JPH10153384A - 超高純度液体酸素の製造方法 - Google Patents
超高純度液体酸素の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 標準グレードの液体酸素から超高純度の液体
酸素を製造する一方で、精製装置へ送る前に気化させな
くてはならない液体窒素の寒冷を利用する方法を提供す
る。 【解決手段】 超高純度気体窒素の原料となる昇圧した
液体窒素を気化させた高圧の気体窒素流９を高純度液体
酸素ユニット52の少なくとも一つの塔底リボイラー／コ
ンデンサー12、13へ導入してこのユニット52に熱を供給
し、そして窒素凝縮液流を作る。窒素凝縮液流を少なく
とも一つの塔頂リボイラー／コンデンサー16へ導入して
凝縮熱負荷（寒冷）を供給し、そして減圧した気体窒素
流17として窒素精製ユニットへ送る。標準グレードの液
体酸素１をユニット52に導入して、超高純度液体酸素
８、アルゴンに富んだ廃棄流７、炭化水素に富んだ廃棄
流３を抜き出す。
酸素を製造する一方で、精製装置へ送る前に気化させな
くてはならない液体窒素の寒冷を利用する方法を提供す
る。 【解決手段】 超高純度気体窒素の原料となる昇圧した
液体窒素を気化させた高圧の気体窒素流９を高純度液体
酸素ユニット52の少なくとも一つの塔底リボイラー／コ
ンデンサー12、13へ導入してこのユニット52に熱を供給
し、そして窒素凝縮液流を作る。窒素凝縮液流を少なく
とも一つの塔頂リボイラー／コンデンサー16へ導入して
凝縮熱負荷（寒冷）を供給し、そして減圧した気体窒素
流17として窒素精製ユニットへ送る。標準グレードの液
体酸素１をユニット52に導入して、超高純度液体酸素
８、アルゴンに富んだ廃棄流７、炭化水素に富んだ廃棄
流３を抜き出す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、標準グレードの液
体酸素から超高純度の液体酸素を生産することに関す
る。
体酸素から超高純度の液体酸素を生産することに関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】産業界
では、液化大気ガス、例えば酸素、窒素、アルゴン等が
ますます使用されており、様々な工業プロセスのために
低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ）の利用可能性を提供してい
る。とりわけエレクトロニクス産業では、超高純度ガス
に対する需要が増加している。往々にして、エレクトロ
ニクス産業用に新しい超高純度ガス工場を建設するのに
必要とされる時間は望ましくないほど長い。従って、相
対的により大きな装置と容易に組み合わせることができ
且つ相応な効率で超高純度ガスを生産することができ
る、予め組み立てられた運搬可能な装置として定義され
る、予め組み立てられた可搬式「スキッド」が必要とさ
れている。
では、液化大気ガス、例えば酸素、窒素、アルゴン等が
ますます使用されており、様々な工業プロセスのために
低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ）の利用可能性を提供してい
る。とりわけエレクトロニクス産業では、超高純度ガス
に対する需要が増加している。往々にして、エレクトロ
ニクス産業用に新しい超高純度ガス工場を建設するのに
必要とされる時間は望ましくないほど長い。従って、相
対的により大きな装置と容易に組み合わせることができ
且つ相応な効率で超高純度ガスを生産することができ
る、予め組み立てられた運搬可能な装置として定義され
る、予め組み立てられた可搬式「スキッド」が必要とさ
れている。
【０００３】超高純度酸素を製造するのにはいくつかの
方法が知られている。いくつかの方法は、標準グレード
の酸素の精製によるのではなく空気の低温精留によって
超高純度酸素を（そして時によっては窒素も）製造する
ようにされている。例えば、米国特許第４５６０３９７
号、同第４６１５７１６号、同第４９７７７４６号、同
第５０４９１７３号及び同第５１９５３２４号各明細書
にこれらのタイプのプロセスが開示されている。空気の
直接の精留による超高純度液体酸素の製造は、標準グレ
ードの液体酸素を生産し続いて標準グレードの液体酸素
を蒸留して超高純度液体酸素を生産するのよりも消費す
るエネルギーが少ない。
方法が知られている。いくつかの方法は、標準グレード
の酸素の精製によるのではなく空気の低温精留によって
超高純度酸素を（そして時によっては窒素も）製造する
ようにされている。例えば、米国特許第４５６０３９７
号、同第４６１５７１６号、同第４９７７７４６号、同
第５０４９１７３号及び同第５１９５３２４号各明細書
にこれらのタイプのプロセスが開示されている。空気の
直接の精留による超高純度液体酸素の製造は、標準グレ
ードの液体酸素を生産し続いて標準グレードの液体酸素
を蒸留して超高純度液体酸素を生産するのよりも消費す
るエネルギーが少ない。
【０００４】状況によっては、超高純度酸素は標準グレ
ードの液体酸素の蒸留により生産される。例えば、米国
特許第３３６３４２７号明細書には標準グレードの酸素
を精製するための方法が開示されている。この方法は、
単一の蒸留塔でもって大気圧で実施される。米国特許第
４７８０１１８号明細書とフランス特許出願第２６４０
０３２号明細書には、標準グレードの酸素から超高純度
酸素を生産するための低温法が開示されている。これら
の参考文献の開示によれば、蒸留塔は、アルゴンを第一
の塔の塔頂生成物として取り出しそして残りの混合物を
第二の塔で分離して超高純度酸素と炭化水素に富んだ廃
棄流とにする「直接シーケンス（ｄｉｒｅｃｔ ｓｅｑ
ｕｅｎｃｅ）」の構成にされる。他方で、米国特許第４
８６７７７２号明細書には、重質不純物（例えば炭化水
素類）の全てを第一の塔の塔底で除去し、残りのアルゴ
ンと酸素の混合物を第二の塔で分離する、「非直接シー
ケンス（ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）」であ
るのを除いて同じ方法が開示されている。
ードの液体酸素の蒸留により生産される。例えば、米国
特許第３３６３４２７号明細書には標準グレードの酸素
を精製するための方法が開示されている。この方法は、
単一の蒸留塔でもって大気圧で実施される。米国特許第
４７８０１１８号明細書とフランス特許出願第２６４０
０３２号明細書には、標準グレードの酸素から超高純度
酸素を生産するための低温法が開示されている。これら
の参考文献の開示によれば、蒸留塔は、アルゴンを第一
の塔の塔頂生成物として取り出しそして残りの混合物を
第二の塔で分離して超高純度酸素と炭化水素に富んだ廃
棄流とにする「直接シーケンス（ｄｉｒｅｃｔ ｓｅｑ
ｕｅｎｃｅ）」の構成にされる。他方で、米国特許第４
８６７７７２号明細書には、重質不純物（例えば炭化水
素類）の全てを第一の塔の塔底で除去し、残りのアルゴ
ンと酸素の混合物を第二の塔で分離する、「非直接シー
ケンス（ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）」であ
るのを除いて同じ方法が開示されている。
【０００５】米国特許第４８６９７４１号明細書には、
超高純度酸素を製造するための方法が記載されている。
この方法は、主塔とサイドストリッパーとを含む蒸留塔
装置を利用する。再沸比と環流比を窒素の再循環により
制御する。この装置は、再循環圧縮機及び連係する熱交
換器を用いることを必要とし、これはエネルギー消費が
かなりである複雑なフローシートをもたらす。
超高純度酸素を製造するための方法が記載されている。
この方法は、主塔とサイドストリッパーとを含む蒸留塔
装置を利用する。再沸比と環流比を窒素の再循環により
制御する。この装置は、再循環圧縮機及び連係する熱交
換器を用いることを必要とし、これはエネルギー消費が
かなりである複雑なフローシートをもたらす。
【０００６】図１は、標準グレードの液体酸素から超高
純度液体酸素が得られる米国特許第４８６９７４１号明
細書の代表的方法の概略フローシートである。この方法
にはいくつかのエネルギー消費機器が含まれている。例
えば、管路１７の低圧気体窒素をほぼ周囲温度まで加温
するのに熱交換器１８が使用される。加温された気体窒
素は、次いで再循環圧縮機１９でもっと高い圧力に圧縮
される。次に、この流れを熱交換器２０で冷却水により
冷却し、それから再循環熱交換器１８で冷却して、管路
９の流れにする。この再循環圧縮機の吐出系における圧
力は、管路９の流れの圧力がリボイラー／コンデンサー
１２及び１３で窒素が凝縮するのに適切な圧力である一
方で凝縮側の流体と沸騰側の流体との必要温度差を維持
するように選ばれる。
純度液体酸素が得られる米国特許第４８６９７４１号明
細書の代表的方法の概略フローシートである。この方法
にはいくつかのエネルギー消費機器が含まれている。例
えば、管路１７の低圧気体窒素をほぼ周囲温度まで加温
するのに熱交換器１８が使用される。加温された気体窒
素は、次いで再循環圧縮機１９でもっと高い圧力に圧縮
される。次に、この流れを熱交換器２０で冷却水により
冷却し、それから再循環熱交換器１８で冷却して、管路
９の流れにする。この再循環圧縮機の吐出系における圧
力は、管路９の流れの圧力がリボイラー／コンデンサー
１２及び１３で窒素が凝縮するのに適切な圧力である一
方で凝縮側の流体と沸騰側の流体との必要温度差を維持
するように選ばれる。
【０００７】標準グレードの液体窒素から触媒法を使っ
て超高純度窒素を生産する場合には、気化のエネルギー
は標準的に周囲温度の熱、水、スチーム、あるいは電気
によって供給される。図２には、通常の周囲条件での液
体窒素気化器が示されている。この方法では、管路１０
の標準グレードの液体窒素を適当な圧力まで昇圧して管
路２０の昇圧液体窒素を作り、気化させて管路３０の気
体窒素を作り、そして触媒精製器（すなわち窒素精製ユ
ニット５４）に導入し酸素と一酸化炭素を除去して、管
路４０の超高純度窒素を得る。液体窒素の潜在的な凝縮
能力は利用されない。
て超高純度窒素を生産する場合には、気化のエネルギー
は標準的に周囲温度の熱、水、スチーム、あるいは電気
によって供給される。図２には、通常の周囲条件での液
体窒素気化器が示されている。この方法では、管路１０
の標準グレードの液体窒素を適当な圧力まで昇圧して管
路２０の昇圧液体窒素を作り、気化させて管路３０の気
体窒素を作り、そして触媒精製器（すなわち窒素精製ユ
ニット５４）に導入し酸素と一酸化炭素を除去して、管
路４０の超高純度窒素を得る。液体窒素の潜在的な凝縮
能力は利用されない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、標準グレード
の液体酸素から超高純度の液体酸素を製造する一方で、
精製装置へ送り届ける前に気化させなくてはならない液
体窒素の潜在的な凝縮能力を利用するための方法に関す
る。こうして、液体窒素の潜在的な凝縮能力は失われず
に、それどころか超高純度液体酸素蒸留プロセスを運転
するのに利用される。本発明はまた、超高純度酸素製造
装置を配備することができそして超高純度気体窒素を製
造するための装置と連結することができる可搬式のスキ
ッドを提供する。この可搬式スキッドは、タンク、蒸留
塔、及び熱交換器を含み、ポンプあるいは圧縮機を何も
含まない。
の液体酸素から超高純度の液体酸素を製造する一方で、
精製装置へ送り届ける前に気化させなくてはならない液
体窒素の潜在的な凝縮能力を利用するための方法に関す
る。こうして、液体窒素の潜在的な凝縮能力は失われず
に、それどころか超高純度液体酸素蒸留プロセスを運転
するのに利用される。本発明はまた、超高純度酸素製造
装置を配備することができそして超高純度気体窒素を製
造するための装置と連結することができる可搬式のスキ
ッドを提供する。この可搬式スキッドは、タンク、蒸留
塔、及び熱交換器を含み、ポンプあるいは圧縮機を何も
含まない。
【０００９】本発明の方法では、液体窒素源を昇圧し、
この液体窒素のうちの少なくとも一部分を気化させて高
圧の気体窒素流を作る。この高圧気体窒素流を高純度液
体酸素ユニットの少なくとも一つの塔底リボイラー／コ
ンデンサーへ導入してこのユニットに熱を供給し、そし
て窒素凝縮液流を作る。高純度液体酸素ユニットへは、
精製して超高純度液体酸素にするため標準グレードの液
体酸素も導入される。窒素凝縮液流は、高純度液体酸素
ユニットの少なくとも一つの塔頂リボイラー／コンデン
サーへ導入されてこのユニットへ凝縮熱負荷（すなわち
寒冷）を供給し、そして減圧した気体窒素流を作り、こ
れは精製して超高純度気体窒素とするため窒素精製ユニ
ットへ送られる。高純度液体酸素ユニットからは、
（ａ）超高純度液体酸素、（ｂ）アルゴンに富んだ廃棄
流、そして（ｃ）炭化水素に富んだ廃棄流が抜き出され
る。
この液体窒素のうちの少なくとも一部分を気化させて高
圧の気体窒素流を作る。この高圧気体窒素流を高純度液
体酸素ユニットの少なくとも一つの塔底リボイラー／コ
ンデンサーへ導入してこのユニットに熱を供給し、そし
て窒素凝縮液流を作る。高純度液体酸素ユニットへは、
精製して超高純度液体酸素にするため標準グレードの液
体酸素も導入される。窒素凝縮液流は、高純度液体酸素
ユニットの少なくとも一つの塔頂リボイラー／コンデン
サーへ導入されてこのユニットへ凝縮熱負荷（すなわち
寒冷）を供給し、そして減圧した気体窒素流を作り、こ
れは精製して超高純度気体窒素とするため窒素精製ユニ
ットへ送られる。高純度液体酸素ユニットからは、
（ａ）超高純度液体酸素、（ｂ）アルゴンに富んだ廃棄
流、そして（ｃ）炭化水素に富んだ廃棄流が抜き出され
る。
【００１０】本発明の好ましい態様によれば、液体窒素
（最初の液体窒素源からの）のうちの一部分のみを気化
させる。液体窒素の残りの部分は窒素凝縮液と一緒にし
て合流した流れを作り、これを高純度液体酸素ユニット
の塔頂リボイラー／コンデンサーへ導入する。
（最初の液体窒素源からの）のうちの一部分のみを気化
させる。液体窒素の残りの部分は窒素凝縮液と一緒にし
て合流した流れを作り、これを高純度液体酸素ユニット
の塔頂リボイラー／コンデンサーへ導入する。
【００１１】高純度液体酸素ユニットは、少なくとも一
つの蒸留塔を含み、既知のいくつかの配置構成のいずれ
に配置してもよい。高純度液体酸素ユニットは、標準グ
レードの液体酸素から炭化水素に富んだ廃棄流とアルゴ
ンに富んだ廃棄流とを分離して超高純度液体酸素を製造
することができなくてはならない。
つの蒸留塔を含み、既知のいくつかの配置構成のいずれ
に配置してもよい。高純度液体酸素ユニットは、標準グ
レードの液体酸素から炭化水素に富んだ廃棄流とアルゴ
ンに富んだ廃棄流とを分離して超高純度液体酸素を製造
することができなくてはならない。
【００１２】上述の全般的な説明も以下の詳しい説明も
本発明の典型例であって、限定するものでないことを理
解すべきである。本発明は、添付の図面に関連して読め
ば以下の詳しい説明から最もよく理解される。
本発明の典型例であって、限定するものでないことを理
解すべきである。本発明は、添付の図面に関連して読め
ば以下の詳しい説明から最もよく理解される。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は、液体窒素精製プロセス
において液体窒素により供給される凝縮熱負荷を利用し
て、高純度液体酸素ユニットにおいて標準グレードの液
体酸素から超高純度液体酸素を製造するための方法に関
する。標準グレードの液体酸素は、約９９．５モル％の
酸素、０．５モル％のアルゴン（これは酸素より揮発性
である）、そして微量（約４０ｐｐｍ）の炭化水素類
（これらは酸素ほど揮発性でない）を含有している。本
発明にあっては、この三元混合物を分離するのに適した
いずれの既知の蒸留塔の組み合わせ（シーケンス）を使
用してもよい。三元混合物を分離するための蒸留塔の組
み合わせのいくつかをまとめたものを、Ｓｅｐａｒａｔ
ｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ， Ｃ．Ｊ．Ｋｉｎｇ，
ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｂｏｏｋ Ｃｏ．， Ｎｅｗ
Ｙｏｒｋ １９８０， ｐ７１１に見ることができ
る。
において液体窒素により供給される凝縮熱負荷を利用し
て、高純度液体酸素ユニットにおいて標準グレードの液
体酸素から超高純度液体酸素を製造するための方法に関
する。標準グレードの液体酸素は、約９９．５モル％の
酸素、０．５モル％のアルゴン（これは酸素より揮発性
である）、そして微量（約４０ｐｐｍ）の炭化水素類
（これらは酸素ほど揮発性でない）を含有している。本
発明にあっては、この三元混合物を分離するのに適した
いずれの既知の蒸留塔の組み合わせ（シーケンス）を使
用してもよい。三元混合物を分離するための蒸留塔の組
み合わせのいくつかをまとめたものを、Ｓｅｐａｒａｔ
ｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ， Ｃ．Ｊ．Ｋｉｎｇ，
ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｂｏｏｋ Ｃｏ．， Ｎｅｗ
Ｙｏｒｋ １９８０， ｐ７１１に見ることができ
る。
【００１４】ここで、同様の参照番号は同様の構成要素
を指し示している添付の図面を参照することにする。図
３は、本発明の一般的な概略フローシートを示してお
り、高純度液体酸素ユニット５２の種々の態様の詳細は
図４〜９に示されている。図３に示したように、液体窒
素源を窒素精製ユニットに送るために精製窒素が必要と
される圧力より高い圧力まで昇圧する。具体的に言え
ば、管路１０の液体窒素流をポンプで昇圧して管路２０
の高圧液体窒素流にする。管路２０の流れのうちの少な
くとも一部分を気化させて管路９の高圧気体窒素流を作
り、そしてこれを高純度液体酸素ユニット５２へ送る。
任意的に、管路２０の液体窒素流の全部を気化させず
に、残りの部分、すなわち管路１５の液体窒素流を高純
度液体酸素ユニット５２へ異なる箇所で導入して、何ら
かの寒冷を供給する。高純度液体酸素ユニット５２へ送
られる気体窒素に対する液体窒素の比は、高純度液体酸
素ユニット５２への熱の漏れのレベルに依存する。熱の
漏れがより多い場合には、より多くの凝縮用熱負荷が必
要とされて、そのため比較的より多量の液体窒素が必要
とされよう。高純度液体酸素ユニット５２から抜き出さ
れる流れには、図３に示されたとおりに、管路３３の少
なくとも一つの廃棄流（炭化水素類とアルゴンを含む）
と管路３８の超高純度液体酸素生成物流が含まれる。
を指し示している添付の図面を参照することにする。図
３は、本発明の一般的な概略フローシートを示してお
り、高純度液体酸素ユニット５２の種々の態様の詳細は
図４〜９に示されている。図３に示したように、液体窒
素源を窒素精製ユニットに送るために精製窒素が必要と
される圧力より高い圧力まで昇圧する。具体的に言え
ば、管路１０の液体窒素流をポンプで昇圧して管路２０
の高圧液体窒素流にする。管路２０の流れのうちの少な
くとも一部分を気化させて管路９の高圧気体窒素流を作
り、そしてこれを高純度液体酸素ユニット５２へ送る。
任意的に、管路２０の液体窒素流の全部を気化させず
に、残りの部分、すなわち管路１５の液体窒素流を高純
度液体酸素ユニット５２へ異なる箇所で導入して、何ら
かの寒冷を供給する。高純度液体酸素ユニット５２へ送
られる気体窒素に対する液体窒素の比は、高純度液体酸
素ユニット５２への熱の漏れのレベルに依存する。熱の
漏れがより多い場合には、より多くの凝縮用熱負荷が必
要とされて、そのため比較的より多量の液体窒素が必要
とされよう。高純度液体酸素ユニット５２から抜き出さ
れる流れには、図３に示されたとおりに、管路３３の少
なくとも一つの廃棄流（炭化水素類とアルゴンを含む）
と管路３８の超高純度液体酸素生成物流が含まれる。
【００１５】一般に、高純度液体酸素ユニット５２（図
４〜９において詳しく示される）においては、管路９の
高圧気体窒素流を少なくとも一つの塔底リボイラー／コ
ンデンサーで凝縮させてユニットの蒸留塔のために必要
な熱を提供する。塔底リボイラー／コンデンサーにおい
て熱を放出することにより、高圧気体窒素は凝縮する。
次いで、この凝縮した窒素を減圧して、高純度液体酸素
ユニット５２の蒸留塔へ必要な凝縮用熱負荷を供給する
ため少なくとも一つの塔頂リボイラー／コンデンサーへ
送る。蒸留塔への必要とされるいずれの還流も、塔頂リ
ボイラー／コンデンサーへ送られた液体窒素により発生
される。塔頂リボイラー／コンデンサーにおいて熱を受
け取ることにより、液体窒素は気化して管路１７の減圧
気体窒素流となる。蒸留塔の圧力は、管路１７の気化し
た窒素流が窒素精製ユニット５４から出てくる管路４０
の精製窒素の圧力よりわずかに高い圧力になるよう調整
される。詳しく言えば、高純度液体酸素ユニット５２を
出て行く管路１７の気化した窒素の圧力は図２の管路３
０の流れと同じになろう。気化した窒素の全部の流れが
窒素精製ユニット５４へ直接送られる（図３に示したよ
うに）ので、本発明の方法は再循環窒素を少しも使用せ
ず、従って連係した圧縮機又は熱交換器を必要としな
い。
４〜９において詳しく示される）においては、管路９の
高圧気体窒素流を少なくとも一つの塔底リボイラー／コ
ンデンサーで凝縮させてユニットの蒸留塔のために必要
な熱を提供する。塔底リボイラー／コンデンサーにおい
て熱を放出することにより、高圧気体窒素は凝縮する。
次いで、この凝縮した窒素を減圧して、高純度液体酸素
ユニット５２の蒸留塔へ必要な凝縮用熱負荷を供給する
ため少なくとも一つの塔頂リボイラー／コンデンサーへ
送る。蒸留塔への必要とされるいずれの還流も、塔頂リ
ボイラー／コンデンサーへ送られた液体窒素により発生
される。塔頂リボイラー／コンデンサーにおいて熱を受
け取ることにより、液体窒素は気化して管路１７の減圧
気体窒素流となる。蒸留塔の圧力は、管路１７の気化し
た窒素流が窒素精製ユニット５４から出てくる管路４０
の精製窒素の圧力よりわずかに高い圧力になるよう調整
される。詳しく言えば、高純度液体酸素ユニット５２を
出て行く管路１７の気化した窒素の圧力は図２の管路３
０の流れと同じになろう。気化した窒素の全部の流れが
窒素精製ユニット５４へ直接送られる（図３に示したよ
うに）ので、本発明の方法は再循環窒素を少しも使用せ
ず、従って連係した圧縮機又は熱交換器を必要としな
い。
【００１６】図４に示した高純度液体酸素ユニット５２
の説明に移ると、この態様にはサイドストリッパーを備
えた蒸留塔が含まれている。具体的に言えば、標準グレ
ードの液体酸素を管路１の供給原料として第一の蒸留塔
２（すなわちストリッパー）へ導入して、そこでこの原
料の液体酸素を炭化水素に富んだ廃棄流３と管路４のア
ルゴン及び酸素を含有している塔頂蒸気流とに分離す
る。管路４の流れは実質的に炭化水素を含まない。次
に、管路４の塔頂蒸気流を第二の蒸留塔６へ導入して、
そこでそれをアルゴンに富んだ管路７の廃棄流と、第二
の蒸留塔６から塔底生成物として抜き出される管路８の
超高純度液体酸素とに分離する。図４に示した態様で
は、第二の蒸留塔６から管路５の液体サイドプロダクト
を抜き出しそしてこの液体サイドプロダクトを第一の蒸
留塔２の塔頂部へ導入して、第一の蒸留塔２へ還流を供
給する。
の説明に移ると、この態様にはサイドストリッパーを備
えた蒸留塔が含まれている。具体的に言えば、標準グレ
ードの液体酸素を管路１の供給原料として第一の蒸留塔
２（すなわちストリッパー）へ導入して、そこでこの原
料の液体酸素を炭化水素に富んだ廃棄流３と管路４のア
ルゴン及び酸素を含有している塔頂蒸気流とに分離す
る。管路４の流れは実質的に炭化水素を含まない。次
に、管路４の塔頂蒸気流を第二の蒸留塔６へ導入して、
そこでそれをアルゴンに富んだ管路７の廃棄流と、第二
の蒸留塔６から塔底生成物として抜き出される管路８の
超高純度液体酸素とに分離する。図４に示した態様で
は、第二の蒸留塔６から管路５の液体サイドプロダクト
を抜き出しそしてこの液体サイドプロダクトを第一の蒸
留塔２の塔頂部へ導入して、第一の蒸留塔２へ還流を供
給する。
【００１７】管路９の昇圧した窒素蒸気を管路１０と１
１の二つの流れに分割し、それぞれ塔底リボイラー／コ
ンデンサー１２と１３で凝縮させる。これらの流れは蒸
留塔２と６へ必要な熱を供給する。窒素凝縮液流をまと
めて単一の流れにし、これを等エンタルピーのジュール
−トムソン（ＪＴ）弁１４を通して減圧し、そして管路
１５で導入される任意の補充液体窒素と一緒に、蒸留塔
６の塔頂に位置する塔頂リボイラー／コンデンサー１６
において冷却媒体として使用する。次いで、管路１７の
減圧気体窒素流を、図３に示したように窒素精製ユニッ
ト５４で精製する。必要ならば、管路１７の窒素流から
適当な熱交換器で寒冷を回収することができる。塔頂リ
ボイラー／コンデンサー１６における液体窒素からの寒
冷は、塔６からのアルゴンに富んだ塔頂蒸気を凝縮させ
るのと分離のために必要な還流を供給するのに利用でき
る。管路７の廃棄流は、好ましくは、寒冷を節約するた
め蒸気として抜き出される。図面の全てにおいて塔頂及
び塔底のリボイラー／コンデンサーはそれぞれの塔内に
入れられるものとして示されてはいるが、これらのリボ
イラー／コンデンサーは、塔内に入れるかあるいは塔の
近くに位置させるかして、塔と結びつかせることが必要
であるに過ぎない。塔と結びつかせることによって、リ
ボイラー／コンデンサーは塔と連通する。
１の二つの流れに分割し、それぞれ塔底リボイラー／コ
ンデンサー１２と１３で凝縮させる。これらの流れは蒸
留塔２と６へ必要な熱を供給する。窒素凝縮液流をまと
めて単一の流れにし、これを等エンタルピーのジュール
−トムソン（ＪＴ）弁１４を通して減圧し、そして管路
１５で導入される任意の補充液体窒素と一緒に、蒸留塔
６の塔頂に位置する塔頂リボイラー／コンデンサー１６
において冷却媒体として使用する。次いで、管路１７の
減圧気体窒素流を、図３に示したように窒素精製ユニッ
ト５４で精製する。必要ならば、管路１７の窒素流から
適当な熱交換器で寒冷を回収することができる。塔頂リ
ボイラー／コンデンサー１６における液体窒素からの寒
冷は、塔６からのアルゴンに富んだ塔頂蒸気を凝縮させ
るのと分離のために必要な還流を供給するのに利用でき
る。管路７の廃棄流は、好ましくは、寒冷を節約するた
め蒸気として抜き出される。図面の全てにおいて塔頂及
び塔底のリボイラー／コンデンサーはそれぞれの塔内に
入れられるものとして示されてはいるが、これらのリボ
イラー／コンデンサーは、塔内に入れるかあるいは塔の
近くに位置させるかして、塔と結びつかせることが必要
であるに過ぎない。塔と結びつかせることによって、リ
ボイラー／コンデンサーは塔と連通する。
【００１８】酸素、アルゴン及び炭化水素の三元混合物
を分離するための高純度液体酸素ユニット５２の種々の
の蒸留の形態のほかの例を図５〜９に示す。図５では、
管路１の標準グレードの液体酸素を「直接シーケンス」
の蒸留塔でもって分離する。この直接シーケンスの蒸留
塔によれば、一番揮発性の成分のアルゴンを第一の蒸留
塔２の塔頂生成物として、管路４７のアルゴンに富んだ
廃棄流として取り出す。次に、管路４４の第一の塔２の
塔底生成物（すなわち炭化水素と酸素を含有している塔
底流）を第二の蒸留塔６へ導入する。蒸留塔６におい
て、この炭化水素と酸素を含有している塔底流を分離し
て超高純度気体酸素と管路４３の炭化水素に富んだ廃棄
流にする。図４に示した態様におけるように、二つの塔
底リボイラー／コンデンサー１２と１３を使用する。し
かし、この場合には、各塔へ必要な還流を供給するのに
二つの塔頂リボイラー／コンデンサー１６と４１を使用
する。また、第二の蒸留塔６に結びつく塔頂リボイラー
／コンデンサー１６は高純度気体酸素を凝縮させて管路
４８の超高純度液体酸素を作るのに利用できる。
を分離するための高純度液体酸素ユニット５２の種々の
の蒸留の形態のほかの例を図５〜９に示す。図５では、
管路１の標準グレードの液体酸素を「直接シーケンス」
の蒸留塔でもって分離する。この直接シーケンスの蒸留
塔によれば、一番揮発性の成分のアルゴンを第一の蒸留
塔２の塔頂生成物として、管路４７のアルゴンに富んだ
廃棄流として取り出す。次に、管路４４の第一の塔２の
塔底生成物（すなわち炭化水素と酸素を含有している塔
底流）を第二の蒸留塔６へ導入する。蒸留塔６におい
て、この炭化水素と酸素を含有している塔底流を分離し
て超高純度気体酸素と管路４３の炭化水素に富んだ廃棄
流にする。図４に示した態様におけるように、二つの塔
底リボイラー／コンデンサー１２と１３を使用する。し
かし、この場合には、各塔へ必要な還流を供給するのに
二つの塔頂リボイラー／コンデンサー１６と４１を使用
する。また、第二の蒸留塔６に結びつく塔頂リボイラー
／コンデンサー１６は高純度気体酸素を凝縮させて管路
４８の超高純度液体酸素を作るのに利用できる。
【００１９】図６では、「非直接シーケンス」の蒸留塔
で管路１の標準グレード液体酸素を分離して、最初に炭
化水素を第一の蒸留塔２の管路３の塔底生成物として取
り出す。第一の蒸留塔２の塔頂生成物はアルゴンと酸素
を含有している塔頂蒸気流である。この装置では、各蒸
留塔２と６がそれ自身の塔底リボイラー／コンデンサー
５８と５９を有し、且つ各塔へ必要な還流を供給するた
めのそれ自身の塔頂リボイラー／コンデンサー５６と５
７を有する。具体的に言えば、第一の蒸留塔２における
アルゴンと酸素を含有している塔頂蒸気流を塔頂リボイ
ラー／コンデンサー５６において凝縮させ、この凝縮し
た塔頂流の一部分が第一の蒸留塔２へ還流として戻る。
残りの部分は管路４により第二の蒸留塔６へ送られる。
そこでこの留出液を超高純度液体酸素とアルゴンに富ん
だ塔頂蒸気とに分離する。このアルゴンに富んだ塔頂蒸
気のうちの一部分を管路７でアルゴンに富んだ廃棄流と
して抜き出し、そしてもう一方の部分を蒸留塔６の塔頂
リボイラー／コンデンサー５７で凝縮させて第二の蒸留
塔６へ還流として戻す。超高純度液体酸素は、第二の蒸
留塔６から塔底生成物として管路８でもって抜き出され
る。
で管路１の標準グレード液体酸素を分離して、最初に炭
化水素を第一の蒸留塔２の管路３の塔底生成物として取
り出す。第一の蒸留塔２の塔頂生成物はアルゴンと酸素
を含有している塔頂蒸気流である。この装置では、各蒸
留塔２と６がそれ自身の塔底リボイラー／コンデンサー
５８と５９を有し、且つ各塔へ必要な還流を供給するた
めのそれ自身の塔頂リボイラー／コンデンサー５６と５
７を有する。具体的に言えば、第一の蒸留塔２における
アルゴンと酸素を含有している塔頂蒸気流を塔頂リボイ
ラー／コンデンサー５６において凝縮させ、この凝縮し
た塔頂流の一部分が第一の蒸留塔２へ還流として戻る。
残りの部分は管路４により第二の蒸留塔６へ送られる。
そこでこの留出液を超高純度液体酸素とアルゴンに富ん
だ塔頂蒸気とに分離する。このアルゴンに富んだ塔頂蒸
気のうちの一部分を管路７でアルゴンに富んだ廃棄流と
して抜き出し、そしてもう一方の部分を蒸留塔６の塔頂
リボイラー／コンデンサー５７で凝縮させて第二の蒸留
塔６へ還流として戻す。超高純度液体酸素は、第二の蒸
留塔６から塔底生成物として管路８でもって抜き出され
る。
【００２０】図７に示した態様では、副精留器を備えた
装置を使って標準グレードの液体酸素を分離する。具体
的には、管路１の標準グレードの液体酸素を、管路３の
炭化水素に富んだ廃棄流、蒸気流、そしてアルゴンに富
んだ塔頂廃棄流に分離するため第一の蒸留塔２へ導入す
る。この装置では、第一の蒸留塔２だけが塔底リボイラ
ー／コンデンサー６３を必要とする。第一の蒸留塔２か
ら管路６５で蒸気流を抜き出し、そして精留して超高純
度の気体酸素と液体の側流（サイドストリ─ム）６４と
にするため第二の蒸留塔６へ導入する。液体の側流６４
は分離を続けるため第一の蒸留塔２へ戻す。両方の蒸留
塔とも塔頂リボイラー／コンデンサー６１と６２を含
み、蒸留塔６の塔頂リボイラー／コンデンサー６２は超
高純度気体酸素を凝縮させて超高純度液体酸素とするの
に利用することができ、超高純度液体酸素の一部は管路
６８で抜き出し、一部は還流として第二の蒸留塔６へ戻
す。リボイラー／コンデンサー６１はアルゴンに富んだ
廃棄流を凝縮させて第一の蒸留塔２へ還流を供給するの
に利用できる。管路６７のアルゴンに富んだ廃棄流は蒸
気としてかあるいは液として抜き出すことができるが、
好ましくは寒冷を節約するため蒸気として抜き出すこと
ができる。
装置を使って標準グレードの液体酸素を分離する。具体
的には、管路１の標準グレードの液体酸素を、管路３の
炭化水素に富んだ廃棄流、蒸気流、そしてアルゴンに富
んだ塔頂廃棄流に分離するため第一の蒸留塔２へ導入す
る。この装置では、第一の蒸留塔２だけが塔底リボイラ
ー／コンデンサー６３を必要とする。第一の蒸留塔２か
ら管路６５で蒸気流を抜き出し、そして精留して超高純
度の気体酸素と液体の側流（サイドストリ─ム）６４と
にするため第二の蒸留塔６へ導入する。液体の側流６４
は分離を続けるため第一の蒸留塔２へ戻す。両方の蒸留
塔とも塔頂リボイラー／コンデンサー６１と６２を含
み、蒸留塔６の塔頂リボイラー／コンデンサー６２は超
高純度気体酸素を凝縮させて超高純度液体酸素とするの
に利用することができ、超高純度液体酸素の一部は管路
６８で抜き出し、一部は還流として第二の蒸留塔６へ戻
す。リボイラー／コンデンサー６１はアルゴンに富んだ
廃棄流を凝縮させて第一の蒸留塔２へ還流を供給するの
に利用できる。管路６７のアルゴンに富んだ廃棄流は蒸
気としてかあるいは液として抜き出すことができるが、
好ましくは寒冷を節約するため蒸気として抜き出すこと
ができる。
【００２１】図８では、管路１の標準グレードの液体酸
素におけるアルゴン、酸素及び炭化水素の三元混合物を
最初に第一の蒸留塔２で予備的に分留する。この工程
は、三元混合物をアルゴンと酸素を含有する塔頂流並び
に炭化水素と酸素を含有する塔底流の二つの二元混合物
に分離する。アルゴンと酸素を含有している塔頂流は塔
頂リボイラー／コンデンサー７１で凝縮させて、一部分
を第一の蒸留塔２へ還流として戻す。残りの部分は管路
７９により、管路７５で抜き出される炭化水素と酸素を
含有している塔底流とともに、二つの箇所で第二の蒸留
塔６へ供給される。具体的に言えば、管路７９の流れは
管路７５の流れより上方の箇所で導入される。第二の塔
６では、アルゴンに富んだ塔頂蒸気、管路７８で抜き出
されるサイドプロダクトとしての超高純度液体酸素、そ
して管路７６で塔底生成物として抜き出される炭化水素
に富んだ廃棄流が生産される。アルゴンに富んだ塔頂蒸
気の一部は管路７７で廃棄流として抜き出され、もう一
つの部分は第二の塔頂リボイラー／コンデンサー７２で
凝縮して第二の蒸留塔６へ還流として戻される。図８に
示した態様では、各蒸留塔はやはりそれ自身の塔底リボ
イラー／コンデンサー７３と７４を含む。
素におけるアルゴン、酸素及び炭化水素の三元混合物を
最初に第一の蒸留塔２で予備的に分留する。この工程
は、三元混合物をアルゴンと酸素を含有する塔頂流並び
に炭化水素と酸素を含有する塔底流の二つの二元混合物
に分離する。アルゴンと酸素を含有している塔頂流は塔
頂リボイラー／コンデンサー７１で凝縮させて、一部分
を第一の蒸留塔２へ還流として戻す。残りの部分は管路
７９により、管路７５で抜き出される炭化水素と酸素を
含有している塔底流とともに、二つの箇所で第二の蒸留
塔６へ供給される。具体的に言えば、管路７９の流れは
管路７５の流れより上方の箇所で導入される。第二の塔
６では、アルゴンに富んだ塔頂蒸気、管路７８で抜き出
されるサイドプロダクトとしての超高純度液体酸素、そ
して管路７６で塔底生成物として抜き出される炭化水素
に富んだ廃棄流が生産される。アルゴンに富んだ塔頂蒸
気の一部は管路７７で廃棄流として抜き出され、もう一
つの部分は第二の塔頂リボイラー／コンデンサー７２で
凝縮して第二の蒸留塔６へ還流として戻される。図８に
示した態様では、各蒸留塔はやはりそれ自身の塔底リボ
イラー／コンデンサー７３と７４を含む。
【００２２】図９の装置は、第一の蒸留塔２に塔底リボ
イラー／コンデンサーあるいは塔頂リボイラー／コンデ
ンサーがないことを除いて、図８に示した装置と非常に
似ている。その代わりに、第一の蒸留塔２の再沸比及び
還流比は、第二の蒸留塔６から抜き出して第一の蒸留塔
２へその塔底近くで導入される管路８１の蒸気の側流
と、第二の蒸留塔６から抜き出して第一の蒸留塔２へそ
の塔頂近くで導入される管路８２の液の側流とにより制
御される。
イラー／コンデンサーあるいは塔頂リボイラー／コンデ
ンサーがないことを除いて、図８に示した装置と非常に
似ている。その代わりに、第一の蒸留塔２の再沸比及び
還流比は、第二の蒸留塔６から抜き出して第一の蒸留塔
２へその塔底近くで導入される管路８１の蒸気の側流
と、第二の蒸留塔６から抜き出して第一の蒸留塔２へそ
の塔頂近くで導入される管路８２の液の側流とにより制
御される。
【００２３】図４〜９に示した態様の全てにおいて、高
純度液体酸素ユニット５２の構成機器は、高圧窒素蒸気
を管路９で装置５２へ導入し装置５２から窒素精製ユニ
ット５４へ管路１７で抜き出す点で、窒素精製ユニット
５４と組み合わされる。高純度液体酸素ユニット５２へ
追加の寒冷を供給するため、補充液体窒素を管路１５で
供給することができる。
純度液体酸素ユニット５２の構成機器は、高圧窒素蒸気
を管路９で装置５２へ導入し装置５２から窒素精製ユニ
ット５４へ管路１７で抜き出す点で、窒素精製ユニット
５４と組み合わされる。高純度液体酸素ユニット５２へ
追加の寒冷を供給するため、補充液体窒素を管路１５で
供給することができる。
【００２４】一般に、精製窒素の所望される圧力は５０
〜１５０ｐｓｉａ（３４５〜１０３０ｋＰａ（絶対
圧））の範囲にある。この圧力は、図３の管路１７の流
れの圧力を定める。従って、蒸留塔の圧力は、凝縮液と
沸騰液との適切な温度差を維持するため気化する窒素の
圧力により設定される。その結果、高純度液体酸素ユニ
ット５２へ入る液と窒素蒸気の圧力は上記の条件から決
定される。具体的には、液体窒素を高純度液体酸素ユニ
ットを運転する（すなわち十分な焚きあげ熱負荷と凝縮
熱負荷を供給する）のに十分な圧力まで昇圧しなくては
ならない。
〜１５０ｐｓｉａ（３４５〜１０３０ｋＰａ（絶対
圧））の範囲にある。この圧力は、図３の管路１７の流
れの圧力を定める。従って、蒸留塔の圧力は、凝縮液と
沸騰液との適切な温度差を維持するため気化する窒素の
圧力により設定される。その結果、高純度液体酸素ユニ
ット５２へ入る液と窒素蒸気の圧力は上記の条件から決
定される。具体的には、液体窒素を高純度液体酸素ユニ
ットを運転する（すなわち十分な焚きあげ熱負荷と凝縮
熱負荷を供給する）のに十分な圧力まで昇圧しなくては
ならない。
【００２５】
【実施例】本発明の効用を証明するためと本発明を従来
の方法と比較するために、下記の例を実施した。下記の
表１に、図４に示した態様についての流れのパラメータ
ーをまとめて掲載する。これらのシミュレーションの基
礎は、管路１で標準グレードの液体酸素を１．０００ポ
ンドモル（０．４５４キログラムモル）／ｈで供給する
ものである。これらのシミュレーションでは、蒸留塔２
の理論段数は２２、蒸留塔６の理論段数は９６であっ
た。窒素精製ユニットへ送る気体窒素の圧力は約５４ｐ
ｓｉａ（３７２ｋＰａ（絶対圧））とする。
の方法と比較するために、下記の例を実施した。下記の
表１に、図４に示した態様についての流れのパラメータ
ーをまとめて掲載する。これらのシミュレーションの基
礎は、管路１で標準グレードの液体酸素を１．０００ポ
ンドモル（０．４５４キログラムモル）／ｈで供給する
ものである。これらのシミュレーションでは、蒸留塔２
の理論段数は２２、蒸留塔６の理論段数は９６であっ
た。窒素精製ユニットへ送る気体窒素の圧力は約５４ｐ
ｓｉａ（３７２ｋＰａ（絶対圧））とする。
【００２６】
【表１】
【００２７】図１の方法を窒素精製ユニットのため気体
窒素を供給するのに使用する場合には、再循環窒素は約
５０ｐｓｉａ（３４５ｋＰａ（絶対圧））から約１００
ｐｓｉａ（６９０ｋＰａ（絶対圧））へ圧縮しなくては
ならないであろう（再循環熱交換器における圧力損失を
見越して）。ところが、本発明によれば、このエネルギ
ー消費は、液体窒素を窒素精製器へ直接振り向けようと
する場合に必要とされるであろう５４ｐｓｉａ（３７２
ｋＰａ（絶対圧））ではなくてもっと高い約９５ｐｓｉ
ａ（６５５ｋＰａ（絶対圧））の圧力まで気化器で気化
させることによりなくされる。
窒素を供給するのに使用する場合には、再循環窒素は約
５０ｐｓｉａ（３４５ｋＰａ（絶対圧））から約１００
ｐｓｉａ（６９０ｋＰａ（絶対圧））へ圧縮しなくては
ならないであろう（再循環熱交換器における圧力損失を
見越して）。ところが、本発明によれば、このエネルギ
ー消費は、液体窒素を窒素精製器へ直接振り向けようと
する場合に必要とされるであろう５４ｐｓｉａ（３７２
ｋＰａ（絶対圧））ではなくてもっと高い約９５ｐｓｉ
ａ（６５５ｋＰａ（絶対圧））の圧力まで気化器で気化
させることによりなくされる。
【００２８】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
定しようとするものではない。それどころか、本発明の
精神から逸脱することなく特許請求の範囲に記載された
ものと同等のものの範囲内でこれらの細目に様々な改変
を加えることができる。
及び説明したとは言え、本発明はここに示した細目に限
定しようとするものではない。それどころか、本発明の
精神から逸脱することなく特許請求の範囲に記載された
ものと同等のものの範囲内でこれらの細目に様々な改変
を加えることができる。
【図１】高純度液体酸素ユニットの構成を示す、従来技
術の方法の概略フローシートである。
術の方法の概略フローシートである。
【図２】既知の周囲条件液体窒素気化器／精製プロセス
の一般的な概略フローシートである。
の一般的な概略フローシートである。
【図３】本発明の方法の一般的な概略フローシートであ
る。
る。
【図４】高純度液体酸素ユニットの構成を示す、本発明
の第一の態様の概略フローシートである。
の第一の態様の概略フローシートである。
【図５】高純度液体酸素ユニットの構成を示す、本発明
の第二の態様の概略フローシートである。
の第二の態様の概略フローシートである。
【図６】高純度液体酸素ユニットの構成を示す、本発明
の第三の態様の概略フローシートである。
の第三の態様の概略フローシートである。
【図７】高純度液体酸素ユニットの構成を示す、本発明
の第四の態様の概略フローシートである。
の第四の態様の概略フローシートである。
【図８】高純度液体酸素ユニットの構成を示す、本発明
の第五の態様の概略フローシートである。
の第五の態様の概略フローシートである。
【図９】高純度液体酸素ユニットの構成を示す、本発明
の第六の態様の概略フローシートである。
の第六の態様の概略フローシートである。
２…第一の蒸留塔 ６…第二の蒸留塔 １２、１３…塔底リボイラー／コンデンサー １６…塔頂リボイラー／コンデンサー ５２…高純度液体酸素ユニット ５４…窒素精製ユニット ５６、５７、６１、６２、７１、７２…塔頂リボイラー
／コンデンサー ５８、５９、６３、７４…塔底リボイラー／コンデンサ
ー
／コンデンサー ５８、５９、６３、７４…塔底リボイラー／コンデンサ
ー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ズビニュー タデュツ フィドコウスキ アメリカ合衆国，ペンシルバニア 18062, マクンギー，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, エマウス，コモンウェルス ドライブ 4312 (72)発明者 ローレンス ウォルター プルネスキ アメリカ合衆国，ペンシルバニア 18078, シュネックスビル，フォックスクロフト ドライブ 5218
Claims (12)
- 【請求項１】 下記の工程を含む、標準グレードの液体
酸素から超高純度の液体酸素を製造する方法。 液体窒素源を昇圧する工程 当該液体窒素のうちの少なくとも一部分を気化させて高
圧の気体窒素流を作る工程 標準グレードの液体酸素を精製して超高純度の液体酸素
にするため標準グレードの液体酸素を高純度液体酸素ユ
ニットへ導入する工程 この高純度液体酸素ユニットへ熱を供給するため当該高
純度液体酸素ユニットの少なくとも一つの塔底リボイラ
ー／コンデンサーへ上記高圧の気体窒素流を導入しそし
て窒素凝縮液流を作る工程 上記高純度液体酸素ユニットへ寒冷を供給するため当該
高純度液体酸素ユニットの少なくとも一つの塔頂リボイ
ラー／コンデンサーへ上記窒素凝縮液流を導入しそして
減圧気体窒素流を作る工程 この減圧気体窒素流を窒素精製ユニットへ導入する工程 上記高純度液体酸素ユニットから（ａ）上記超高純度液
体酸素、（ｂ）アルゴンに富んだ廃棄流、及び（ｃ）炭
化水素に富んだ廃棄流を抜き出す工程 - 【請求項２】 前記液体窒素のうちの少なくとも一部分
を気化させて高圧の気体窒素流を作る前記工程が当該液
体窒素のうちの第一の部分を気化させることを含み、 そして当該方法が更に、当該液体窒素のうちの残りの部
分を前記窒素凝縮液流と合流させて合流した流れを作
り、この合流した流れを前記高純度液体酸素ユニットの
前記少なくとも一つの塔頂リボイラー／コンデンサーへ
導入することを含む、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記標準グレードの液体酸素を精製して
超高純度の液体酸素にするため標準グレードの液体酸素
を高純度液体酸素ユニットへ導入する前記工程が、 前記標準グレードの液体酸素を第一の蒸留塔へ導入して
前記炭化水素に富んだ廃棄流と、アルゴン及び酸素を含
有する塔頂蒸気流とに分離すること、 この塔頂蒸気流を第二の蒸留塔へ導入してアルゴンに富
んだ蒸気の塔頂生成物と、塔底生成物としての超高純度
液体酸素とに分離すること、を含む、請求項１記載の方
法。 - 【請求項４】 前記高純度液体酸素ユニットの前記少な
くとも一つの塔頂リボイラー／コンデンサーのうちの第
一のものを前記第二の蒸留塔と結びつけ、 そして前記標準グレードの液体酸素を精製して超高純度
の液体酸素にするため標準グレードの液体酸素を高純度
液体酸素ユニットへ導入する前記工程が更に、 （ａ）前記アルゴンに富んだ蒸気の塔頂生成物のうちの
一部分を当該第一の塔頂リボイラー／コンデンサーで凝
縮させてこの凝縮したアルゴンに富む廃棄流のうちの当
該一部分を還流として前記第二の蒸留塔へ戻すこと、 （ｂ）前記アルゴンに富んだ蒸気の塔頂生成物のうちの
残りの部分を前記アルゴンに富んだ廃棄流として抜き出
すこと、そして （ｃ）前記第二の蒸留塔から液体のサイドプロダクト流
を抜き出し、この液体のサイドプロダクト流を前記第一
の蒸留塔へ還流として導入すること、を含む、請求項３
記載の方法。 - 【請求項５】 前記高純度液体酸素ユニットの前記少な
くとも一つの塔頂リボイラー／コンデンサーのうちの第
一のものを前記第一の蒸留塔と結びつけ、 前記高純度液体酸素ユニットの前記少なくとも一つの塔
頂リボイラー／コンデンサーのうちの第二のものを前記
第二の蒸留塔と結びつけ、 前記標準グレードの液体酸素を精製して超高純度の液体
酸素にするため標準グレードの液体酸素を高純度液体酸
素ユニットへ導入する前記工程が更に、 （ａ）アルゴン及び酸素を含有する前記塔頂蒸気流を上
記第一の塔頂リボイラー／コンデンサーで凝縮させてこ
のアルゴン及び酸素を含有する凝縮した塔頂蒸気流のう
ちの一部分を還流として前記第一の蒸留塔へ戻すこと、 （ｂ）前記アルゴンに富んだ蒸気の塔頂生成物のうちの
一部分を前記第二の塔頂リボイラー／コンデンサーで凝
縮させてこの凝縮したアルゴンに富む廃棄流のうちの当
該一部分を還流として前記第二の蒸留塔へ戻すこと、そ
して （ｃ）前記アルゴンに富んだ蒸気の塔頂生成物のうちの
残りの部分を前記アルゴンに富んだ廃棄流として抜き出
すこと、を含む、請求項３記載の方法。 - 【請求項６】 前記標準グレードの液体酸素を精製して
超高純度の液体酸素にするため標準グレードの液体酸素
を高純度液体酸素ユニットへ導入する前記工程が、 前記標準グレードの液体酸素を前記アルゴンに富んだ廃
棄流と、炭化水素及び酸素を含有する塔底流とに分離す
るため第一の蒸留塔へ導入すること、 そして当該炭化水素及び酸素を含有する塔底流を超高純
度液体酸素と前記炭化水素に富んだ廃棄流とに分離する
ため第二の蒸留塔へ導入すること、を含む、請求項１記
載の方法。 - 【請求項７】 前記標準グレードの液体酸素を精製して
超高純度の液体酸素にするため標準グレードの液体酸素
を高純度液体酸素ユニットへ導入する前記工程が、 （ａ）前記標準グレードの液体酸素を前記炭化水素に富
んだ廃棄流と前記アルゴンに富んだ廃棄流とに分離する
ため第一の蒸留塔へ導入すること、 （ｂ）この第一の蒸留塔から蒸気流を抜き出すこと、 （ｃ）この蒸気流を精留して超高純度の気体酸素と液体
の側流とにするため第二の蒸留塔へ導入すること、及び （ｄ）当該液体の側流を上記第一の蒸留塔へ導入するこ
と、を含み、 前記高純度液体酸素ユニットの前記少なくとも一つの塔
頂リボイラー／コンデンサーのうちの第一のものを上記
第二の蒸留塔と結びつけ、 そして前記高純度液体酸素ユニットの少なくとも一つの
塔頂リボイラー／コンデンサーへ窒素凝縮液流を導入す
る前記工程が、超高純度の気体酸素を凝縮させて超高純
度の液体酸素を作るため当該窒素凝縮液流を上記第一の
塔頂リボイラー／コンデンサーへ導入することを含む、
請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 前記標準グレードの液体酸素を精製して
超高純度の液体酸素にするため標準グレードの液体酸素
を高純度液体酸素ユニットへ導入する前記工程が、 前記標準グレードの液体酸素をアルゴン及び酸素を含有
する塔頂流と炭化水素及び酸素を含有する塔底流とに分
離するため第一の蒸留塔へ導入すること、 そして当該塔頂流と当該塔底流を、塔頂生成物としての
前記アルゴンに富んだ廃棄流と、サイドプロダクトとし
ての前記超高純度液体酸素と、塔底生成物としての前記
炭化水素に富んだ廃棄流とに分離するため第二の蒸留塔
へ導入すること、を含む、請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 前記高純度液体酸素ユニットの前記少な
くとも一つの塔頂リボイラー／コンデンサーのうちの第
一のものを前記第一の蒸留塔と結びつけ、 前記高純度液体酸素ユニットの前記少なくとも一つの塔
頂リボイラー／コンデンサーのうちの第二のものを前記
第二の蒸留塔と結びつけ、 そして前記標準グレードの液体酸素を精製して超高純度
の液体酸素にするため標準グレードの液体酸素を高純度
液体酸素ユニットへ導入する前記工程が更に、 （ａ）アルゴン及び酸素を含有する前記塔頂流を上記第
一の塔頂リボイラー／コンデンサーで凝縮させてこの凝
縮した塔頂流のうちの一部分を還流として前記第一の蒸
留塔へ戻すこと、 （ｂ）前記アルゴンに富んだ蒸気の塔頂生成物のうちの
一部分を前記第二の塔頂リボイラー／コンデンサーで凝
縮させてこの凝縮したアルゴンに富む廃棄流のうちの当
該一部分を還流として前記第二の蒸留塔へ戻すこと、そ
して （ｃ）前記アルゴンに富んだ蒸気の塔頂生成物のうちの
残りの部分を前記アルゴンに富んだ廃棄流として抜き出
すこと、を含む、請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 前記高純度液体酸素ユニットの前記少
なくとも一つの塔頂リボイラー／コンデンサーのうちの
第一のものを前記第二の蒸留塔と結びつけ、 そして前記標準グレードの液体酸素を精製して超高純度
の液体酸素にするため標準グレードの液体酸素を高純度
液体酸素ユニットへ導入する前記工程が更に、 （ａ）前記アルゴンに富んだ蒸気の塔頂生成物のうちの
一部分を前記第一の塔頂リボイラー／コンデンサーで凝
縮させて、この凝縮したアルゴンに富む廃棄流のうちの
当該一部分を還流として前記第二の蒸留塔へ戻すこと、 （ｂ）前記アルゴンに富んだ蒸気の塔頂生成物のうちの
残りの部分を前記アルゴンに富んだ廃棄流として抜き出
すこと、 （ｃ）前記第二の蒸留塔から液体の側流を抜き出してこ
の液体の側流を前記第一の蒸留塔へ導入すること、そし
て （ｄ）前記第二の蒸留塔から蒸気の側流を抜き出してこ
の蒸気の側流を前記第一の蒸留塔へ導入すること、を含
む、請求項８記載の方法。 - 【請求項１１】 前記液体窒素源を昇圧する前記工程
が、当該液体窒素源を前記高純度液体酸素ユニットを運
転するのに十分な圧力まで昇圧することを含む、請求項
１記載の方法。 - 【請求項１２】 （ａ）標準グレードの液体を精製して
超高純度の液体酸素にするため標準グレードの液体酸素
を高純度液体酸素ユニットへ導入する工程、（ｂ）この
高純度液体酸素ユニットへ熱を供給するため当該高純度
液体酸素ユニットの少なくとも一つの塔底リボイラー／
コンデンサーへ高圧の気体窒素流を導入して窒素凝縮液
流を作る工程、（ｃ）上記高純度液体酸素ユニットへ寒
冷を供給するため当該高純度液体酸素ユニットの少なく
とも一つの塔頂リボイラー／コンデンサーへ上記窒素凝
縮液流を導入しそして減圧気体窒素流を作る工程、
（ｄ）上記高純度液体酸素ユニットから（ｉ）上記超高
純度液体酸素、（ｉｉ）アルゴンに富んだ廃棄流、及び
（ｉｉｉ）炭化水素に富んだ廃棄流を抜き出す工程、を
含む標準グレードの液体酸素から超高純度液体酸素を製
造する方法であって、（ｆ）上記高圧の気体窒素流を液
体窒素源を昇圧する工程と当該液体窒素のうちの少なく
とも一部分を気化させて上記高圧の気体窒素流を作る工
程により供給することと、（ｇ）上記減圧気体窒素流を
窒素精製ユニットへ導入することとによって、窒素精製
プロセスと組み合わされることを特徴とする超高純度液
体酸素の製造方法。
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