JPH1163810A - 低純度酸素の製造方法及び装置 - Google Patents

低純度酸素の製造方法及び装置

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JPH1163810A JP21489497A JP21489497A JPH1163810A JP H1163810 A JPH1163810 A JP H1163810A JP 21489497 A JP21489497 A JP 21489497A JP 21489497 A JP21489497 A JP 21489497A JP H1163810 A JPH1163810 A JP H1163810A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 原料空気を液化精留して低純度酸素を製造す
る際の酸素動力原単位を低減する。 【解決手段】 原料空気を高圧塔２の操作圧力より低い
圧力に圧縮し、予冷後に精製設備５で精製し、精製原料
空気を第１原料空気と第２原料空気とに分岐し、第１原
料空気を膨張タービン６で膨張させるとともに第２原料
空気を昇圧機７で昇圧し、主熱交換器８で冷却した第１
原料空気を低圧塔１に、第２原料空気を高圧塔２に、そ
れぞれ導入して液化精留し、低圧塔１の下部から製品酸
素を回収する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低純度酸素の製造
方法及び装置に関し、詳しくは、低温で空気を蒸留分離
することにより、主として低純度酸素（９９％Ｏ２以
下）を製品として回収する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】低純度
酸素は、従来から鉄鋼、ガラス溶融等の分野において使
用されてきたが、原油資源の枯渇やエネルギーの有効利
用を考慮した石炭ガス化複合発電や、重質残渣ガス化発
電及び直接溶融還元製鋼等においても今後さらに需要が
見込まれている。これらの分野においては、大量の酸素
を消費することから、特に酸素の製造コストを低くする
ことが追及されている。
【０００３】純度９９％以下の低純度酸素を製造する方
法として、原料空気を低圧塔及び高圧塔を有する複式精
留設備で液化精留する方法が知られている。この液化精
留法では、一般に、低圧塔の下部から酸素をガス状ある
いは液状で抜出すが、低純度酸素を製造する場合は、低
圧塔の回収部において酸素とアルゴンとをほとんど分離
する必要がないため、この部分の下降液と上昇ガスと
を、高純度酸素を製造するプロセスと比較して少なくす
ることができる。
【０００４】このため、例えば、特開昭５５−３８２４
３号公報に記載されている方法では、原料空気を低圧と
高圧との２系統に分離し、低圧の原料空気を低圧塔に直
接導入するようにしている。これにより、高圧に圧縮す
る原料空気の流量が減少するため、原料空気の圧縮に要
する動力の削減が図れる。
【０００５】しかし、この方法では、低圧及び高圧の２
系統の原料空気を、それぞれ異なる圧縮機で圧縮し、異
なる精製設備で不純物を除去するため、設備コストが増
加し、さらに、低圧側の精製設備では、原料空気から高
沸点の不純物を除去するために多量のエネルギーが必要
となり、装置に必要な動力が増大するという欠点があっ
た。
【０００６】また、特開平５−２９６６５２号公報に記
載された方法では、原料空気の全量を高圧塔の運転圧力
に応じた圧力に圧縮して精製を行った後、原料空気の一
部を分岐させて膨張タービンで膨張させることにより低
圧の原料空気を得るとともに、膨張により得られた動力
を原料空気の圧縮動力として利用するようにしている。
【０００７】この方法では、膨張タービンでの膨張によ
り得られた仕事を原料空気の圧縮動力の一部として利用
し、動力を回収するようにしているが、流体の膨張によ
り得られるエネルギーは、膨張タービンや圧縮機の効率
等によって減少するため、このエネルギーの全てを圧縮
のためのエネルギーとして使用することはできなかっ
た。また、低圧塔に導入する低圧原料空気は、一旦高圧
塔の圧力まで圧縮された後、膨張タービンで膨張する
が、この膨張による仕事は、単に圧縮機の圧縮動力とし
て利用されるだけであり、低圧塔に導入する低圧原料空
気を高圧塔の圧力よりも低い圧力に圧縮するほうが効率
的である。
【０００８】そこで本発明は、上述の各プロセスと比較
して酸素動力原単位を低減させ、製造コストの低減を図
ることができる低純度酸素の製造方法及び装置を提供す
ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の低純度酸素の製造方法は、原料空気を低圧
塔及び高圧塔を有する複式精留設備で液化精留すること
により低純度酸素を製造する方法において、原料空気を
前記高圧塔の操作圧力より低い圧力に圧縮する工程と、
圧縮原料空気を予冷する工程と、予冷した原料空気から
水分や二酸化炭素等の不純物を除去して精製する工程
と、精製原料空気を第１原料空気と第２原料空気とに分
岐し、分岐した第１原料空気を膨張させる工程と、分岐
した第２原料空気を昇圧する工程と、膨張させた第１原
料空気及び昇圧した第２原料空気を、液化精留で得られ
た流体との熱交換により冷却する工程と、冷却した第１
原料空気を前記低圧塔に、冷却した第２原料空気を前記
高圧塔に、それぞれ導入して液化精留することにより酸
素と窒素とに分離する工程と、液化精留で得られた低圧
塔下部の酸素の少なくとも一部を製品として回収する工
程とを含むことを特徴としている。
【００１０】さらに、本発明の低純度酸素の製造方法
は、前記第２原料空気の昇圧を前記第１原料空気の膨張
による仕事を利用して行うこと、前記第１原料空気を膨
張させる前に加熱すること、前記第２原料空気を昇圧す
る前に冷却すること、前記製品酸素は、液化精留で得ら
れた低圧塔下部の液化酸素を圧縮した後、前記第２原料
空気の一部との熱交換によって蒸発させることにより回
収すること、この液化酸素と熱交換する第２原料空気の
一部を該熱交換によって液化した後、前記高圧塔におけ
る第２原料空気の導入位置より少なくとも１理論段上の
位置で高圧塔に導入することを特徴としている。
【００１１】また、本発明の低純度酸素の製造装置は、
原料空気を低圧塔及び高圧塔を有する複式精留設備で液
化精留することにより低純度酸素を製造する装置におい
て、原料空気を圧縮する原料空気圧縮機と、圧縮原料空
気を予冷する予冷設備と、予冷した原料空気から水分や
二酸化炭素等の不純物を除去して精製する精製設備と、
精製原料空気の一部を膨張させる膨張タービンと、精製
原料空気の残部を昇圧する昇圧機と、膨張させた第１原
料空気及び昇圧した第２原料空気を液化精留で得られた
流体との熱交換により冷却する主熱交換器と、冷却した
第１原料空気を前記低圧塔に導入する経路と、冷却した
第２原料空気を前記高圧塔に導入する経路と、液化精留
により低圧塔下部に生成した酸素の少なくとも一部を製
品として回収する経路とを備えていることを特徴として
いる。
【００１２】さらに、本発明の低純度酸素の製造装置
は、前記膨張タービンと前記昇圧機とが同軸上に連結さ
れていること、前記膨張タービンで膨張させる精製原料
空気を膨張させる前に加熱する熱交換器を備えているこ
と、前記昇圧機が前記主熱交換器における温端温度と冷
端温度との間の温度で精製原料空気を吸入して昇圧する
ものであること、前記酸素を製品として回収する経路
が、液化精留によって得られた低圧塔底部の液化酸素を
圧縮するポンプと、該ポンプで圧縮した液化酸素と前記
第２原料空気の一部とを熱交換させて液化酸素を蒸発さ
せるとともに第２原料空気を液化させる酸素蒸発器と、
該酸素蒸発器で液化した第２原料空気を、酸素蒸発器を
経由しない第２原料空気の高圧塔導入位置より少なくと
も１理論段上の位置で高圧塔に導入する経路とを備えて
いること、前記低圧塔及び高圧塔の少なくともいずれか
一方が充填式精留塔であることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の低純度酸素製造
装置の一形態例を示す系統図である。この低純度酸素製
造装置は、原料空気を低圧塔１及び高圧塔２を有する複
式精留設備で液化精留することにより低純度酸素を製造
する装置であって、原料空気を圧縮する原料空気圧縮機
３、圧縮原料空気を予冷する予冷設備４、予冷した原料
空気から水分や二酸化炭素等の不純物を除去して精製す
る精製設備５、精製原料空気の一部を膨張させる膨張タ
ービン６、精製原料空気の残部を昇圧する昇圧機７、膨
張させた第１原料空気及び昇圧した第２原料空気を液化
精留で得られた流体との熱交換により冷却する主熱交換
器８等を有するもので、製品の低純度酸素ガスは、低圧
塔１の下部から回収される。
【００１４】以下、低圧塔１の運転圧力を１．４ｋｇ／
ｃｍ２ａｂｓ、高圧塔２の運転圧力を５．６ｋｇ／ｃｍ
２ａｂｓとし、製品酸素ガスを２２３５５Ｎｍ３／ｈ採
取する場合を例に挙げて説明する。
【００１５】まず、経路５０から導入される１０２１０
０Ｎｍ３／ｈの原料空気は、原料空気圧縮機３で高圧塔
２の運転圧力より低く、低圧塔１の運転圧力よりは高
い、４．９ｋｇ／ｃｍ２ａｂｓに圧縮されて経路５１に
導出される。この圧縮原料空気は、経路５１から熱交換
器１１を通り、さらに、経路５２から予冷設備４に導入
されて予冷され、経路５３を通って精製設備５に導入さ
れる。
【００１６】精製設備５で水分や二酸化炭素等の不純物
を除去されて精製され、経路５４に導出された精製原料
空気は、経路５５の第１原料空気と経路５６の第２原料
空気とに分岐する。経路５５に分岐した２５０００Ｎｍ
３／ｈの第１原料空気は、前記熱交換器１１で圧縮原料
空気と熱交換を行って１３０℃に加熱された後、経路５
７を通って膨張タービン６に流入し、低圧塔１の運転圧
力に対応した１．５ｋｇ／ｃｍ２ａｂｓに膨張する。膨
張して低圧となった第１原料空気は、経路５８を通って
主熱交換器８に流入し、液化精留で得られた流体、即ち
酸素ガス及び窒素ガスとの熱交換により冷却され、経路
５９，６０を経て低圧塔１の中段に導入される。
【００１７】経路５６に分岐した７７１００Ｎｍ３／ｈ
の第２原料空気は、前記膨張タービン６に同軸上に連結
された昇圧機７で、前記第１原料空気の膨張で得られた
仕事により、高圧塔２の運転圧力に対応した５．７ｋｇ
／ｃｍ２ａｂｓに昇圧され、アフタークーラー１２で冷
却されて経路６１に導出する。昇圧した第１原料空気の
一部５８００Ｎｍ３／ｈは、経路６１から経路６２に分
岐して第３の流れとなり、ブロワー１３で８．７ｋｇ／
ｃｍ２ａｂｓに圧縮された後、アフタークーラー１４，
経路６３を経て主熱交換器８に流入する。この第３原料
空気は、主熱交換器８の途中の−９０℃の位置で経路６
４に抜出され、寒冷発生用の膨張タービン１５で１．４
ｋｇ／ｃｍ２ａｂｓに膨張し、装置の運転に必要な寒冷
を発生する。膨張タービン１５で膨張して低圧となり、
経路６５に導出された第３原料空気は、前記経路５９の
第２原料空気と合流し、合計流量３０８００Ｎｍ３／ｈ
となって前記経路６０から低圧塔１に流入する。
【００１８】一方、経路６１から経路６６に進んだ第２
原料空気７１３００Ｎｍ３／ｈは、主熱交換器８で露点
温度付近まで冷却された後、経路６７を通って高圧塔２
の下部に導入される。この第２原料空気は、主凝縮蒸発
器１６で凝縮して高圧塔２内を流下する還流液と気液接
触することにより液化精留され、塔上部の窒素ガスと塔
底部の酸素分が富化した液化空気とに分離する。窒素ガ
スは、塔上部から主凝縮蒸発器１６に導入されて凝縮
し、凝縮した液化窒素の一部が、経路６８，過冷器１７
を経て弁１８で低圧塔１の圧力に減圧された後、低圧塔
１の上部に導入される。また、塔底部から経路６９に抜
出された液化空気は、過冷器１９を経て弁２０で低圧塔
１の圧力に減圧された後、低圧塔１の中段に導入され
る。
【００１９】低圧塔１では、低圧塔１内を上昇する前記
第１原料空気，第３原料空気及び主凝縮蒸発器１６で蒸
発したガスと、塔内を流下する前記液化窒素及び液化空
気との気液接触により精留が行われ、塔頂部の窒素ガス
と塔底部の液化酸素とに分離し、塔頂部の経路７０から
は窒素ガス７９４４５Ｎｍ３／ｈが抜出され、塔下部の
経路７１からは、主凝縮蒸発器１６で蒸発した酸素ガス
の一部２２３５５Ｎｍ３／ｈが抜出される。塔頂部から
経路７０に抜出された窒素ガスは、前記過冷器１７，１
９及び経路７２を通って主熱交換器８に流入し、原料空
気と熱交換して経路７３に導出され、その一部が経路７
４に分岐し、再生用加熱器２１を通って精製設備５の再
生に用いられた後、経路７５から放出される。また、残
部の窒素ガスは、必要に応じて製品として採取すること
ができる。そして、経路７１に抜出された酸素ガスは、
主熱交換器８で原料空気と熱交換して１２℃に昇温し、
経路７６から製品酸素として回収される。
【００２０】上述のように、低純度酸素を製造するにあ
たり、原料空気を高圧塔２の圧力よりも低い圧力に圧縮
して精製することにより、原料空気圧縮機３から精製設
備５に至る系統を一本化できるので、原料空気を高圧及
び低圧の２系統で圧縮精製する従来法に比べて初期コス
トを低減できるとともに、低圧の原料空気から不純物を
除去する必要がなくなるため、これに必要な動力が削減
できる。
【００２１】さらに、原料空気の全部を高圧塔２の圧力
まで圧縮しないので、低圧塔１に供給する低圧側の原料
空気を圧縮及び膨張させる際の圧縮比や膨張比が小さく
なり、機械的ロスを低減することができる。特に、低圧
側の原料空気を膨張させる膨張タービン６と、高圧側の
原料空気を昇圧する昇圧機７とを同軸上に連結し、第１
原料空気の膨張による仕事を利用して高圧側の原料空気
を昇圧することにより、効率よく第２原料空気の昇圧を
行うことができ、エネルギーの有効利用が図れる。ま
た、第１原料空気を熱交換器１１で加熱してから膨張タ
ービン６に導入して膨張させることにより、第１原料空
気の膨張を効率よく行うことができ、昇圧機７で昇圧す
る第２原料空気との温度差を大きくすることにより、昇
圧機７における圧縮比を高めることができる。
【００２２】上述のようにして低純度酸素を製造した場
合の酸素動力原単位は、０．３４ｋＷｈ／Ｎｍ３とな
り、従来のプロセスと比較して１０％程度の低減が図れ
る。
【００２３】さらに、低圧塔１の下部から酸素を液で抜
出すこともできる。この場合は、図１に破線で示すよう
に、低圧塔下部から経路７６に液化酸素を抜出し、液化
酸素ポンプ２２で液化酸素の沸点と、加熱源として使用
する第２原料空気の沸点との差が適当な温度となる圧力
に圧縮して酸素蒸発器２３に導入するとともに、前記経
路６７を流れる第２原料空気の一部を経路７７に分岐し
て酸素蒸発器２３に加熱源として導入する。酸素蒸発器
２３で第２原料空気の一部との熱交換により蒸発した酸
素ガスは、経路７８を通って主熱交換器８に導入され、
原料空気と熱交換して昇温し、経路７６から回収され
る。また、酸素蒸発器２３で液化酸素との熱交換により
液化した第２原料空気は、経路７９，弁２４を通り、酸
素蒸発器２３を経由しない第２原料空気の高圧塔導入位
置より少なくとも１理論段上の位置で高圧塔２に導入さ
れる。
【００２４】このように、低圧塔１から酸素を液で抜出
すことにより、低圧塔１から直接酸素ガスを抜出す場合
に比べて、低圧塔１の底部に貯留される液化酸素の純度
を一平衡段分低くすることができ、主凝縮蒸発器１６で
の温度差が大きくとれるので、高圧塔２の圧力を低くす
ることができる。なお、液化酸素ポンプ２２を用いるこ
となく、液化酸素を自らの位置ヘッドで加圧することも
できる。
【００２５】また、液化した第２原料空気を酸素蒸発器
２３を経由しない第２原料空気の導入位置より少なくと
も１理論段上に導入することにより、高圧原料空気供給
段と液化空気供給段の間の還流比Ｌ／Ｖ（上昇ガスに対
する下降液の比）が１に近付くため、精留による分離を
促進させることができる。
【００２６】図２は、本発明の他の形態例を示す系統図
であり、第２原料空気の昇圧を低温圧縮で行う例を示し
ている。なお、前記形態例における構成要素と同一の構
成要素には同一符号を付して詳細な説明は省略する。以
下、前記同様に、低圧塔１の運転圧力を１．４ｋｇ／ｃ
ｍ２ａｂｓ、高圧塔２の運転圧力を５．６ｋｇ／ｃｍ２
ａｂｓとし、製品酸素を２２３５５Ｎｍ３／ｈ採取する
場合で説明する。
【００２７】経路５０からの１０２１００Ｎｍ３／ｈの
原料空気は、原料空気圧縮機３で４．９ｋｇ／ｃｍ２ａ
ｂｓに圧縮され、経路５１，予冷設備４，経路５３を通
って精製設備５に導入され，精製されて経路５４に導出
される。経路５４の精製原料空気は、経路８０の寒冷発
生用の第３原料空気と、経路８１の低圧用の第１原料空
気と、経路８２の高圧用の第２原料空気とに分岐する。
【００２８】経路８１の第１原料空気２５２００Ｎｍ３
／ｈは、膨張タービン６で１．４ｋｇ／ｃｍ２ａｂｓに
膨張するとともに低温となり、経路８３を通って主熱交
換器８の中間部に流入し、冷却されて経路８４に導出す
る。また、経路８２の第２原料空気７１６２０Ｎｍ３／
ｈは、主熱交換器８で中間温度まで冷却された後、経路
８５により昇圧機７に導入されて５．７ｋｇ／ｃｍ２ａ
ｂｓに昇圧され、経路８６により再び主熱交換器８に導
入されて冷却され、経路６７を経て高圧塔２の下部に導
入される。
【００２９】経路８０の第３原料空気５２８０Ｎｍ３／
ｈは、熱交換器２５で加熱され、経路８７を通ってブロ
ワー１３で６．９ｋｇ／ｃｍ２ａｂｓに圧縮され、アフ
タークーラー１４，経路８８，前記熱交換器２５を経て
冷却された後、経路８９により主熱交換器８に導入され
る。主熱交換器８で−１００℃に冷却された第３原料空
気は、前記同様に経路６４に導出されて寒冷発生用の膨
張タービン１５に導入され、１．４ｋｇ／ｃｍ２ａｂｓ
に膨張して寒冷を発生し、経路６５を通って前記経路８
４の第１原料空気と合流し、経路６０を経て低圧塔１の
中段に導入される。
【００３０】そして、前記同様に低圧塔１及び高圧塔２
での液化精留の結果、低圧塔１の塔頂部の経路７０から
窒素ガス７９４４５Ｎｍ３／ｈが抜出され、主熱交換器
８を経て経路７３に導出される。また、低圧塔１の下部
の経路７１から酸素ガス２２３５５Ｎｍ３／ｈが抜出さ
れ、主熱交換器８を経て経路７６から回収される。ある
いは、低圧塔１の下部の経路７６から液化酸素が抜出さ
れ、酸素蒸発器２３で蒸発した後、主熱交換器８を経て
経路７６から回収される。本形態例における酸素動力原
単位も、前記形態例と同じ０．３４ｋＷｈ／Ｎｍ３であ
った。
【００３１】本形態例に示すように、膨張タービン６で
駆動される昇圧機７を低温仕様とし、第２原料空気を低
温で昇圧することにより、流体の体積流量が低下するの
で設備を小さくすることができる。また、第１原料空気
と第２原料空気との温度差を得るため、前記形態例で
は、膨張タービン６に導入する第１原料空気を、熱交換
器１１で圧縮原料空気と熱交換させて昇温していたた
め、比較的大容量の熱交換器を設置していたが、本形態
例では、主熱交換器８で第２原料空気を冷却することに
よって温度差を得ているため、前記熱交換器１１を省略
することができる。なお、第３原料空気の経路に、同様
の目的の熱交換器２５が設置されているが、第３原料空
気の流量が少ないので、前記熱交換器１１に比べてはる
かに小型のものですむ。
【００３２】さらに、各形態例おける酸素動力原単位
は、各精留塔を多孔板トレイを使用した棚段式で形成し
た場合の数値であり、両精留塔を、あるいは低圧塔及び
高圧塔のいずれか一方を充填式の精留塔とした場合は、
棚段式に比べて圧力損失が少ないので、更に大きな動力
削減効果が得られる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の低純度酸
素の製造方法及び装置は、精製設備では原料空気を１系
統とし、この後、高圧及び低圧の原料空気に分岐するの
で、精製設備及び原料空気圧縮機の初期コストを低減で
きる。また、低圧の空気から不純物を除去する必要がな
くなるため、これに必要な動力が低減できる。さらに、
原料空気の全部を高圧塔の圧力まで圧縮しないので、低
圧塔に供給する空気の圧縮及び膨張による機械的ロスを
低減することができる。したがって、従来より低コスト
で低純度酸素を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の低純度酸素製造装置の一形態例を示
す系統図である。
【図２】 低純度酸素製造装置の他の形態例を示す系統
図である。
【符号の説明】
１…低圧塔、２…高圧塔、３…原料空気圧縮機、４…予
冷設備、５…精製設備、６…膨張タービン、７…昇圧
機、８…主熱交換器、１１…熱交換器、１３…ブロワ
ー、１５…寒冷発生用の膨張タービン、１６…主凝縮蒸
発器、１７，１９…過冷器、２１…再生用加熱器、２２
…液化酸素ポンプ、２３…酸素蒸発器、２５…熱交換器

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 原料空気を低圧塔及び高圧塔を有する複
    式精留設備で液化精留することにより低純度酸素を製造
    する方法において、原料空気を前記高圧塔の操作圧力よ
    り低い圧力に圧縮する工程と、圧縮原料空気を予冷する
    工程と、予冷した原料空気から水分や二酸化炭素等の不
    純物を除去して精製する工程と、精製原料空気を第１原
    料空気と第２原料空気とに分岐し、分岐した第１原料空
    気を膨張させる工程と、分岐した第２原料空気を昇圧す
    る工程と、膨張させた第１原料空気及び昇圧した第２原
    料空気を、液化精留で得られた流体との熱交換により冷
    却する工程と、冷却した第１原料空気を前記低圧塔に、
    冷却した第２原料空気を前記高圧塔に、それぞれ導入し
    て液化精留することにより酸素と窒素とに分離する工程
    と、液化精留で得られた低圧塔下部の酸素の少なくとも
    一部を製品として回収する工程とを含むことを特徴とす
    る低純度酸素の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記第２原料空気の昇圧は、前記第１原
    料空気の膨張による仕事を利用して行うことを特徴とす
    る請求項１記載の低純度酸素の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記第１原料空気は、膨張させる前に加
    熱することを特徴とする請求項１記載の低純度酸素の製
    造方法。
  4. 【請求項４】 前記第２原料空気は、昇圧する前に冷却
    することを特徴とする請求項１記載の低純度酸素の製造
    方法。
  5. 【請求項５】 前記製品酸素の回収は、液化精留で得ら
    れた低圧塔下部の液化酸素を圧縮した後、前記第２原料
    空気の一部との熱交換によって蒸発させることにより行
    うことを特徴とする請求項１記載の低純度酸素の製造方
    法。
  6. 【請求項６】 前記液化酸素と熱交換する第２原料空気
    の一部は、該熱交換によって液化した後、前記高圧塔に
    おける第２原料空気の導入位置より少なくとも１理論段
    上の位置で高圧塔に導入することを特徴とする請求項５
    記載の低純度酸素の製造方法。
  7. 【請求項７】 原料空気を低圧塔及び高圧塔を有する複
    式精留設備で液化精留することにより低純度酸素を製造
    する装置において、原料空気を圧縮する原料空気圧縮機
    と、圧縮原料空気を予冷する予冷設備と、予冷した原料
    空気から水分や二酸化炭素等の不純物を除去して精製す
    る精製設備と、精製原料空気の一部を膨張させる膨張タ
    ービンと、精製原料空気の残部を昇圧する昇圧機と、膨
    張させた第１原料空気及び昇圧した第２原料空気を液化
    精留で得られた流体との熱交換により冷却する主熱交換
    器と、冷却した第１原料空気を前記低圧塔に導入する経
    路と、冷却した第２原料空気を前記高圧塔に導入する経
    路と、液化精留により低圧塔下部に生成した酸素の少な
    くとも一部を製品として回収する経路とを備えているこ
    とを特徴とする低純度酸素の製造装置。
  8. 【請求項８】 前記膨張タービンと前記昇圧機とが、同
    軸上に連結されていることを特徴とする請求項７記載の
    低純度酸素の製造装置。
  9. 【請求項９】 前記膨張タービンで膨張させる精製原料
    空気を、膨張させる前に加熱する熱交換器を備えている
    ことを特徴とする請求項７記載の低純度酸素の製造装
    置。
  10. 【請求項１０】 前記昇圧機は、前記主熱交換器におけ
    る温端温度と冷端温度との間の温度で精製原料空気を吸
    入して昇圧するものであることを特徴とする請求項７記
    載の低純度酸素の製造装置。
  11. 【請求項１１】 前記酸素を製品として回収する経路
    は、液化精留によって得られた低圧塔底部の液化酸素を
    圧縮するポンプと、該ポンプで圧縮した液化酸素と前記
    第２原料空気の一部とを熱交換させて液化酸素を蒸発さ
    せるとともに第２原料空気を液化させる酸素蒸発器と、
    該酸素蒸発器で液化した第２原料空気を、酸素蒸発器を
    経由しない第２原料空気の高圧塔導入位置より少なくと
    も１理論段上の位置で高圧塔に導入する経路とを備えて
    いることを特徴とする請求項７記載の低純度酸素の製造
    装置。
  12. 【請求項１２】 前記低圧塔及び高圧塔の少なくともい
    ずれか一方が、充填式精留塔であることを特徴とする請
    求項７記載の低純度酸素の製造装置。
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