JPH0914832A - 超高純度酸素の製造方法および製造装置 - Google Patents

超高純度酸素の製造方法および製造装置

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JPH0914832A
JPH0914832A JP8162708A JP16270896A JPH0914832A JP H0914832 A JPH0914832 A JP H0914832A JP 8162708 A JP8162708 A JP 8162708A JP 16270896 A JP16270896 A JP 16270896A JP H0914832 A JPH0914832 A JP H0914832A
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ジョセフ・ピー・ノーモヴィツ
Robert A Mostello
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超高純度酸素を製造するための方法と装置を
提供する。 【解決手段】 本発明の方法と装置によれば、窒素発生
器を操作して窒素高含量フラクションと塔底液としての
酸素高含量フラクションを生成させる。酸素高含量フラ
クションの一部を精留塔中で塔圧力にてさらに処理し
て、炭化水素（例えばメタン、アセチレン、プロパン、
およびプロピレン）含量の少ない塔オーバーヘッドを生
成させる。精留塔のヘッド凝縮器において液化させた
後、凝縮液の一部をストリッピング塔においてさらに処
理して超高純度の液体酸素塔底液を生成させる。この液
体酸素塔底液は生成物として取り出すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気の分離により
超高純度酸素を製造するための方法と装置に関する。さ
らに詳細には、本発明は、先ず空気を窒素高含量フラク
ションと酸素高含量フラクションに分離し、次いでさら
に酸素高含量フラクションから炭化水素、アルゴン、お
よび窒素を分離するよう精製を施して超高純度酸素を得
る、という方法と装置に関する。さらに詳細には、本発
明は、先ず精留によって炭化水素を酸素高含量フラクシ
ョンから除去し、次いで酸素高含量フラクションをスト
リッピングすることによってアルゴンと窒素を分離す
る、という方法と装置に関するる。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】種々
の低温精留プロセスによって、空気が窒素高含量フラク
ションと酸素高含量フラクションに分離されている。こ
うしたプロセスの１つによれば、流入空気を圧縮し、そ
の精留に適した温度に冷却した後に、高圧塔において精
留して酸素高含量フラクションと窒素高含量フラクショ
ンに分ける。高圧塔と熱伝達関係にて連結された低圧塔
において、酸素高含量フラクションをさらに精製する。
このような精製の結果、ガス状窒素塔オーバーヘッドと
液体酸素塔底液が低圧塔に集まる。より高沸点の成分
（例えば炭化水素）は液体酸素中に濃縮しやすい。さら
に、アルゴン（酸素と同等の揮発性を有する）も液体酸
素塔底液の一部を形成する。したがって、低圧塔におい
て得られる液体酸素は超高純度ではない。
【０００３】低温精留プロセスの他のタイプでは、単一
塔（当業界では窒素発生器として知られている）にて空
気を分離する。窒素発生器において、酸素高含量フラク
ションを塔底液として生成させ、高純度窒素高含量フラ
クションを塔オーバーヘッドとして生成させる。塔に対
する還流物を供給するために、この酸素高含量フラクシ
ョン（粗製液体酸素として知られている）を、窒素発生
器の頂部におけるヘッド凝縮器（head condenser）のた
めの冷却剤として使用することができる。還流物を供給
するように使用した後、酸素高含量フラクションを廃棄
物として排出し、その一部を塔温度または周囲温度にて
再圧縮し、次いで塔に再循環することができる。したが
ってこのタイプの塔は、高純度窒素は製造できるけれど
も、それ自体では超高純度液体酸素を製造することはで
きない。
【０００４】超高純度酸素生成物を必要とするようなプ
ラント用途（plant applications）がある。例えば米国
特許第４,９７７,７４６号では、第１と第２の補助塔を
二段塔集成体と連結した形で使用して超高純度酸素を生
成させる。該特許においては、低圧塔の液体酸素サンプ
の上からのガスを第１の補助塔内で精留して、炭化水素
を含まないガス状塔オーバーヘッドを生成させる。次い
でこのガス状塔オーバーヘッドを第２の補助塔において
蒸留して、超高純度液体酸素を塔底液として生成させ
る。米国特許第５,３６３,６５６号は、粗製液体酸素を
第２の精留塔において精留して粗製液体から窒素ガスを
分離する、という窒素発生器について開示している。こ
うして得られる液体酸素を、第２の精留塔の再沸器によ
って気化するよう加熱し、次いでこの気化酸素を第３の
精留塔に導入して高純度酸素ガスを生成させる。次いで
酸素、窒素、一酸化炭素、およびアルゴンが塔オーバー
ヘッドとして得られ、そして超高純度液体酸素が塔底液
として得られるよう、高純度酸素ガスを第４の精留塔に
導入する。
【０００５】従来技術における大きな問題点は、超高純
度液体酸素を得るのに多大の資本支出が必要になるとい
うことである。例えば、上記特許のいずれにおいても４
つの別個の蒸留塔が必要となる。後述するように、本発
明は、超高純度酸素に加えて高純度窒素も効率的に生成
するよう設計された窒素発生器を組み込んで適切に使用
できるようにした、超高純度酸素を製造するための方法
と装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、超高純度酸素
を製造する方法を提供する。本明細書で使用している
“超高純度酸素”とは、約１００ppb の未満のアルゴ
ン、約１０ppb 未満の不純物（例えばメタン、アセチレ
ン、プロパン、およびプロピレンなど）、および約１０
ppb 未満の窒素を含有した酸素を意味している。本明細
書で使用している“含んだ（composed）”とは、流れを
構成していることを意味しており、流れを形成する際に
使用された構成量を意味しているわけではない。
【０００７】本発明の方法によれば、低温精留プロセス
によって空気を酸素高含量フラクションと窒素高含量フ
ラクションに分ける。低温精留プロセスは、酸素高含量
フラクションを含んだ弁膨張冷却剤流れを形成させるこ
とを含む。窒素高含量フラクションを含んだ窒素高含量
流れを、弁膨張冷却剤流れと窒素高含量流れとの間で間
接的に熱交換させることによって凝縮させる。こうした
凝縮により冷却剤流れを完全に気化させ、これによって
気化冷却剤流れを形成させる。次いで窒素高含量流れの
少なくとも一部を蒸留塔に還流させる。気化冷却剤流れ
の一部を蒸留塔の塔圧力に圧縮して、圧縮粗製酸素流れ
を形成させる。圧縮粗製酸素流れの一部を冷却した後、
これを蒸留塔中に導入する。
【０００８】第１の補助流れ（圧縮粗製酸素流れの一部
から形成させる）を冷却した後に、精留塔において精留
する。これによって精留塔中に、実質的に炭化水素を含
まない塔オーバーヘッドと、炭化水素を含んだより高沸
点の不純物が濃縮した塔底液としての液体フラクション
が得られる。酸素高含量フラクションを含んだ粗製酸素
流れの一部から第２の補助流れを形成させる。さらに、
実質的に炭化水素を含まない塔オーバーヘッドから炭化
水素非含有流れを形成させる。第２の補助流れが炭化水
素非含有流れと間接的に熱交換を行い、これによって炭
化水素非含有流れが凝縮する。炭化水素非含有流れの一
部を精留塔に還流させ、そして他の一部をストリッピン
グ塔（stripping column）中に導入し、アルゴンと窒素
をストリッピングして超高純度酸素を塔底液として生成
させる。超高純度酸素の一部を、第２の補助流れの少な
くとも一部の冷却と引き換えに気化させて、ストリッピ
ング塔中にボイルアップ（boil-up）を生成させる。精
留塔の液体フラクションの流れを第２の補助流れの少な
くとも一部と合わせて、合流流れを生成させる。この合
流流れを粗製酸素流れの残部と合わせ、これによって冷
却剤流れを形成させる。超高純度酸素流れをストリッピ
ング塔から生成物として取り出す。
【０００９】他の態様においては、本発明は、超高純度
酸素を製造するための装置を提供する。本発明のこの態
様によれば、本発明の装置には、圧縮・精製した空気を
その精留に適した温度に冷却するためのメイン熱交換手
段と、圧縮・精製した空気を酸素フラクションと窒素フ
ラクションに分けるための、前記メイン熱交換手段に連
結された蒸留塔とを含んだ空気分離プラントが組み込ま
れている。窒素高含量フラクションを含んだ窒素高含量
流れが、酸素高含量フラクションを含んだ冷却剤流れと
の間接的な熱交換により凝縮されるよう、第１のヘッド
凝縮器が前記蒸留塔に連結されている。窒素高含量流れ
の少なくとも一部を蒸留塔に還流させる。冷却剤流れの
少なくとも一部が蒸留塔の塔圧力に圧縮され、これによ
って圧縮粗製酸素流れ（次いでこれが蒸留塔の温度に冷
却される）を形成するよう、メイン熱交換手段と第１の
ヘッド凝縮器との間に再循環圧縮機が連結されている。
【００１０】本発明の装置には、圧縮粗製酸素流れの一
部が蒸留塔に戻り、第１の補助流れ（圧縮粗製酸素流れ
の残部から形成される）が精留塔に導入されるよう、蒸
留塔と共にメイン熱交換手段に連結された精留塔が組み
込まれている。精留塔は、第１の補助流れ中に含まれて
いる酸素高含量フラクションを精留するよう設計されて
おり、これによって実質的に炭化水素を含有しない塔オ
ーバーヘッドと、炭化水素を含むより高沸点の不純物が
濃縮した塔底液としての液体フラクションとが得られ
る。酸素高含量フラクションを含んだ粗製酸素流れの一
部から形成される第２の補助流れを受け入れるための第
２のヘッド凝縮器が精留塔に連結されている。この第２
のヘッド凝縮器は、炭化水素非含有の塔オーバーヘッド
を含んだ炭化水素非含有流れと第２の補助流れとの間で
熱を間接的に交換するよう機能する。これにより炭化水
素非含有流れが凝縮する。炭化水素非含有流れの一部を
還流物として精留塔に戻す。
【００１１】炭化水素非含有流れの他の一部を（その凝
縮後に）受け入れるためのストリッピング塔が第２のヘ
ッド凝縮器に連結されている。ストリッピング塔は、炭
化水素非含有流れの他の一部からアルゴンと窒素をスト
リッピングして超高純度酸素を塔底液として生成するよ
う設計されている。前記炭化水素非含有流れからのアル
ゴンと窒素のストリッピングを容易にするために、前記
ストリッピング塔と前記第２のヘッド凝縮器との間に膨
張弁が配置されている。超高純度酸素の一部を、炭化水
素非含有流れを凝縮させた後に第２の補助流れの少なく
とも一部との冷却と引き換えに気化させて、ストリッピ
ング塔中にボイルアップを生成させるための熱交換器
が、第２のヘッド凝縮器とストリッピング塔との間に連
結されている。精留塔の液体フラクションの流れと第２
の補助流れの少なくとも一部とを合わせて合流流れ生成
させるために、精留塔と熱交換器が連結されている。粗
製酸素流れの残部と前記合流流れとを合わせて冷却剤流
れを形成させるための手段が組み込まれている。この手
段はさらに、冷却剤流れを窒素高含量流れの凝縮に必要
とされる充分に低い温度にまで膨張させる。ストリッピ
ング塔から超高純度酸素流れを生成物として取り出すた
めの手段が組み込まれている。
【００１２】本発明は、従来技術とは対照的に３つ（４
つの代わりに）の塔を使用して超高純度酸素生成物を加
圧状態にて生成させる。従来技術と異なり、圧縮粗製酸
素流れを精留して、最終生成物から炭化水素を取り除
く。次いでストリッピング塔（低圧にて作動する）によ
り生成物からアルゴンと窒素を分離して、超高純度酸素
生成物を生成させる。本発明の他の特長は、粗製液体酸
素が精留塔中の塔オーバーヘッドを凝縮させ、且つスト
リッピング塔中の超高純度酸素を気化させるよう作用す
る点である。こうした配置構成により、本発明にしたが
って造り上げられるプラントにおいては配管が単純化さ
れる。本発明のさらに他の利点は、本発明にプラントで
は、粗製液体酸素流れをヘッド凝縮器における冷却剤と
して作用させた後に、窒素生成塔中に再循環させるため
に、粗製液体酸素流れの再圧縮を利用する窒素発生器と
統合化できるという点である。このような窒素生成スキ
ームの例を米国特許第４,９６６,００２号に見いだすこ
とができる。
【００１３】本明細書は、発明者らが発明であるとみな
す主題を明確に指摘している特許請求の範囲にて結論を
明記しているが、添付図面を参照しつつ考察すれば本発
明の理解がより深まるものと思われる。
【００１４】図面を参照すると、図１に高純度ガス状窒
素生成物と超高純度液体酸素生成物とを生成するよう設
計された空気分離プラント１が示されている。本発明
は、空気分離プラント１より低い純度にて窒素を生成す
るよう設計された窒素発生器に対しても同等の適用性を
有する、という点を指摘しておかなければならない。図
面に示すように、濾過器１０にて空気を濾過し、そして
圧縮機１２で圧縮する。アフタークーラー１４によって
圧縮熱を除去し、次いで予備精製ユニット１６にて空気
を処理して先ず二酸化炭素と水蒸気を除去する。メイン
熱交換器１８中で空気をその精留に適した温度に冷却
し、図示の実施態様においては空気をある程度液化して
空気流れ２０にしている。蒸留塔２４により、空気を酸
素高含量フラクション（サンプまたは蒸留塔２４の底部
区域２６に溜まる）と高純度窒素高含量フラクション
（塔オーバーヘッドとして蒸留塔２４の頂部区域２８に
溜まる）とに分ける。
【００１５】窒素高含量フラクションを含んだ窒素高含
量流れ３２が、蒸留塔２４のサンプ２６に溜まった酸素
高含量フラクションを含んだ冷却剤流れ３３との間接的
な熱交換により凝縮されるよう、第１のヘッド凝縮器３
０が蒸留塔２４に連結されている。これによって凝縮窒
素高含量流れ３４を形成させ、蒸留塔２４の頂部区域２
８に還流物として導入する。窒素高含量流れ３２の一部
をガス状窒素生成物流れ３６（メイン熱交換器１８にお
いて充分に加温される）として取り出すことができる。
適切なケースにおいては、凝縮窒素高含量流れ３４の一
部から液体窒素生成物流れを形成させることもできる。
この点に関して、本明細書で使用している“高純度窒
素”とは、酸素含量が約１００ppb（容量）未満という
純度を有する窒素を意味している。
【００１６】冷却剤流れ３３は、蒸留塔２４の底部区域
２６から抜き取られる粗製酸素流れ３８から一部が形成
される。粗製酸素流れ３８の一部を、第１のヘッド凝縮
器３０中にて窒素高含量流れ３２を凝縮させるに足る充
分に低い温度にまで弁膨張させるための（すなわち冷却
剤流れ３３を生成させるための）膨張弁４０が組み込ま
れている。気化した粗製液体酸素である気化冷却剤流れ
４２が形成される。気化冷却剤流れ４２の一部を、再循
環圧縮機４４中にて蒸留塔２４の塔圧力に再圧縮する。
この圧縮された冷却剤が圧縮粗製酸素流れ４６を形成す
る。圧縮粗製酸素流れ４６が、蒸留塔２４が作動する精
留温度にまで冷却されるよう、再循環圧縮機は、メイン
熱交換器１８と第１のヘッド凝縮器３０との間に連結さ
れている。圧縮粗製酸素流れ４６の一部４７が蒸留塔２
４の底部区域２６に導入されるよう、蒸留塔２４がメイ
ン熱交換器１８に連結されている。
【００１７】メイン熱交換器１８中で冷却された後に、
圧縮粗製酸素流れ４６の残部から形成される第１の補助
流れ５０を受け入れるよう、精留塔４８もメイン熱交換
器１８に連結されている。精留塔４８は、実質的に炭化
水素非含有の塔オーバーヘッドと塔底液としての液体フ
ラクションを生成するために、第１の補助流れ５０中に
含まれている粗製酸素を精留するよう設計されている。
塔底液には炭化水素が濃縮している。通常、第１の補助
流れ５０は約４５容量％の酸素を含有しており、残りは
窒素、アルゴン、およびより高沸点の不純物（例えばメ
タン、クリプトン、およびキセノンなど）で構成されて
いる。これらの高沸点不純物は、第１の補助流れ５０中
に約１０ppm の濃度にて含まれている。精留後、塔オー
バーヘッドは、酸素の含有量が約３０容量％、メタンが
０.１ppb 未満、アルゴンが１.５容量％、残りが窒素で
ある。
【００１８】粗製酸素流れ３８の一部を含んだ第２の補
助流れ５２を形成させる。第２の補助流れ５２を受け入
れるための、また第２の補助流れ５２と炭化水素非含有
流れ５６（実質的に炭化水素を含まない塔オーバーヘッ
ドから構成される）との間で間接的に熱を交換させるた
めの第２のヘッド凝縮器５４が精留塔４８に連結されて
いる。第２のヘッド凝縮器５４は炭化水素非含有流れ５
６を凝縮させるよう、また炭化水素非含有流れ５６の一
部を精留塔４８に還流流れ５８として戻すよう作用す
る。
【００１９】第２のヘッド凝縮器５４中で炭化水素非含
有流れ５６を凝縮させた後にその一部６２を受け入れる
ためのストリッピング塔６０が、第２のヘッド凝縮器５
４に連結されている。ストリッピング塔６０は、炭化水
素非含有流れ５６の他の一部からアルゴンと窒素をスト
リッピングして、超高純度酸素を塔底液として生成する
よう設計されている。炭化水素非含有流れの“他の部分
６２”を低圧に弁膨張させるための膨張弁６４が、スト
リッピング塔６０と第２のヘッド凝縮器５４との間に配
置されている。この低圧によりストリッピング塔６０は
充分に低い圧力にて作動し、これにより酸素からアルゴ
ンと窒素を一緒に分離するのが容易となって超高純度液
体酸素が得られる。第２の補助流れが炭化水素非含有流
れ５６を凝縮させるよう作用した後に、超高純度酸素の
一部を第２の補助流れ５２の一部で気化させるための熱
交換器または再沸器６６が第２のヘッド凝縮器５４とス
トリッピング塔６０に連結されている。これによって、
ストリッピング塔中にボイルアップを生成させるための
超高純度液体酸素の気化と、第２の補助流れ５２の一部
の凝縮が引き起こされる。
【００２０】精留塔４８の液体フラクションの流れと第
２の補助流れ５２の一部を、それぞれ膨張弁６８と６９
で弁膨張させ、これらを合わせて合流流れ７０を形成さ
せる。弁４０による膨張後における粗製酸素流れ３８の
圧力を有する合流流れ７０を、第２の補助流れ５２の形
成後に残っている粗製酸素流れ３８の残部と合流させ
る。この合流により冷却剤流れ３３が得られる。
【００２１】第２の補助流れ５２の全部が、ストリッピ
ング塔６０中で超高純度液体酸素を沸騰させるのに必要
というわけではない。したがって、第２のヘッド凝縮器
５４より下流の第２の補助流れ５２からバイパス流れ７
２を抜き取り、冷却剤流れ３３と（その気化後に）合流
させて気化冷却剤流れ４２を形成させることができる。
圧力の減少は膨張弁７４によって行う。しかしながらこ
の操作は任意であって、第２の補助流れ５２の全部を使
用して、ストリッピング塔６０中で超高純度液体酸素を
沸騰させてもよい。
【００２２】空気分離プラント１に冷却ポテンシャルを
供給するために、またこれによって熱放散損失と温端の
熱交換器損失とをバランスさせるために、気化冷却剤流
れ４２のさらに他の部分から第３の補助流れ７６を形成
させる。第３の補助流れ７６はある程度加温するのが好
ましく（すなわち、メイン熱交換器１８の冷端温度と温
端温度との間の温度に加温）、次いでターボエキスパン
ダー７８において膨張させて冷却ポテンシャルを生成さ
せる。図面からわかるように、再循環圧縮機４４に対す
るターボ膨張によってなされる仕事の少なくとも一部が
使用できるよう、ターボエキスパンダー７８が再循環圧
縮機４４に連結されている。ストリッピング塔６０中に
生成される塔オーバーヘッド（メイン中にアルゴンと窒
素を含有）をターボ膨張流れ８０と合流させて廃棄窒素
流れ８２を生成させ、これをメイン熱交換器１８中にて
メイン熱交換器１８の温端の温度にまで充分に加温す
る。
【００２３】ストリッピング塔６０中に生成される超高
純度液体酸素は、酸素、約３容量ppb 未満の炭化水素
（例えばメタン、アセチレン、プロパン、およびプロピ
レン）、約５０容量ppb 未満のアルゴン、および約１容
量ppb 未満の窒素を含有する。熱交換器６６を通ってス
トリッピング塔６０に対するボイルアップを供給する循
環ボイルアップ流れ８６の一部から、超高純度流れを生
成物流れ８４として抜き取ることができる。説明するま
でもないが、高純度酸素がガス状生成物として要求され
る場合は、生成物流れの全部または一部を別個の気化器
に通して気化させてもよいし、あるいはストリッピング
塔６０から蒸気として抜き取り、これをメイン熱交換器
１８に通してもよい。
【００２４】好ましい実施態様に関して本発明を説明し
てきたが、当業者にとっては、本発明の精神と範囲を逸
脱することなく多くの変形、付加形、および簡略形が可
能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法にしたがって運転される空気分離
プラントの概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・エイ・モステロ アメリカ合衆国ニュージャージー州08876, サマーヴィル，リヒル・アベニュー 165

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ） 蒸留塔内にて低温精留プロセス
    により空気を酸素高含量フラクションと窒素高含量フラ
    クションに分ける工程、このとき前記低温精留プロセス
    が、 i） 前記酸素高含量フラクションを含む弁膨張冷却剤
    流れを形成させる工程、 ii） 前記窒素高含量フラクションを含む窒素高含量流
    れを、前記弁膨張冷却剤流れと前記窒素高含量流れとの
    間で間接的に熱を交換させることによって凝縮させ、こ
    れによって気化冷却剤流れを形成させ、前記窒素高含量
    流れの少なくとも一部を前記蒸留塔に還流する工程、 iii） 前記気化冷却剤流れの少なくとも一部を前記蒸
    留塔の塔圧力に圧縮して、圧縮粗製酸素流れを形成させ
    る工程、および iv） 前記圧縮粗製酸素流れを冷却し、前記圧縮粗製酸
    素流れの前記一部を前記蒸留塔に導入する工程を含む； （ｂ） 前記圧縮粗製酸素流れの残部から、その冷却後
    に第１の補助流れを形成させる工程； （ｃ） 前記第１の補助流れを精留塔中で精留して、前
    記精留塔中に、実質的に炭化水素を含有しない塔オーバ
    ーヘッドと、炭化水素を含むより高沸点の不純物が濃縮
    された塔底液としての液体フラクションとを生成させる
    工程； （ｄ） 前記酸素高含量フラクションを含んだ粗製酸素
    流れの一部から第２の補助流れを形成させる工程； （ｅ） 前記の実質的に炭化水素を含有しない塔オーバ
    ーヘッドから炭化水素非含有流れを形成させる工程； （ｆ） 前記第２の補助流れと前記炭化水素非含有流れ
    との間で間接的に熱を交換させ、これによって前記炭化
    水素非含有流れを凝縮させる工程； （ｇ） 前記炭化水素非含有流れの一部を前記精留塔に
    還流し、そして前記炭化水素非含有流れの別の部分から
    アルゴンと窒素をストリッピングして、前記超高純度酸
    素を塔底液として生成させるよう、前記炭化水素非含有
    流れの別の部分をストリッピング塔に導入する工程； （ｈ） 前記超高純度酸素の一部を前記第２の補助流れ
    の少なくとも一部で気化させて前記ストリッピング塔中
    にボイルアップを生成させ、前記精留塔の前記液体フラ
    クションの流れと前記第２の補助流れの少なくとも一部
    とを合わせて合流流れを生成させ、そして前記合流流れ
    と前記粗製酸素流れの残部とを合わせて、これによって
    前記冷却剤流れを形成させる工程；および （ｉ） 前記ストリッピング塔から超高純度酸素流れを
    生成物として取り出す工程；を含む超高純度酸素の製造
    方法。
  2. 【請求項２】 前記気化冷却剤流れの一部を前記蒸留塔
    の温度にて圧縮する、請求項１記載の製造方法。
  3. 【請求項３】 （ａ） 前記気化冷却剤流れのさらに別
    の部分から第３の補助流れを形成させる工程； （ｂ） 前記第３の補助流れを仕事の遂行を伴って膨張
    させて、前記低温精留プロセスを冷却する工程；および （ｃ） 膨張仕事の少なくとも一部を前記気化冷却剤流
    れの圧縮に使用する工程；をさらに含む、請求項１また
    は２に記載の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記空気を圧縮し、精製し、そしてその
    精留に適した温度に冷却し；前記窒素高含量流れの一部
    を、凝縮させた後に生成物流れにし；前記ストリッピン
    グ塔中に生成される塔オーバーヘッドから廃棄物流れを
    形成させ；そして前記空気および前記圧縮粗製酸素流れ
    の少なくとも一部を、前記生成物流れ、前記廃棄物流
    れ、および前記第３の補助流れとの間接的な熱交換によ
    って冷却する；請求項３記載の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記窒素高含量フラクションが高純度と
    なるように前記空気を分離する、請求項４記載の製造方
    法。
  6. 【請求項６】 （ａ） 圧縮・精製した空気をその精留
    に適した温度に冷却するためのメイン熱交換手段； （ｂ） 前記圧縮・精製空気を酸素高含量フラクション
    と窒素高含量フラクションに分離するための、前記メイ
    ン熱交換手段に連結された蒸留塔； （ｃ） 前記窒素高含量フラクションを含んだ窒素高含
    量流れが前記酸素高含量フラクションを含んだ冷却剤流
    れとの間接的な熱交換により凝縮され、これによって気
    化冷却剤流れが形成されるよう、また前記蒸留塔に前記
    窒素高含量流れの少なくとも一部が還流されるよう、前
    記蒸留塔に連結された第１のヘッド凝縮器； （ｄ） 前記気化冷却剤流れの少なくとも一部が前記蒸
    留塔の塔圧力に圧縮され、これによって圧縮粗製酸素流
    れが形成され、次いでこれが前記温度に冷却されるよ
    う、前記メイン熱交換手段と前記第１のヘッド凝縮器と
    の間に連結された再循環圧縮機； （ｅ） 精留塔、 このとき前記圧縮粗製酸素流れの一部が前記蒸留塔に戻
    り、前記粗製酸素流れの残部から形成される第１の補助
    流れが前記精留塔に導入されるよう、前記蒸留塔と前記
    精留塔が前記メイン熱交換手段に連結されており、 前記精留塔が前記第１の補助流れ中に含まれている前記
    酸素高含量フラクションを精留するように設計されてい
    て、これにより実質的に炭化水素を含まない塔オーバー
    ヘッドと、炭化水素を含むより高沸点の不純物が濃縮さ
    れた塔底液としての液体フラクションとが生成する； （ｆ） 前記酸素高含量フラクションを含んだ粗製酸素
    流れの一部から形成される第２の補助流れを受け入れる
    ための、また前記炭化水素非含有の塔オーバーヘッドを
    含んだ炭化水素非含有流れと前記第２の補助流れとの間
    で熱を間接的に交換させて、これにより前記炭化水素非
    含有流れを凝縮させ、前記炭化水素非含有流れの一部を
    前記精留塔に還流物として戻すための、前記精留塔に連
    結された第２のヘッド凝縮器； （ｇ） 前記炭化水素非含有流れの別の部分をその凝縮
    後に受け入れるための、前記第２のヘッド凝縮器に連結
    されたストリッピング塔、 このとき前記ストリッピング塔は、前記別の炭化水素非
    含有流れからアルゴンと窒素をストリッピングして前記
    超高純度酸素を塔底液として生成するよう設計されてい
    る； （ｈ） 前記別の炭化水素非含有流れからのアルゴンと
    窒素のストリッピングを容易にするための、前記ストリ
    ッピング塔と前記第２のヘッド凝縮器との間に配置され
    た膨張弁； （ｉ） 前記炭化水素非含有流れを凝縮させた後に、前
    記超高純度酸素の一部を前記第２の補助流れの少なくと
    も一部で気化させて前記ストリッピング塔中にボイルア
    ップを生成させるための、前記第２のヘッド凝縮器と前
    記ストリッピング塔に連結された熱交換器；このとき前
    記精留塔と前記熱交換器は、前記精留塔の前記液体フラ
    クションの流れと前記第２の補助流れの前記少なくとも
    一部とを合わせて、これによって合流流れが得られるよ
    うに連結されている； （ｊ） 前記粗製酸素流れの残部と前記合流流れとを合
    わせて、これによって前記冷却剤流れを形成させるため
    の、また前記冷却剤流れを、前記窒素高含量流れを凝縮
    させるのに必要な充分に低い温度にまで膨張させるため
    の手段；および （ｋ） 前記ストリッピング塔から超高純度酸素流れを
    生成物として取り出すための手段；を含んだ空気分離プ
    ラントを含む、超高純度酸素生成物を製造するための装
    置。
  7. 【請求項７】 前記気化冷却剤流れの一部が前記蒸留塔
    の温度にて圧縮されるよう、前記再循環圧縮機が前記メ
    イン熱交換器に連結されている、請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記気化冷却剤流れのさらに別の部分か
    ら形成されるある程度加温された第３の補助流れを仕事
    の遂行を伴って膨張させて、これにより前記低温精留プ
    ロセスを冷却するためのエンジン膨張手段をさらに含
    み、このとき前記エンジン膨張手段は、膨張仕事の少な
    くとも一部が前記粗製酸素流れの圧縮に使用されるよ
    う、前記再循環圧縮機に連結されている、請求項６また
    は７に記載の装置。
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