JPH1054658A - 空気から種々の比率で液体製品を製造する方法及び装置 - Google Patents

空気から種々の比率で液体製品を製造する方法及び装置

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JPH1054658A
JPH1054658A JP9149578A JP14957897A JPH1054658A JP H1054658 A JPH1054658 A JP H1054658A JP 9149578 A JP9149578 A JP 9149578A JP 14957897 A JP14957897 A JP 14957897A JP H1054658 A JPH1054658 A JP H1054658A
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liquid
oxygen
low
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タデウスズ フィドコウスキー ズビグニュー
Rakesh Agrawal
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Shyam Ramchand Suchdeo
ラムチャンド スチデオ シャム
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Air Products and Chemicals Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一の製品として液体窒素を、あるいは二つ
の製品として液体窒素と液体酸素を製造する低温空気分
離方法と装置を提供する。 【解決手段】 液化装置１１と、二つの様式ですなわち
運転中に液体窒素１３０のみを生産する第一の運転様式
と運転中に液体窒素１３０と液体酸素１０６を生産する
第二の運転様式で運転することができる二段蒸留塔８１
とを使用する。各様式での運転時間を調節することによ
り、液体窒素の液体酸素に対する比が第二の運転様式の
間に得られる比よりも大きくなるようにする。第一の運
転様式では、コンデンサー８８を使って低圧段の気体窒
素を凝縮させて低圧段窒素凝縮液１２２にする。第二の
運転様式ではコンデンサー８８を使用せず、高圧段８２
からの粗液体酸素９２の全部を低圧段８６へ導入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温（ｃｒｙｏｇ
ｅｎｉｃ）空気分離装置において、単一の製品として液
体窒素を、あるいは二つの製品として液体窒素と液体酸
素を製造することに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】液化さ
れた大気ガス類、例えば酸素、窒素、アルゴン等は、産
業界での利用がますます増加しており、様々な工業的プ
ロセスのために低温冷却能力を提供している。液体とし
て、大気ガス類は大量に輸送及び貯蔵するのにより経済
的であり、そして液体貯蔵設備からの手近で且つ経済的
な気体製品用の源を提供する。
【０００３】液化した大気ガス類、特に液体窒素の生産
は、液化のために追加のエネルギーが必要とされるので
対応する気体製品の生産よりも多くのエネルギーを必要
とする。従って、液体大気ガス類のますます増える必要
を満たすためには、運転がエネルギー効率的で資本の観
点から経済的なプロセスを開発することが望ましい。こ
れらの必要を満たそうとして、以前から多くの様々な装
置が使用されている。
【０００４】例えば、米国特許第３６０５４２２号明細
書には、液体窒素と液体酸素を二段の蒸留塔から直接製
造する空気分離及び液化法が開示されている。液体を製
造するのに十分な寒冷を提供するために、窒素再循環寒
冷系が使用されている。しかしながら、この方法は資本
を集中的に必要とする。
【０００５】英国特許第１４７２４０２号明細書には、
気体窒素を蒸留塔から抜き出し、別の装置で液化させ、
そして次に製品として一部を回収し、また還流として一
部を蒸留塔へ再循環させる低温空気分離サイクルが開示
されている。
【０００６】米国特許第４１５２１３０号明細書には、
二段の蒸留塔と空気再循環液化装置とを使用する空気の
低温分離により液体窒素と液体酸素を生産するための方
法が開示されている。気体及び液体の空気を供給原料と
して蒸留塔の高圧段へ供給する。この蒸留塔の高圧段の
リボイラー／コンデンサーから液体窒素を抜き出し、そ
して蒸留塔の低圧段の液溜まりから液体酸素を得る。蒸
留塔の高圧段からは液体留分も抜き出して、最終的に蒸
留塔の低圧段のための還流として使用する。蒸留塔の高
圧段から直接製品として液体窒素を取り出すことは、蒸
留塔の低圧段で利用できる還流の量を減らし、そしてこ
れは液体製品の回収率を制限する。米国特許第４３７５
３６７号明細書には、米国特許第４１５２１３０号明細
書から導き出された、直列のコンパンダー装置をなくす
ことから必要とする資本の支出がより少なくなる方法が
開示されている。
【０００７】米国特許第４７１５８７３号明細書には、
液体原料空気のうちの少なくとも一部分が蒸留塔をバイ
パスして蒸留塔の気体生成物を液化するために使用され
るサイクルが開示されている。その結果得られた蒸気の
空気流は高圧に保持される。
【０００８】米国特許第５３５５６８１号明細書には、
蒸留塔が少なくとも二つある蒸留塔装置を使用して空気
をその構成成分に分離するための方法が開示されてい
る。原料空気の一部分を凝縮させ、この液化した空気の
うちの一部分を蒸留塔のうちの一方において純粋でない
還流として使用する。廃棄流を、この液化空気が蒸留塔
のうちの一方へ供給される箇所の４理論段以内の上方に
位置する箇所から取り出す。
【０００９】これら及びそのほかの既に知られている従
来技術の方法においては、高回収率の液体窒素と液体酸
素は典型的に、これらの二つの製品をある一定の相対的
な量で提供することができるだけである。これらの相対
的な量は現時点での要求と必ずしも一致しているとは限
らない。それゆえ、動力を少しも犠牲にすることなし
に、製造される液体窒素と液体酸素の相対的な量の融通
性をより大きくする必要がある。
【００１０】もっと具体的に言えば、液体酸素と液体窒
素についての需要は時間がたつうちに（時には予測でき
ないように）変化する。空気から窒素と酸素を最大限回
収する液化装置は、通常、所定の工場の寿命にわたって
市場の必要を満たすことができない。と言うのは、工場
の総生産量は工場の大きさにより制限され、そして製造
される液体窒素の製造される液体酸素に対する比率は、
一部は空気組成によって決定されるからである。従っ
て、既存の最大限回収率の液化装置は、その製品のうち
の一方（窒素かあるいは酸素）についての需要に合致
し、そして同時に少な過ぎるかあるいは多過ぎる他方の
製品を製造することができるに過ぎない。更に、高い動
力費と限られた貯蔵能力のために、工場はその低温液体
のうちの多過ぎる一方のものを販売できなければ生産し
続けることができない。これは、工場の総生産量を減ら
す必要（すなわち負荷の低下）を招く。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、高圧段と低圧
段とを有する低温蒸留塔を運転して液体窒素だけ又は液
体窒素と液体酸素を製造するための方法を目指すもので
ある。本発明はまた、二つの様式でもって、すなわち運
転中に液体窒素のみが生産される第一の運転様式と運転
中に液体窒素と液体酸素が生産される第二の運転様式で
もって、運転することができる装置も目指すものであ
る。
【００１２】本発明の第一の態様によれば、高圧段と低
圧段とを有する低温蒸留塔を運転して液体窒素のみを製
造する。液化装置から、冷却された気体の原料空気の流
れと液化した空気の流れが供給される。冷却された気体
の原料空気は精留のため高圧段へ導入されて、この高圧
段の上部で高圧窒素上部生成物に、そしてこの高圧段の
底部で粗液体酸素にされる。高圧窒素は、低圧段の底部
からの酸素に富んだ液との熱交換で凝縮される。凝縮し
た窒素のうちの一部は高圧段への還流として使用され、
凝縮した窒素のうちの残りの部分は液体窒素製品として
抜き出される。液化した空気は冷却してもよく、そして
この液化した空気のうちの少なくとも一部分は低圧段へ
導入されて分離され、低圧段の上部で気体窒素に、そし
て低圧段の底部で酸素に富んだ液になる。粗液体酸素の
うちの少なくとも一部、酸素に富んだ液の少なくとも一
部、冷却された液化空気のうちの少なくとも一部、ある
いはこれらの三つの液のうちのいずれかのものの混合物
を、低圧段のコンデンサーへ導入して低圧段の気体窒素
を凝縮させて、低圧段窒素凝縮液を作ることができる。
好ましい態様においては、（ｉ）粗液体酸素のうちの少
なくとも一部分と（ｉｉ）酸素に富んだ液及び液化した
空気のうちの少なくとも一方のものの少なくとも一部分
とを含む流れを、これらの三つの流れのいずれか又はそ
れらの混合物に対するものとして、低圧段のコンデンサ
ーへ導入する。低圧段窒素凝縮液のうちの一部は低圧段
のための還流として利用される一方、低圧段窒素凝縮液
の残りの部分は液体窒素製品として抜き出される。
【００１３】本発明のもう一つの態様によれば、低温蒸
留塔を使用して液体窒素と液体酸素が生産される。随意
に、この態様ではアルゴンも生産することができる。両
方の製品は、運転中に液体窒素だけを製造する第一の運
転様式と運転中に液体窒素及び液体酸素を製造する第二
の運転様式の間で低温プロセスの生産様式を変えること
により製造される。第一の運転様式の際のプロセスは上
記の方法と同じである。第二の運転様式は、液化装置を
使って冷却された気体原料空気の流れと液化空気の流れ
を作る点において、第一の運転様式と同様である。やは
り第一の運転様式と同様に、冷却された気体原料空気は
精留のため高圧段へ供給されて高圧窒素上部生成物と粗
液体酸素にされ、そしてこの高圧窒素は凝縮されて、そ
の一部が高圧段への還流として使用される。ところが、
第二の運転様式では、低圧段のコンデンサーは用いられ
ず、その代わりに、粗液体酸素を冷却して低圧段へ導入
する。液化された空気も冷却されて低圧段へ、粗液体酸
素が導入されるところとは異なる箇所で導入される。低
圧段では、窒素を（同様に酸素及びアルゴンも）含有し
ている低圧の上部廃棄流と、この運転様式における製品
液体酸素流である酸素に富んだ液とが製造される。この
製品液体酸素は、粗液体酸素を低圧段へ導入する前に粗
液体酸素流との熱交換で冷却される。
【００１４】本発明はまた、液体窒素と液体酸素を製造
し、そして随意にアルゴンを製造するために、二つの運
転様式で運転することができる装置も包含する。この装
置は、液化装置と、高圧段からの高圧窒素を低圧段の底
部からの酸素に富んだ液との熱交換により凝縮させるた
めのリボイラー／コンデンサーを有する二段蒸留塔を含
む。上述の方法におけるように、低圧段は冷却された液
化空気のうちの少なくとも一部分を低圧段の気体窒素と
酸素に富んだ液とに分離する。上部コンデンサーで、低
圧段の気体窒素を選択的に、すなわち第一の運転様式の
間だけ、凝縮させる。一つの態様において、この装置
は、粗液体酸素が高圧段の底部から（ｉ）第一の運転様
式の間は上記のコンデンサーへ、そして（ｉｉ）第二の
運転様式の間は低圧段へ流れるのを可能にするため、高
圧段の底部、上記のコンデンサー及び低圧段の間の流体
流動管路と弁類の第一の組を含む。この装置はまた、酸
素に富んだ液が低圧段の底部から（ｉ）第一の運転様式
の間は上記のコンデンサーへ、そして（ｉｉ）第二の運
転様式の間は液体酸素製品貯蔵器へ流れるのを可能にす
るため、低圧段の底部、液体酸素製品貯蔵器及び上記の
コンデンサーの間の流体流動管路と弁類の第二の組を含
む。この流体流動管路と弁類の第二の組に代わるものと
して、流体流動管路と弁類の第三の組を使用してもよ
い。この流体流動管路と弁類の第三の組は、（ｉ）第一
の運転様式の間は底部の蒸気廃棄物が低圧段の底部の近
くの第一の位置から蒸気廃棄流へ流れるのを、そして
（ｉｉ）第二の運転様式の間は酸素に富んだ液が低圧段
の底部の近くの、上記の第一の位置より下方の第二の位
置から液体酸素製品貯蔵器へ流れるのを可能にするた
め、低圧段の底部近くの二つの位置、液体酸素製品貯蔵
器及び廃棄流の間にわたるように存在する。
【００１５】上述の一般的な説明も以下の詳しい説明
も、本発明を例示するものであって、限定するものでは
ないことを理解すべきである。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明は、添付の図面に関連して
以下に掲げる詳しい説明を読むことから最もよく理解さ
れる。
【００１７】本発明は、少なくとも次に示す二つの様式
で、すなわち １）運転中に液体窒素だけが製造される第一の運転様
式、及び ２）運転中に液体窒素と液体酸素が同時に製造される第
二の運転様式、で運転することができる空気液化及び空
気分離サイクルに関する。第二の運転様式は、製造され
る液体窒素の製造される液体酸素に対する任意の比率
（以下「ＬＩＮ／ＬＯＸ比」と称する）で設計すること
ができる。第二の運転様式においてはより小さなＬＩＮ
／ＬＯＸ比で、より広い範囲の総合生産比が得られる。
（総合生産比は、指定された時間にわたり製造された時
間平均のＬＩＮ／ＬＯＸ比として定義される。）従っ
て、液体酸素の生産量は第二の運転様式において最大に
すべきである。本発明で提案されるサイクルは、第二の
運転様式において１：１のＬＩＮ／ＬＯＸ比で液体窒素
と液体酸素を効率的に製造することができる。それゆ
え、そのような装置では、総合生産比は１：１より大き
いか又はそれと等しいものであることができる。
【００１８】所望の総合生産ＬＩＮ／ＬＯＸ比は、工場
を二つの運転様式で異なる時間操業することにより得ら
れる。第一の運転様式で運転する日数をｔ1 とし、第二
の運転様式での日数をｔ2 とすれば、これらの時間は下
記の関係に従うはずである。
【００１９】
【数１】
【００２０】ｔ1 とｔ2 の相対的な値は上記の式で与え
られる一方、絶対的な値は、液体窒素及び液体酸素の貯
蔵タンクの大きさにより指定されよう。一方の様式から
他方への切り換えは、タンクのどちらにおいても液レベ
ルが許容可能な限度を決して超えないように行われるべ
きである。
【００２１】次に、図面を参照すれば、それらを通して
同様の参照番号は同様の構成機器を指していて、図１は
空気液化装置１１と二段式低温蒸留塔を使用する本発明
の好ましい態様を示している。任意のタイプの既知の液
化装置を、例えば空気液化装置、窒素液化装置、あるい
はそれらの混成したもの（すなわち空気液化装置と窒素
液化装置との組み合わせ）を使用することができる。更
に、任意の既知の空気液化装置を、高圧又は低圧の２又
は３基のエキスパンダーの組み合わせとともに使用する
ことができ、例えば米国特許第４８９４０７６号明細書
に開示されたように３基のエキスパンダーの高圧液化装
置を使用することができる。
【００２２】本発明の検討を簡単にするため、標準的な
二つのコンパンダーの空気液化装置１１を示す。原料空
気は原料空気管路１０で導入されて、主空気圧縮機１２
で圧縮され、熱交換器１４で後段冷却され、吸着装置１
６（好ましくはモレキュラーシーブ吸着装置）でもって
水と二酸化炭素を取り除かれ、そして管路７４の再循環
空気流と一緒にされて管路１８の合流空気流を形成す
る。この管路１８の合流空気流は再循環圧縮機２０で更
に圧縮され、熱交換器２２で後段冷却され、管路２６と
２８の二つの流れに分割されて、これらはそれぞれコン
パンダー３０及び３２でもって再び圧縮される。それぞ
れコンパンダー３０及び３２につながる管路３４及び３
６からの流れは一緒にされて、管路３８の合流した流れ
を形成し、これは次いで熱交換器４０において外部から
の冷却流体との熱交換で後段冷却される。その結果得ら
れた管路４２の流れは管路４４と４６の二つの流れに分
割される。
【００２３】管路４６の流れは膨張タービン４８で膨張
させられて管路５０のより低圧且つ低温の流れにされ、
その後これは管路７０の戻ってくる再循環空気と一緒に
されて管路７２の合流した流れを形成する。管路７２の
流れは主熱交換器５１の高温段５２を通り抜けて、管路
７４の再循環空気流となる。管路４４の流れは主熱交換
器５１の高温段５２で冷却されてから、管路５８の第一
の流れと管路６０の第二の流れに分割される。
【００２４】管路５８の第一の流れは、主熱交換器５１
の低温段６８で冷却されて管路７６の冷却された流れに
なり、等エンタルピージュール−トムソン（ＪＴ）弁７
７を通って減圧され、次いで分離器９０でフラッシュさ
れて蒸留系のための管路１３４の原料液化空気と管路１
３２の蒸気フラッシュ流を提供する。管路６０の第二の
流れは膨張タービン６２で膨張させられてより低い温度
と圧力にされ、管路６４の流れとなり、次いで管路６６
と７８の二つの流れに分割される。
【００２５】管路６６の流れは主熱交換器５１の低温段
６８を通して戻されて管路７０の冷却された流れとな
り、そしてこれは管路５０の流れと一緒にされて管路７
２の合流した流れを形成する。管路７２の合流した流れ
は主熱交換器５１の高温段５２を通して導かれて、先に
検討したように管路７４の再循環流を形成する。管路７
８の流れは蒸気フラッシュ流１３２と一緒にされ、得ら
れた管路８０の流れは蒸留塔８１の高圧段８２へ冷却さ
れた気体原料空気として導入される。
【００２６】蒸留塔８１の高圧段８２は、この冷却され
た気体原料空気を精留して、高圧段８２の上部の高圧窒
素上部生成蒸気と、高圧段８２の底部の粗液体酸素にす
る。高圧窒素上部生成蒸気はリボイラー／コンデンサー
８４で、蒸留塔８１の低圧段８６の底部からの酸素に富
んだ液との熱交換によって凝縮される。リボイラー／コ
ンデンサー８４は、図示したように低圧段８６内に入れ
そして底部に位置させてもよく、あるいは低圧段８６の
外部もしくはその他の場所に位置させてもよい。凝縮し
た窒素のうちの一部分は高圧段８２への還流を供給す
る。凝縮した窒素の残りの部分は管路１１０を通して抜
き出される。管路１１０の流れは窒素製品として直接抜
き出してもよいとは言うものの、図１は、下記で詳しく
検討するように管路１１０の流れを更に処理してから製
品として抜き出す態様を示している。
【００２７】運転中に製品として液体窒素のみを生産す
る（図２に最もよく示されたように）第一の運転様式に
おいては、低圧段８６における運転圧力は約０．３２Ｍ
Ｐａである。管路１３４の液化原料空気は、例えば過冷
却器９４で、管路１５８の合流した蒸気廃棄流との熱交
換で、冷却される。次いで液化原料空気の全部を低圧段
８６へ導入してもよく、あるいは図示のとおりに、管路
１３６の流れを二つの部分に、すなわち管路１４０の流
れと管路１３８の流れとに分割してもよい。管路１４０
の流れはＪＴ弁を通して膨張させられて、低圧段８６へ
導入され、そこで液化空気は分離されて低圧段８６の上
部で低圧段気体窒素に、そして低圧段８６の底部で管路
１０４の流れになる酸素に富んだ液にされる。管路１３
４の液化空気のうちの一部を高圧段８２へ導入すること
もできる（図示せず）。
【００２８】高圧段８２からの粗液体酸素は管路９２へ
供給され、熱交換器９４で過冷却されて管路９６の流れ
となり、熱交換器１１２で更に過冷却され（やはり好ま
しくは管路１５６の合流蒸気廃棄流と熱交換して）、Ｊ
Ｔ弁を通して減圧され、液化空気流のうちの管路１３８
の一部分と一緒にされて管路１４６の流れとなり、そし
て低圧段８６からの管路１０８の酸素に富んだ底部生成
物と一緒にされる。その結果得られた管路１４８の流れ
は、低圧段８６のコンデンサー８８へ導入され、そこで
気化され、低圧段の気体窒素を凝縮させて低圧段窒素凝
縮液を作るのに使用される。あるいはまた、管路９６の
過冷却された粗液体酸素のうちの一部分あるいは全部を
管路１０２を経由して低圧段８６へ供給し、そして後に
管路１０４の酸素に富んだ液として抜き出してコンデン
サー８８へ向かわせることができよう。
【００２９】第一の運転様式では、液体窒素製品を管路
１２２及び１１０の流れから直接抜き出してもよい。図
２に示したプロセスは、直接抜き出す方法に代わる方法
である。図２に示したように、凝縮窒素のうちの管路１
１０の残りの部分（還流として使われないもの）は熱交
換器１１２で過冷却されて管路１１４の流れとなり、Ｊ
Ｔ弁を通して減圧されてから相分離器１１６でフラッシ
ュされて、管路１２０の第一の低圧蒸気窒素と管路１１
８の低圧液体窒素となる。低圧蒸気窒素は、管路１２０
を通して、低圧段８６の最上部近くで低圧段８６へ導入
される。管路１１８の低圧液体窒素流は減圧され、次い
でＪＴ弁を通して更に減圧され、そして相分離器１２６
で分離されて管路１２８の第二の低圧蒸気窒素と管路１
３０の液体窒素製品にされ、この製品は液体窒素貯蔵タ
ンク（図示せず）へ送ることができる。
【００３０】図２に示したように、低圧段窒素凝縮液の
うちの管路１２２の残りの部分（還流として使用されな
いもの）は、最初に減圧されてから低圧液体窒素と一緒
にされる。同様に、管路１２８の第二の低圧蒸気窒素も
コンデンサー８８からの管路１５４の酸素に富んだ蒸気
廃棄流と一緒にされて合流蒸気廃棄流１５６を形成し、
これは粗液体酸素、液化空気、そして高圧段８２からの
凝縮窒素のうちの残りの部分（還流として使用されない
もの）を冷却するための冷媒として使用される。より詳
しく言うと、管路１５６の流れはまず熱交換器１１２へ
導入されて凝縮窒素のうちの管路１１０の残りの部分と
管路９６の粗液体酸素を過冷却して、管路１５８の流れ
になる。次いで、この管路１５８の流れは管路９２の粗
液体酸素と管路１３４の液化空気を冷却するのに使用さ
れて、管路１６０の流れになる。管路１６０の流れは主
熱交換器５１のための冷媒として用いられる。具体的に
は、管路１６０の流れは主熱交換器５１の低温段６８に
供給されて管路１６２の流れになり、そしてそれは主熱
交換器５１の高温段５２へ供給されて管路１６４の廃棄
流となって、これは大気へ放出される。
【００３１】運転中に製品として液体窒素と液体酸素が
生産される（図３で最もよく示されるように）第二の運
転様式においては、低圧段８６の運転圧力は約０．１３
ＭＰａである。管路９２の粗酸素底部液は熱交換器９４
で過冷却され、そしてＪＴ弁を通して減圧される。その
結果得られた管路９８の流れは液体酸素過冷却器１００
を通過して液体酸素製品１０６のために必要な寒冷を供
給し、そして蒸留塔８１の低圧段８６へ管路１０２の供
給原料として適切な箇所で導入される。管路１３４の液
化原料空気は、例えば熱交換器９４で、管路１５８の合
流蒸気廃棄流との熱交換で、過冷却される。得られた管
路１３６の流れは、次いでＪＴ弁を通して減圧されて、
粗液体酸素の供給箇所とは異なる箇所で低圧段８６へ供
給される。
【００３２】第二の運転様式では、液化空気の全部が管
路１４２の流れにされ、低圧段８６へ導入される。液化
空気の一部分を高圧段８２へ導入してもよい（図示せ
ず）。低圧段８６への種々の供給原料は蒸留されて、管
路１５２の低圧蒸気上部廃棄流と管路１０４の酸素に富
んだ液を生じさせ、前者は熱交換器１１２、９４、６
８、５２で加温されて放出され、後者は熱交換器１００
において管路９８の粗液体酸素と熱交換して過冷却され
て管路１０６で製品として抜き出される。こうして、図
３に示したように、管路１５２の低圧上部廃棄流は、管
路１１０の高圧段８２からの凝縮窒素の残りの部分と管
路９２の粗液体酸素を冷却するのに使用される。第二の
運転様式においては、上部コンデンサー８８は用いられ
ない。
【００３３】必要ならば、第二の運転様式ではアルゴン
を製造することもできる。これは、液の流れと蒸気の流
れとにより低圧段８６につながれた追加の副精留塔を必
要としよう。このオプションは図面に示されていない
が、当該技術分野において周知である。
【００３４】先に検討したように、総合生産ＬＩＮ／Ｌ
ＯＸ比が所望される場合には、第一の様式での運転時間
と第二の様式での運転時間を時間平均の所望の総合生産
ＬＩＮ／ＬＯＸ比が得られるように選定する。第二の運
転様式の間に達成される重量比も、二つの様式の相対的
な運転時間を決定する因子である。一つの態様におい
て、第二の運転様式でのＬＩＮ／ＬＯＸ比は１：１であ
るが、この比は各段での液／蒸気流量と、各段の理論段
数と、そして原料組成とに依存する。この態様では、
１：１より大きいあるいはこれに等しい任意の総合生産
ＬＩＮ／ＬＯＸ比を得ることができ、例えば総合生産Ｌ
ＩＮ／ＬＯＸ比は専ら第一の運転様式で運転することに
より無限大にすることができ、あるいは専ら第二の運転
様式で運転することで１：１にすることができる。
【００３５】液体窒素と液体酸素を生産するための本発
明の装置は、管路８０の冷却された気体原料空気の流れ
と管路１３４の液化空気の流れとを提供する液化装置１
１と、高圧段８２及び低圧段８６を有する蒸留塔８１と
を含む。この装置はまた、粗液体酸素を高圧段８２の底
部から、（ｉ）第一の運転様式の間はコンデンサー８８
へ、そして（ｉｉ）第二の運転様式の間は低圧段８６へ
流れさせるために、高圧段８２の底部、コンデンサー８
８、及び低圧段８６の間に存在する流体流動管路９２、
９８、１０２、１４６、１４８と、これらの管路に配置
された弁類との、第一の組も含む。例えば、第一の運転
様式の間は、管路９６と９８の間に配置された弁は閉じ
られ、そして管路９６と１４６の間に配置された弁は開
放される。第二の運転様式では、これらの二つの弁の位
置は逆にされる。あるいはまた、粗液体酸素あるいはそ
の一部分を、第一の運転様式の間も低圧段８６へ送るこ
とができる。それは後に、管路１０４の酸素に富んだ液
として抜き出されて、管路１０８を経由してコンデンサ
ー８８へ送られる。
【００３６】この装置はまた、酸素に富んだ液を低圧段
８６の底部から、（ｉ）第一の運転様式の間はコンデン
サー８８へ、そして（ｉｉ）第二の運転様式の間は管路
１０６を通して液体酸素製品貯蔵器へ流れさせるため
に、低圧段８６の底部、液体酸素製品貯蔵器（例えばタ
ンクの如きもの）、及びコンデンサー８８の間に存在す
る流体流動管路１０４、１０６、１０８、１４８と、こ
れらの管路に配置された弁類との、第二に組も含む。例
えば、第一の運転様式の間は、管路１０４と１０６の間
に配置された弁は閉じられ、そして管路１０４と１０８
の間に配置された弁は開放される。第二の運転様式で
は、これらの二つの弁の位置は逆にされる。これらの管
路のうちの一部は互いに重なってもよいことに注目すべ
きであり、例えば管路１４８は流体流動管路と弁類の第
一及び第二の組の両方の一部分として使用することがで
きる。
【００３７】この装置は、流体流動管路と弁類の第二の
組に代わるものとして、流体流動管路２００、１０４、
１０６と弁類の第三の組を含んでもよい（図４〜６に示
したように）。この第三の組は、（ｉ）第一の運転様式
の間は底部の蒸気廃棄流を低圧段８６の底部近くの第一
の位置から適切な蒸気廃棄流へ流れさせ、（ｉｉ）第二
の運転様式の間は酸素に富んだ液を当該低圧段の底部近
くの上記第一の位置より下方の第二の位置から液体酸素
製品貯蔵器へ流れさせるために、低圧段８６の底部、液
体酸素製品貯蔵器、及び管路１５８（図４におけるよう
に）又は１５６（図５及び６におけるように）の蒸気廃
棄流との間に存在する。これらの第一と第二の位置は、
第一の位置では主として蒸気が抜き出され、第二の位置
では主として液が抜き出されるように選ばれる。第一の
運転様式の間は、管路１０４と１０６の間に配置された
弁は閉じられ、管路２００と１５８（図４）又は１５６
（図５及び６）の間に配置された弁は開放される。第二
の運転様式では、これらの二つの弁の位置は逆にされ
る。
【００３８】図４〜６に示された装置を使用するプロセ
スは、第一の運転様式の変形用である。図４に示された
ように、底部蒸気の廃棄流は、図１と２に示された態様
において行われるように低圧段８６から管路１０４で液
体廃棄流を取り出してそれをコンデンサー８８へ送る代
わりに、管路２００で抜き出される。図４〜６に示され
た態様における第一の運転様式の間は、混合物をコンデ
ンサー８８に導入する工程は、粗液体酸素のうちの一部
分と液化空気のうちの一部分をコンデンサー８８へ導入
することを含む。これらの態様においては、粗液体酸素
の残りの部分と液体空気の残りの部分は低圧段８６へ導
入され、そして低圧段８６の底部から蒸気廃棄流が管路
２００でもって抜き出される。
【００３９】図４に示された態様では、管路２００の蒸
気廃棄流はＪＴ弁を通して減圧されて、コンデンサー８
８からの管路１５８の酸素に富んだ蒸気廃棄流と一緒に
される。その結果得られた流れは、熱交換器９４で粗液
体酸素と液化空気を冷却するための冷媒として用いられ
る合流蒸気廃棄流を構成する。この態様は、低圧段８６
の圧力を約０．３２ＭＰａから約０．２４ＭＰａまで低
下させるのを可能にするが、低圧段からの液体窒素の回
収率はわずかに減少する。
【００４０】図５は、主として第一の運転様式に向けら
れる本発明のもう一つの態様を示している。図４に示し
た態様におけるように、管路２００の蒸気廃棄流が低圧
段８６から抜き出される。次いで、管路２００の蒸気廃
棄流はエキスパンダー２０２で膨張させられてより低い
圧力にされ、そしてコンデンサー８８からの管路１５４
の酸素に富んだ蒸気廃棄流と一緒にされる。その結果得
られた管路１５６の流れは、熱交換器１１２と９４にお
いて粗液体酸素、液化空気、及び高圧段８２からの凝縮
窒素の残りの部分を冷却するための冷媒として使用され
る合流蒸気廃棄流を形成する。この態様では、低圧段８
６の圧力は約０．２４ＭＰａのままであるが、窒素の回
収率は図４に示した態様と比べて上昇する。
【００４１】図６は、主として第一の運転様式に向けら
れる本発明の更にもう一つの態様を示している。図４と
５に示された態様におけるように、管路２００の蒸気廃
棄流が低圧段８６から抜き出される。次いで、管路２０
０の蒸気廃棄流はエダクター２０４に送られ、そこで減
圧され且つコンデンサー８８からの酸素に富んだ蒸気廃
棄流と一緒にされる。エダクター２０４は、管路１５４
の酸素に富んだ蒸気廃棄流の圧力を、その結果として管
路１５０を介してコンデンサー８８の圧力を、下げる働
きもする。その結果得られた管路１５６の流れは、熱交
換器１１２と９４において粗液体酸素、液化空気、及び
高圧段８２からの凝縮窒素の残りの部分を冷却するため
の冷媒として使用される合流蒸気廃棄流を形成する。
【００４２】図７は、動力費が１日の時間により変動す
る場合に使用するための本発明のもう一つ別の態様を示
している。この場合、液化装置は、動力費が相対的に安
い時間の間に過剰量の液化空気を製造するため意図的に
過大な大きさにされている。過剰の液化空気は、液化装
置１１と蒸留塔８１の間に配置される貯蔵タンク３００
に貯蔵される。過剰の液化空気は、動力費が相対的に安
い第一の時間の間に貯蔵される。過剰空気のうちの少な
くとも一部分は、動力費が相対的に高い第二の時間の間
に使用され、そのとき液化装置は停止してもよい。液化
装置が停止中は、必要とされる気体空気は主空気圧縮機
から供給される。
【００４３】
【実施例】本発明の効果を証明し、また従来の方法との
比較を行うために、下記の例を試行した。下記の表１
で、提案されたサイクルのために必要とされる動力は、
主圧縮機１２と再循環圧縮機２０について７０％の等温
効率を仮定し、コンパンダー圧縮機３０、３２について
８３％の等エントロピー効率を仮定し、エキスパンダー
４８、６２について８９％の等エントロピー効率を仮定
して、６００トン／日の液化装置について計算された。
比較のために、２．５の固定したＬＩＮ／ＬＯＸ比で６
００トン／日の液体を製造する、従来の全回収窒素再循
環により必要とされる動力も求めた。従来の全回収窒素
再循環により必要とされる動力は、同じＬＩＮ／ＬＯＸ
比で本発明により必要とされる動力より約２％多く、す
なわち１１，８１８ｋＷ対１１，５７２ｋＷであった。
【００４４】
【表１】
【００４５】シミュレーションの流れのパラメーターの
うちの一部を表２と３に示す。このシミュレーションの
基準は、表２の場合には６００トン／日の液体製品、す
なわち６００トン／日の液体窒素の生産であり、表３の
場合には液体窒素と液体酸素を含めた液体全体の生産量
が６００トン／日である。これらのシミュレーションで
使用した原料は、管路１０の流れについて表２及び３に
示された圧力と温度の大気空気であった。これらのシミ
ュレーションでは、高圧段の理論段数は４０であり、低
圧段の理論段数は７３であった。
【００４６】表２で報告されるシミュレーションでは、
製品液体窒素は２ｐｐｍの酸素を含有していて、また管
路１６４の廃棄流の組成は６１．６４％が窒素そして３
６．７３％が酸素であり、いくらかのアルゴンを同伴し
ていた。
【００４７】表３で報告されるシミュレーションでは、
製品液体窒素は２ｐｐｍの酸素を含有していて、そして
製造された液体酸素の純度は９９．５０％であった。管
路１６４の廃棄流の組成は８９．８２％が窒素そして
８．８５％が酸素であり、いくらかのアルゴンを同伴し
ていた。
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】ここでは一定の具体的態様を参照して例示
及び説明してはいるが、しかしながら本発明はここに示
された細目に限定しようとするものではない。それどこ
ろか、特許請求の範囲の記載の範囲内及びそれと同等の
ものの範囲内で、且つ本発明の精神から逸脱することな
しに、それらの細目に様々な改変を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一態様の概要図である。
【図２】図１に示した態様の部分図であって、液体窒素
が生産される第一の運転様式の間に操業する流体流動管
路を実戦として示し、そして残りの流体流動管路を破線
として示している図である。
【図３】図１に示した態様の部分図であって、液体窒素
と液体酸素の両方が生産される第二の運転様式の間に操
業する流体流動管路を実戦として示し、そして残りの管
路を破線として示している図である。
【図４】本発明の第二の態様の概要図である。
【図５】本発明の第三の態様の概要図である。
【図６】本発明の第四の態様の概要図である。
【図７】本発明の第五の態様の概要図である。
【符号の説明】 １１…空気液化装置 １２…主空気圧縮機 １６…吸着装置 ２０…再循環圧縮機 ３０、３２…コンパンダー ４８…膨張タービン ５１…主熱交換器 ５２…主熱交換器の高温段 ６２…膨張タービン ６８…主熱交換器の低温段 ８１…蒸留塔 ８２…高圧段 ８４…リボイラー／コンデンサー ８６…低圧段 ８８…コンデンサー ９０…分離器 ９４、１００、１１２…熱交換器 １１６、１２６…相分離器 ２０２…エキスパンダー ２０４…エダクター ３００…貯蔵タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ズビグニュー タデウスズ フィドコウス キー アメリカ合衆国，ペンシルバニア 18062, マカンジー，ビレッジ ウォーク ドライ ブ 316 (72)発明者 ラケシュ 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 シャム ラムチャンド スチデオ アメリカ合衆国，ペンシルバニア 18106, ウェスコスビル，パー コーズウェイ 1541

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高圧段と低圧段とを有する低温蒸留塔を
    運転して液体窒素を製造する方法であり、 （ａ）液化装置を使用して冷却された気体原料空気の流
    れと液化した空気の流れとを供給する工程、 （ｂ）当該冷却された気体原料空気を精留のため上記蒸
    留塔の上記高圧段へ導入して当該高圧段の上部で高圧窒
    素の上部生成物にし、そして当該高圧段の底部で粗液体
    酸素にする工程、 （ｃ）当該高圧段からの上記高圧窒素を上記蒸留塔の上
    記低圧段の底部からの酸素に富んだ液との熱交換により
    凝縮させる工程、 （ｄ）この凝縮した窒素のうちの一部分を上記蒸留塔の
    上記高圧段への還流として使用する工程、 （ｅ）上記液化した空気のうちの少なくとも一部分を上
    記低圧段へ導入してこの低圧段において当該液化空気を
    分離して、当該低圧段の上部で低圧段の気体窒素にし、
    そして当該低圧段の底部で上記の酸素に富んだ液にする
    工程、を含む方法であって、次の工程（ｆ）及び（ｇ）
    を更に含むことを特徴とする液体窒素製造方法。 （ｆ）（ｉ）上記粗液体酸素のうちの少なくとも一部分
    と（ｉｉ）上記酸素に富んだ液及び上記液化した空気の
    うちの少なくとも一方のものの少なくとも一部分とを含
    む流れを、上記低圧段のコンデンサーへ導入して上記低
    圧段の気体窒素を凝縮させて低圧段の窒素凝縮液を作る
    工程 （ｇ）この低圧段の窒素凝縮液のうちの一部分を当該低
    圧段への還流として使用し、そしてこの低圧段の窒素凝
    縮液のうちの残りの部分と上記の凝縮した窒素のうちの
    残りの部分とを液体窒素製品として抜き出す工程
  2. 【請求項２】 前記低圧段のコンデンサーへ流れを導入
    する工程が、前記粗液体酸素の全部、前記酸素に富んだ
    液の全部、及び前記液化空気のうちの一部分を当該低圧
    段の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。
  3. 【請求項３】 前記低圧段のコンデンサーへ流れを導入
    する工程が、前記粗液体酸素のうちの一部分と前記液化
    空気のうちの一部分を当該低圧段のコンデンサーへ導入
    することを含み、且つ、当該方法が更に、前記粗液体酸
    素のうちの残りの部分を当該低圧段へ導入する工程を含
    む、請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記低圧段の底部から蒸気廃棄流を抜き
    出す工程を更に含む、請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記低圧段の底部からの前記蒸気廃棄流
    の圧力を等エンタルピー的に低下させ、そしてこの蒸気
    廃棄流を当該低圧段の前記コンデンサーからの酸素に富
    んだ蒸気廃棄流と一緒にして、前記粗液体酸素と前記液
    化空気を過冷却するための冷媒として使用される合流蒸
    気廃棄流にする工程を更に含む、請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記低圧段の底部からの前記蒸気廃棄流
    の圧力をエキスパンダーを使って等エントロピー的に低
    下させ、そしてこの蒸気廃棄流を当該低圧段の前記コン
    デンサーからの酸素に富んだ蒸気廃棄流と一緒にして、
    前記粗液体酸素、前記液化空気、及び前記高圧段からの
    前記凝縮した窒素のうちの残りの部分を冷却するための
    冷媒として使用される合流蒸気廃棄流にする工程を更に
    含む、請求項４記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記蒸気廃棄流を減圧し、そしてこの蒸
    気廃棄流を当該低圧段の前記コンデンサーからの酸素に
    富んだ蒸気廃棄流とエダクターにおいて一緒にして、前
    記粗液体酸素、前記液化空気、及び前記高圧段からの前
    記凝縮した窒素のうちの残りの部分を冷却するための冷
    媒として使用される合流蒸気廃棄流にする工程を更に含
    む、請求項４記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記高圧段から前記凝縮した窒素の残り
    の部分を液体窒素製品として抜き出す工程が、 当該凝縮した窒素の当該残りの部分を前記低圧段の前記
    コンデンサーからの酸素に富んだ蒸気廃棄流との熱交換
    で冷却する工程、 この冷却された凝縮窒素を第一の分離器で相分離して第
    一の低圧蒸気窒素と低圧液体窒素とにする工程、そして
    この低圧液体窒素を第二の分離器で相分離して第二の低
    圧蒸気窒素と前記液体窒素製品とにする工程、を含む、
    請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記第一の低圧蒸気窒素を前記低圧段の
    上部へ導入する工程、 前記低圧段の窒素凝縮液の残りの部分を前記低圧液体窒
    素と一緒にする工程、 前記第二の低圧蒸気窒素を前記低圧段の前記コンデンサ
    ーからの酸素に富んだ蒸気廃棄流と一緒にして、前記粗
    液体酸素、前記液化空気、及び前記高圧段からの前記凝
    縮した窒素の残りの部分を冷却するための冷媒として使
    用される合流蒸気廃棄流にする工程、を更に含む、請求
    項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 高圧段と低圧段とを有する低温蒸留塔
    を運転して液体窒素と液体酸素とを第一の重量比で製造
    する方法であって、 液化装置を使用して冷却された気体原料空気の流れと液
    化した空気の流れとを供給する工程、 当該冷却された気体原料空気を精留のため上記蒸留塔の
    上記高圧段へ導入して当該高圧段の上部で高圧窒素に
    し、そして当該高圧段の底部で粗液体酸素にする工程、 当該高圧段からの上記高圧窒素を上記蒸留塔の上記低圧
    段の底部からの酸素に富んだ液との熱交換により凝縮さ
    せる工程、 この凝縮した窒素のうちの一部分を上記高圧段への還流
    として使用する工程、 この凝縮した窒素の残りの部分を液体窒素製品として抜
    き出す工程、そして液体窒素と液体酸素とを上記の第一
    の重量比で製造するための更なる工程として、下記の
    （ａ）及び（ｂ）のうちの一方を選択する工程、を含む
    液体窒素と液体酸素の製造方法。 （ａ）（ｉ）上記液化した空気及び上記粗液体酸素の少
    なくとも一方のうちの少なくとも一部分を上記低圧段へ
    導入して、当該低圧段の上部で低圧段の気体窒素にし、
    そして当該低圧段の底部で上記の酸素に富んだ液にする
    こと、（ii）上記粗液体酸素のうちの少なくとも一部
    分、上記酸素に富んだ液のうちの少なくとも一部分、上
    記液化した空気のうちの少なくとも一部分、及びそれら
    の混合物からなる群より選ばれた流れを、上記低圧段の
    コンデンサーへ導入して上記低圧段の気体窒素を凝縮さ
    せて低圧段の窒素凝縮液を作ること、そして（iii) こ
    の低圧段の窒素凝縮液のうちの一部分を当該低圧段への
    還流として使用し、そしてこの低圧段の窒素凝縮液のう
    ちの残りの部分を液体窒素製品として抜き出すこと、に
    より運転中に製品として液体窒素のみが抜き出される第
    一の運転様式で運転することからなる工程 （ｂ）（ｉ）上記粗液体酸素を減圧しそしてこの粗液体
    酸素を上記低圧段へ導入すること、（ii）上記液化した
    空気の流れを冷却及び減圧して、そして当該液化空気を
    上記低圧段へ上記粗液体酸素が導入される箇所と異なる
    箇所で当該低圧段へ導入すること、そして（iii) この
    低圧段を運転して、窒素を含有する低圧上部廃棄流と製
    品液体酸素流である上記酸素に富んだ液とを製造するこ
    と、により、運転中に上記第一の比より小さいか又はそ
    れと等しい液体窒素対液体酸素の第二の重量比で液体窒
    素と液体酸素とを製品として抜き出す第二の運転様式で
    運転することからなる工程
  11. 【請求項１１】 前記第二の重量比がおよそ１：１であ
    る、請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 （ｂ）が、前記液化された空気、前記
    高圧段からの前記凝縮した窒素のうちの残りの部分、及
    び前記粗液体酸素を窒素を含有している前記低圧上部廃
    棄流との熱交換で冷却する工程を更に含む、請求項１０
    記載の方法。
  13. 【請求項１３】 第一の時間の間は過剰量の液化空気を
    貯蔵する工程、及び第二の時間の間は当該過剰量の液化
    空気の少なくとも一部分を使用する工程を更に含む、請
    求項１０記載の方法。
  14. 【請求項１４】 （ａ）（ｉ）の工程が前記液化した空
    気のうちの一部分を前記低圧段へ導入することを含み、
    （ａ）（ii）の工程が前記液化した空気のうちの残りの
    部分、前記粗液体酸素の全部、及び前記酸素に富んだ液
    の全部を前記低圧段の前記コンデンサーへ導入すること
    を含む、請求項１０記載の方法。
  15. 【請求項１５】 （ａ）（ii）の工程が前記液化した空
    気のうちの一部分を前記低圧段の前記コンデンサーへ導
    入することを含む、請求項１０記載の方法。
  16. 【請求項１６】 （ａ）（ii）の工程が前記粗液体酸素
    のうちの一部分を前記低圧段の前記コンデンサーへ導入
    することを含む、請求項１０記載の方法。
  17. 【請求項１７】 （ｂ）が前記粗液体酸素を前記製品液
    体酸素との熱交換で冷却する工程を更に含む、請求項１
    ０記載の方法。
  18. 【請求項１８】 液体窒素を製造するための低温蒸留方
    法であり、 （ａ）原料を液化して冷却された気体原料空気の流れと
    液化した空気の流れとを供給する工程、 （ｂ）当該冷却された気体原料空気を蒸留塔の高圧段で
    精留して高圧窒素の上部生成物と粗液体酸素とにする工
    程、 （ｃ）上記液化した空気のうちの少なくとも一部分を上
    記蒸留塔の低圧段で分離して低圧段の気体窒素と酸素に
    富んだ液とにする工程、 （ｄ）上記高圧窒素をリボイラー／コンデンサーにおい
    て上記酸素に富んだ液との熱交換により凝縮させて凝縮
    窒素を作る工程、 （ｅ）上記低圧段の気体窒素をコンデンサーで凝縮させ
    る工程、を含む方法であって、次の工程（ｆ）及び
    （ｇ）を更に含むことを特徴とする液体窒素を製造する
    低温蒸留法。 （ｆ）（ｉ）上記粗液体酸素のうちの少なくとも一部
    分、（ii）上記酸素に富んだ液のうちの少なくとも一部
    分、（iii)上記液化した空気のうちの少なくとも一部
    分、及び（iv）それらの混合物からなる群より選ばれた
    流れを、上記コンデンサーへ導入して上記低圧段の気体
    窒素を凝縮させて低圧段の窒素凝縮液を作る工程 （ｇ）上記高圧段からの上記凝縮した窒素及び上記低圧
    段の窒素凝縮液を液体窒素製品として抜き出す工程
  19. 【請求項１９】 冷却された気体原料空気の流れと液化
    した空気の流れとを供給するための液化装置を有し、且
    つ、（ｉ）当該冷却された気体原料空気を精留して高圧
    窒素の上部生成物と粗液体酸素とにするための高圧段、
    （ii）当該冷却され液化した空気のうちの少なくとも一
    部分を分離して低圧段の気体窒素と酸素に富んだ液とに
    するための低圧段、(iii) 上記高圧窒素を上記酸素に富
    んだ液との熱交換により凝縮させて凝縮窒素を作るため
    のリボイラー／コンデンサー、及び（iv）上記低圧段の
    気体窒素を選択的に凝縮させるためのコンデンサー、を
    含む蒸留塔を有する、液体窒素及び液体酸素を製造する
    ための装置であって、 （ａ）粗液体酸素を上記高圧段の底部から、（ｉ）運転
    中に窒素のみが製造される第一の運転様式の間は上記コ
    ンデンサーへ、そして（ii）運転中に液体酸素と液体窒
    素が製造される第二の運転様式の間は上記低圧段へ流れ
    させるために、上記高圧段の底部、上記コンデンサー、
    及び上記低圧段の間に流体流動管路と弁類の第一の組が
    存在すること、並びに （ｂ）上記酸素に富んだ液を上記低圧段の底部から、
    （ｉ）上記第一の運転様式の間は上記コンデンサーへ、
    そして（ii）上記第二の運転様式の間は液体酸素製品貯
    蔵器へ流れさせるために、上記低圧段の底部、上記液体
    酸素製品貯蔵器、及び上記コンデンサーの間に流体流動
    管路と弁類の第二の組が存在すること、を特徴とする液
    体窒素及び液体酸素の製造装置。
  20. 【請求項２０】 過剰量の前記液化された空気を貯蔵す
    るため前記液化装置と前記蒸留塔との間に配置された貯
    蔵タンクを更に含む、請求項１９記載の装置。
  21. 【請求項２１】 冷却された気体原料空気の流れと液化
    した空気の流れとを供給するための液化装置を有し、且
    つ、（ｉ）当該冷却された気体原料空気を精留して高圧
    窒素の上部生成物と粗液体酸素とにするための高圧段、
    （ii）当該冷却され液化した空気のうちの少なくとも一
    部分を分離して低圧段の気体窒素と酸素に富んだ液とに
    するための低圧段、(iii) 上記高圧窒素を上記酸素に富
    んだ液との熱交換により凝縮させて凝縮窒素を作るため
    のリボイラー／コンデンサー、及び（iv）上記低圧段の
    気体窒素を選択的に凝縮させるためのコンデンサー、を
    含む蒸留塔を有する、液体窒素及び液体酸素を製造する
    ための装置であって、 （ａ）粗液体酸素を上記高圧段の底部から、（ｉ）運転
    中に窒素のみが製造される第一の運転様式の間は上記コ
    ンデンサーへ、そして（ii）運転中に液体酸素と液体窒
    素が製造される第二の運転様式の間は上記低圧段へ流れ
    させるために、上記高圧段の底部、上記コンデンサー、
    及び上記低圧段の間に流体流動管路と弁類の第一の組が
    存在すること、並びに （ｂ）（ｉ）上記第一の運転様式の間は底部の蒸気廃棄
    物を上記低圧段の底部近くの第一の位置から蒸気廃棄流
    へ流れさせるため、そして（ii）上記第二の運転様式の
    間は上記酸素に富んだ液を上記低圧段の底部近くの、上
    記第一の位置より下方の第二の位置から液体酸素製品貯
    蔵器へ流れさせるために、上記低圧段の底部、上記液体
    酸素製品貯蔵器、及び上記蒸気廃棄流の間に流体流動管
    路と弁類の第二の組が存在すること、を特徴とする液体
    窒素及び液体酸素の製造装置。
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