流６４の代わりに、クリプトン及びキセノンに富む蒸気を第一の追加の蒸留塔５４の底部へ供給するのも可能である。この場合には、液体酸素製品は塔５４の塔底部より数蒸留段上方で取り出して、塔底液を低圧塔２２の塔底部へ戻してもよい。

各図に示した方法では、過冷却器を追加して、高圧塔１４からの液を過冷却してからそれらを減圧し、そしてそれらを低圧塔２２か又は第一の追加の蒸留塔５４へ供給することが可能である。

この明細書を通して、ある機能を果たすための手段に関連しての「手段」なる用語は、その機能を果たすのに適合し及び／又は果たすために構成された少なくとも１つの装置を指すことを意図するものである。

本発明は、好ましい態様に関連して先に説明した詳細に限定されるものでなく、特許請求の範囲により明示される本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに多くの改変や変更を行うことができるということが理解されよう。

第一の追加の蒸留塔のためのキセノンの減少した液を高圧塔への一番上の空気供給箇所より下方の箇所で高圧塔から取り出す本発明の態様の概要説明図である。 第一の追加の蒸留塔のためのキセノンの減少した液を低圧塔から取り出す本発明のもう一つの態様の概要説明図である。 第一の追加の蒸留塔のためのキセノンの減少した液を高圧塔への一番上の空気供給箇所より上方の箇所で高圧塔から取り出す本発明の更に別の態様の概要説明図である。 第一の追加の蒸留塔のためのキセノンの減少した液を高圧塔から供給される第二の追加の蒸留塔より取り出す本発明のなお更に別の態様の概要説明図である。

符号の説明

１４…高圧塔
２２…低圧塔
２４…リボイラー／コンデンサー
５４…第一の追加の蒸留塔
４６８…第二の追加の蒸留塔

Claims (23)

1. 主蒸留系と、少なくとも１つの蒸留区画を有する少なくとも第一の追加の蒸留塔とを含む低温蒸留系を使用する空気の低温分離から液体酸素（ＬＯＸ）製品とクリプトン及びキセノンを富化した液体製品とを製造するための方法であって、
   前記主蒸留系において原料空気を分離して窒素に富む塔頂蒸気と前記クリプトン及びキセノンを富化した液体製品とにすること、
   このクリプトン及びキセノンを富化した液体製品のうちの少なくとも一部分を、更に処理して少なくとも１つのクリプトン及び／又はキセノンに富む製品を製造するため前記主蒸留系から取り出すこと、
   前記主蒸留系から取り出した又はそれから取り出した液に由来するキセノンの減少した液を前記第一の追加の蒸留塔の一番上の蒸留区画の上方へ供給し、そして前記主蒸留系から取り出したクリプトン及びキセノンの減少した蒸気を前記追加の蒸留塔の一番下の蒸留区画の下方へ供給して前記追加の蒸留塔のストリッピングガスを提供すること、及び
   この第一の追加の蒸留塔においてキセノンの減少した液の当該部分を分離して酸素に富む塔頂蒸気と、キセノン濃度が前記原料空気中のそれよりも低い前記液体酸素製品とにし、そしてこの液体酸素製品を前記第一の追加の蒸留塔の一番下の蒸留区画の下から取り出すこと、
   を含む液体酸素製品とクリプトン及びキセノン富化液体製品の製造方法。
2. 前記クリプトン及びキセノンを富化した液体製品を更に処理して、クリプトンに富む製品、キセノンに富む製品、及びクリプトンとキセノンに富む製品からなる群より選ばれる少なくとも１つの製品を製造することを更に含む、請求項１記載の方法。
3. 前記主蒸留系が少なくとも高圧（ＨＰ）蒸留塔と低圧（ＬＰ）蒸留塔を含み、これらの塔はリボイラー／コンデンサーにより熱的に合体されていて、当該方法が、
   前記高圧塔において原料空気を分離して窒素を富化した塔頂蒸気と粗製液体酸素（ＣＬＯＸ）塔底液とにすること、
   この粗製液体酸素塔底液のうちの少なくとも一部分を圧力の調節後に前記低圧塔へ供給すること、
   当該低圧塔において当該粗製液体酸素塔底液を分離して前記窒素に富む塔頂蒸気と前記クリプトン及びキセノンを富化した液体製品とにすること、
   前記窒素を富化した塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分をクリプトン及びキセノンを富化した液体製品との間接熱交換により前記リボイラー／コンデンサーで凝縮させて凝縮した窒素富化塔頂蒸気を作ること、
   この凝縮した窒素富化塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を前記高圧塔へ還流として供給すること、及び
   当該高圧塔からの又はそれに由来する液を圧力の調節後に前記低圧塔へ還流として供給すること、
   を更に含む、請求項１記載の方法。
4. 前記キセノンの減少した液が前記低圧塔から取り出され、あるいはそれから取り出した液に由来する、請求項３記載の方法。
5. 前記キセノンの減少した液が前記高圧塔から取り出され、あるいはそれから取り出した液に由来する、請求項３記載の方法。
6. 前記低温蒸留系が第二の追加の蒸留塔を更に含み、当該方法が、
   前記高圧塔からキセノンの低下した液を取り出してこの液のうちの少なくとも一部分を前記第二の追加の蒸留塔へ供給すること、
   キセノンの低下した液をこの第二の追加の蒸留塔において分離して酸素を富化した塔頂蒸気と前記キセノンの減少した液とにすること、
   当該第二の追加の蒸留塔からキセノンの減少した液を取り出し、この液のうちの少なくとも一部分を圧力の調節後に前記第一の追加の蒸留塔へ、前記酸素に富む塔頂蒸気と前記液体酸素製品とに分離のため供給すること、
   を更に含む、請求項５記載の方法。
7. 前記キセノンの低下した液がクリプトンとキセノンを含まない、請求項６記載の方法。
8. 前記酸素を富化した塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を前記高圧塔へ供給する、請求項６記載の方法。
9. クリプトンとキセノンの低下した蒸気を前記高圧塔から前記第二の追加の蒸留塔へストリッピングガスとして供給する、請求項６記載の方法。
10. クリプトンとキセノンの減少した蒸気を前記主蒸留系から前記第一の追加の蒸留塔へストリッピングガスとして供給する、請求項１記載の方法。
11. 前記第一の追加の蒸留塔を前記クリプトンとキセノンの減少した蒸気の圧力で運転する、請求項１０記載の方法。
12. 前記液体酸素製品の一部分を前記第一の追加の蒸留塔に設けられたリボイラー／コンデンサーで凝縮するプロセス流との間接熱交換により沸騰させてストリッピングガスを作る、請求項１記載の方法。
13. 前記キセノンの減少した液からアルゴンを分離しない、請求項１記載の方法。
14. アルゴンをアルゴンストリッピング塔において分離し、当該方法が当該アルゴンストリッピング塔への液体原料から前記キセノンの減少した液を取り出すことを更に含む、請求項１記載の方法。
15. 前記クリプトン及びキセノンを富化した液体製品を、蒸留、吸着又は膜分離からなる群の分離方法の少なくとも１つを使用して更に処理する、請求項１記載の方法。
16. 前記キセノンの減少した液中のクリプトンの濃度が０．０ｐｐｍ〜０．５ｐｐｍである、請求項１記載の方法。
17. 前記キセノンの減少した液中のキセノンの濃度が０．０ｐｐｂ〜２０ｐｐｂである、請求項１記載の方法。
18. 前記主蒸留系から気体酸素（ＧＯＸ）を副次的な製品として取り出す、請求項１記載の方法。
19. （ｉ）高圧塔と低圧塔を含む主蒸留系であって、これらの塔はリボイラー／コンデンサーにより熱的に合体されている、少なくとも主蒸留系と、（ｉｉ）蒸留区画を少なくとも１つ有する、少なくとも第一の追加の蒸留塔、とを含む低温蒸留系を使用して、空気の低温分離から液体酸素（ＬＯＸ）製品とクリプトン及びキセノンを富化した液体製品とを製造するための方法であって、
    前記高圧塔において原料空気を分離して窒素を富化した塔頂蒸気と粗製液体酸素（ＣＬＯＸ）塔底液とにすること、
    この粗製液体酸素塔底液のうちの少なくとも一部分を圧力の調節後に前記低圧塔へ供給すること、
    当該粗製液体酸素塔底液を前記低圧塔において窒素に富む塔頂蒸気と前記クリプトン及びキセノンを富化した液体製品とに分離すること、
    前記窒素を富化した塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を前記リボイラー／コンデンサーにおいてクリプトン及びキセノンを富化した液体製品との間接熱交換により凝縮させて凝縮した窒素富化塔頂蒸気を作ること、
    この凝縮した窒素富化塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を前記高圧塔へ還流として供給すること、
    そして前記高圧塔からの又はそれに由来する液を圧力の調節後に前記低圧塔へ還流として供給すること、
    当該低圧塔から前記クリプトン及びキセノンを富化した液体製品のうちの少なくとも一部分を更に処理して少なくとも１つのクリプトン及び／又はキセノンに富む製品を製造するため取り出すこと、
    前記低圧塔からキセノンの減少した液を取り出してこの液を前記第一の追加の蒸留塔の一番上の蒸留区画の上方へ供給し、そして前記主蒸留系から取り出したクリプトン及びキセノンの減少した蒸気を前記追加の蒸留塔の一番下の蒸留区画の下方へ供給して前記追加の蒸留塔のストリッピングガスを提供すること、及び
    キセノンの減少した液の当該部分を前記第一の追加の蒸留塔で分離して酸素に富む塔頂蒸気とキセノン濃度が前記原料空気におけるそれより低い前記液体酸素製品とにし、そしてこの液体酸素製品を前記第一の追加の蒸留塔の一番下の蒸留区画の下から取り出すこと、
    を含む液体酸素製品とクリプトン及びキセノン富化液体製品の製造方法。
20. （ｉ）高圧塔と低圧塔を含み、これらの塔はリボイラー／コンデンサーにより熱的に合体されている、少なくとも主蒸留系と、（ｉｉ）蒸留区画を少なくとも１つ有する、少なくとも第一の追加の蒸留塔、とを含む低温蒸留系を使用して、空気の低温分離から液体酸素（ＬＯＸ）製品とクリプトン及びキセノンを富化した液体製品とを製造するための方法であって、
    前記高圧塔において原料空気を分離して窒素を富化した塔頂蒸気と粗製液体酸素（ＣＬＯＸ）塔底液とにすること、
    この粗製液体酸素塔底液のうちの少なくとも一部分を圧力の調節後に前記低圧塔へ供給すること、
    当該粗製液体酸素塔底液を前記低圧塔において窒素に富む塔頂蒸気と前記クリプトン及びキセノンを富化した液体製品とに分離すること、
    前記窒素を富化した塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を前記リボイラー／コンデンサーにおいてクリプトン及びキセノンを富化した液体製品との間接熱交換により凝縮させて凝縮した窒素富化塔頂蒸気を作ること、
    この凝縮した窒素富化塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を前記高圧塔へ還流として供給すること、
    そして当該高圧塔からの又はそれに由来する液を圧力の調節後に前記低圧塔へ還流として供給すること、
    当該低圧塔から前記クリプトン及びキセノンを富化した液体製品のうちの少なくとも一部分を更に処理して少なくとも１つのクリプトン及び／又はキセノンに富む製品を製造するため取り出すこと、
    前記高圧塔から取り出した又はそれから取り出した液に由来するキセノンの減少した液を前記第一の追加の蒸留塔の一番上の蒸留区画の上方へ供給し、そして前記主蒸留系から取り出したクリプトン及びキセノンの減少した蒸気を前記追加の蒸留塔の一番下の蒸留区画の下方へ供給して前記追加の蒸留塔のストリッピングガスを提供すること、及び
    キセノンの減少した液の当該部分を前記第一の追加の蒸留塔で分離して酸素に富む塔頂蒸気とキセノン濃度が前記原料空気におけるそれより低い前記液体酸素製品とにし、そしてこの液体酸素製品を前記第一の追加の蒸留塔の一番下の蒸留区画の下から取り出すこと、
    を含む液体酸素製品とクリプトン及びキセノン富化液体製品の製造方法。
21. 請求項１記載の方法により液体酸素（ＬＯＸ）製品とクリプトン及びキセノンを富化した液体製品とを製造するための装置であって、
    原料空気を窒素に富む塔頂蒸気と前記クリプトン及びキセノンを富化した液体製品とに分離するための主蒸留系、
    この主蒸留系から取り出した又はそれから取り出した液に由来するキセノンの減少した液を分離して酸素に富む塔頂蒸気と前記液体酸素製品とにするための少なくとも１つの蒸留区画を有する第一の追加の蒸留塔、
    前記キセノンの減少した液を前記主蒸留系から前記第一の追加の蒸留塔の一番上の蒸留区画の上方へ供給するための管路手段、
    前記主蒸留系からのクリプトン及びキセノンの減少した蒸気を前記第一の追加の蒸留塔の一番下の蒸留区画の下方へ供給するための管路手段、及び
    前記第一の追加の蒸留塔の一番下の蒸留区画の下から前記液体酸素製品を取り出すための管路手段、
    を含む液体酸素製品とクリプトン及びキセノン富化液体製品の製造装置。
22. 前記主蒸留系が高圧塔と低圧塔とを含み、これらの塔がリボイラー／コンデンサーにより熱的に合体されている、請求項２１記載の装置。
23. キセノンの低下した液を酸素を富化した塔頂蒸気と前記キセノンの減少した液とに分離するための第二の追加の蒸留塔、
    キセノンの低下した液を前記高圧塔から前記第二の追加の蒸留塔へ供給するための管路手段、及び
    キセノンの減少した液を前記第二の追加の蒸留塔から前記第一の追加の蒸留塔へ供給するための管路手段、
    を更に含む、請求項２２記載の装置。

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