JPS6367636B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6367636B2 JPS6367636B2 JP60146918A JP14691885A JPS6367636B2 JP S6367636 B2 JPS6367636 B2 JP S6367636B2 JP 60146918 A JP60146918 A JP 60146918A JP 14691885 A JP14691885 A JP 14691885A JP S6367636 B2 JPS6367636 B2 JP S6367636B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- pressure column
- vapor
- column
- feed air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 50
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 50
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 38
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 17
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 8
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 8
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 8
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 5
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001944 continuous distillation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- DOTMOQHOJINYBL-UHFFFAOYSA-N molecular nitrogen;molecular oxygen Chemical compound N#N.O=O DOTMOQHOJINYBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
- F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
- F25J3/04103—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression using solely hydrostatic liquid head
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
- F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
- F25J3/0409—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of oxygen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
- F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
- F25J3/04193—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions
- F25J3/04206—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions including a so-called "auxiliary vaporiser" for vaporising and producing a gaseous product
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
- F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
- F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
- F25J3/04303—Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
- F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
- F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
- F25J2250/40—One fluid being air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
- F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
- F25J2250/50—One fluid being oxygen
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
発明の分野
本発明は、極低温蒸留式空気分離方法の分野に
関するものであり、特には酸素ガスを昇圧下にお
いて効率的に製造することを可能とする改善方法
に関する。 発明の背景 空気をその成分に分離する為の極低温蒸留技術
は周知されている。もつとも広く使用されている
極低温空気分離方法の一つは、空気の酸素富化成
分と窒素富化成分とへの予備的分離を行う高圧塔
と、生成物酸素及び／或いは生成物窒素への最終
分離を行う低圧塔という２塔を使用するものであ
る。２つの塔は熱交換関係に置かれることが多
く、低圧塔が高圧塔上方に配置される。 単塔式プロセスでは酸素及び窒素両方について
比較的高純度のものを生成しえないから、こうし
た２塔式プロセスが使用されている。第２塔は、
比較的高純度の窒素及び酸素両方が生成されうる
ような窒素−酸素平衡曲線の形状をうまく利用す
る。第２塔は、高圧での窒素の沸点が低圧での酸
素の沸点より高いという事実に由り、高圧の窒素
が低圧の酸素を沸騰するのに使用されうるよう低
圧下にある。 このような２塔式空気分離方法の使用により、
供給空気は良好なエネルギー効率及び良好な生成
物純度でもつて成分に分離される。 しかし、こうした方法においては、生成物が比
較的低圧においての分離から産出されざるを得な
い。昇圧下での生成物を得ることが所望されるな
らこれは不利な点となる。例えば、昇圧下での酸
素は一般に、合成燃料への石炭変換及び金属鉱石
精錬のような用途に対して必要とされる。 昇圧酸素の生成は一般に、低圧塔からの生成物
酸素を所望の圧力まで圧縮することにより達成さ
れる。しかし、そのようなやり方は、設備コスト
や圧縮機の運転コスト両方の点で非常に費用がか
かる。更に、そうした圧縮は圧縮設備の操作ミス
や故障に際して酸素燃焼火炎発生の危険を呈する
点で追加的欠点を有する。酸素ガス圧縮は特別の
安全性への配慮と設備を必要とする。 昇圧下での酸素を発生するのに使用されるまた
別の方法は、低圧塔から液体として酸素を取出し
そしてその液体酸素をもつと高圧にポンプ加圧す
ることである。その後、酸素は昇圧酸素ガスを発
生するよう気化される。この方法は、酸素ガスを
圧縮することと関連して生じる安全上の問題の一
部を好都合に解決する。しかし、こうした液体ポ
ンプ加圧工程は設備及び運転コスト両面から費用
を喰う。 従来からの２塔式空気分離プラントの使用を可
能ならしめそしてまた低圧塔からの酸素ガスの圧
縮或いは低圧塔からの酸素を液体ポンプ加圧する
必要性なく低圧塔の圧力より大きな圧力において
酸素ガスを発生することを可能ならしめる方法を
確立することが所望される。 発明の目的 本発明の目的は、改善された２塔式極低温蒸留
空気分離方法を提供することである。 本発明のまた別の目的は、低圧塔からの酸素ガ
スを圧縮する必要性なくまた低圧塔からの酸素液
体をもつと高い圧力にまでポンプ加圧する必要な
く、低圧塔の圧力を越える圧力において酸素ガス
を発生することの出来る改善された２塔式極低温
蒸留空気分離方法を提供することである。 発明の概要 本発明は、高圧塔からの蒸気が低圧塔からの液
体を加温して冷却される帯域において熱交換関係
にある高圧塔及び低圧塔における向流液体蒸気接
触による供給空気の分離方法において、 (A) 前記熱交換関係の帯域から液体を抜出す段階
と、 (B) 該抜出した液体を、高圧塔の圧力と実質上同
じ圧力にある供給空気の主部分と、前記熱交換
関係帯域より低い位置において間接熱交換によ
り気化して供給空気を部分凝縮する段階と、 (C) 前記供給空気の部分凝縮主部分の蒸気部分の
少くとも一部を前記高圧塔に導入する段階と、 (D) 段階(B)で形成された蒸気の少くとも一部を低
圧塔の圧力を越える圧力において回収する段階
と を包含する空気分離方法にある。 用語の定義 「間接熱交換」とは、２つの流体流れを両者相
互の物理的接触或いは混合なく熱交換関係に持ち
きたすことを意味する。 「塔」とは、蒸留或いは分留カラム或いは帯
域、即ち液体相と蒸気相とを向流的に接触せしめ
て流体混合物の分離をもたらす接触カラム或いは
帯域を意味する。これは例えば、塔内に取付けら
れた一連の垂直に離間されたトレイ或いはプレー
トにおいて或いは塔を充填する充填要素において
蒸気及び液体相を接触することによりもたらされ
る。蒸留塔のこれ以上の説明は、マツクグロウ−
ヒルブツクカンパニー社刊「ケミカルエンジニア
ズハンドブツク」５編、13節、13−３頁を参照さ
れたい。 「２塔」という用語は、低圧塔と、その下端と
熱交換関係にある上端を具備する高圧塔とを意味
する。詳細には、オツクスフオードユニバーシテ
イプレス社刊（1949年）「ザ セパレーシヨン
オブ ガス」章を参照されたい。 「蒸気及び液体接触分離プロセス」は成分に対
する蒸気圧の差に依存する分離プロセスである。
高蒸気圧（即ち高揮発性或いは低沸点の）成分は
蒸気相中に濃縮する傾向があり、他方低蒸気圧
（低揮発性或いは高沸点の）成分は液体相中に濃
縮する傾向がある。「蒸留」は、液体混合物の加
熱が蒸気相中に揮発性成分を濃縮しそして低揮発
性成分を液体相中に濃縮するのに使用されるよう
な分離方法である。 「部分蒸縮」は、蒸気混合物の冷却が蒸気相に
おいて揮発性成分を濃縮しそして液体相に低揮発
性成分を濃縮するのに使用される分離プロセスで
ある。「精留」或いは「連続蒸留」は、蒸気相及
び液体相の向流処理によつて得られるような順次
しての部分蒸発及び凝縮を組合せる分離プロセス
である。蒸気及び液体相の向流接触は断熱的であ
りそして相間の連続的な或いは段階的な接触を含
みうる。混合物を分離するのに精留の原理を使用
する分離プロセス設備は、しばしば、精留塔、蒸
留塔或いは分留塔と互換的に呼称される。 発明の具体的説明 第１図を参照すると、二酸化炭素や水蒸気のよ
うな高沸点不純物を除くよう浄化されそして高圧
塔の圧力＋圧力降下による管路損失の補償分の圧
力と実質上同じ圧力まで圧縮された供給空気１
は、後述する流出流れとの熱交換関係の下で熱交
換器５を通過することによつて冷却される。 第１図は本発明方法の好ましい具体例を表し、
ここでは供給空気の１つ以上の小部分が昇圧酸素
の気化以外の機能を達成するのに使用される。こ
れら小部分は、使用されるとしても、入来供給空
気の半分を越える総流量に及ぶことはない。 熱交換器５から流出する冷却圧縮供給空気４１
は、上記小部分と昇圧酸素を気化するのに使用さ
れる主部分１０に分割される。上記小部分が全く
使用されないなら、主部分は供給空気の100％で
ありうる。主部分１０は、供給空気の50％以上と
すべきであり、好ましくは供給空気の約75％以
上、より好ましくは約85％以上である。 供給空気は、所望なら、主部分１０に加えて流
れ６及び／或いは８に分割されうる。空気流れ６
は、熱交換器５を少くとも部分的に戻して返送さ
れそして流れ４２として流出しそしてこの流れの
少くとも一部は膨脹タービン１６を通してプラン
ト冷凍効果を与える為膨脹される。冷却膨脹流れ
１７はその後低圧塔１８に送入される。流れ４２
の全量がプラント冷凍の為必要とされないなら、
一部は供給空気流れ４１に返送されうる。逆に、
冷凍の為追加空気が必要とされるなら、空気流れ
がタービンに直接、即ち熱交換器５に戻して通す
ことなく送給されうる。 供給空気４１の部分８は分割してそして熱交換
器１５において窒素流れ２８を加温するのに使用
される。熱交換器１５から出現する冷却された空
気流れ４４はその後高圧塔１２内に供給点１９に
おいて流入する。 プラント冷凍の為の膨脹を受ける空気流れ４２
は、使用される場合には、入来供給空気の約５〜
20％、好ましくは５〜10％を構成する。 流出窒素ガスを加温する部分８は、使用される
場合には、入来供給空気の約0.25〜1.0％を構成
する。 供給空気処理及び生成物酸素気化以外の空気分
離プロセスの操作態様は、従来からの２塔式方法
に従つて行われ、その一具体例について簡単に説
明する。 高圧蒸留塔１２に流入する供給空気は、窒素富
化蒸気と酸素富化液体とに分留される。高圧塔１
２は2.8〜10.5Kg／cm2（絶対圧）、好ましくは4.2〜
6.3Kg／cm2（絶対圧）の範囲内の圧力において運
転される。 液体酸素富化流れ２１は塔１２から抜出されそ
して熱交換器１５において流出する生成物或いは
廃棄物窒素２８との間接熱交換によりサブクール
即ち過冷される。過冷液体流れは弁２２を通して
膨脹されそして膨脹流れ４７は低圧塔１８内に導
入される。 窒素富化蒸気流れ２３は、高圧塔１２から抜出
されそして低圧塔の下端に位置づけられる主凝縮
器２４に通されることにより再沸用低圧塔底部に
おいて凝縮される。凝縮窒素富化流れ４８は、高
圧塔１２に液体環流として戻される流れ２５と熱
交換器１５において窒素流れ２８との間接熱交換
により冷却される流れ２６とに分割される。生成
する冷却流れ４９は弁２７を通して膨脹されそし
て生成流れは低圧塔１８に還流として導入され
る。 低圧塔１８に流入する流れは、窒素富化蒸気と
酸素富化液体とに分留される。低圧塔１８は、高
圧塔１２の圧力より小さくそして大気圧〜2.1
Kg／cm2（絶対圧）、好ましくは0.9〜1.8Kg／cm2
（絶対圧）の範囲内の圧力において運転される。 気体状窒素流れ２８は、低圧塔１８から抜出さ
れ、熱交換器１５及び５の通過により加温されそ
して流れ３として空気分離装置系から流出する。
窒素流れは廃棄物として完全に或いは部分的に排
気されうるし、また生成物窒素ガスとして部分的
に或いは完全に回収されうる。 酸素富化液体は低圧塔１８の底部に貯まる。こ
の液体は主凝縮器２４において凝縮している窒素
富化蒸気との間接熱交換によつて沸騰される。こ
の態様で、２つの塔はこの帯域において熱交換関
係に置かれている。沸騰した酸素富化蒸気はスト
リツピング蒸気として低圧塔１８を通して上方に
昇る。 本発明方法において、酸素富化液体はこの熱交
換関係の帯域から抜出される。好ましくは、この
熱交換関係帯域は低圧塔の底部にある。酸素富化
液体は約60〜99％の酸素濃度範囲を有し、一般に
90〜99％の酸素濃度を有する。抜出された酸素富
化液体は低圧塔の圧力にある。 第１図に戻つて、酸素富化液体は、低圧塔１８
から導管１９を通して抜出されそして弁１４を通
される。所望なら、酸素富化液体の少量の流れ３
２を生成物として取出すことができる。低圧塔か
ら抜出された酸素富化液体の大半若しくはすべて
は流れ３３として凝縮器１１に通される。 凝縮器１１は、２つの塔間の熱交換関係の帯域
より低い水準に位置づけられている。従つて、凝
縮器１１に流入する酸素富化液体の圧力は、低圧
塔から抜出される酸素富化液体の圧力よりこれら
２つの地点間の酸素富化液体の静圧ヘツドの量だ
け大きい。凝縮器１１は、低圧塔の貯めにおける
主凝縮器２４より任意の距離低いところに設置さ
れうる。実際上、空気凝縮器１１は一般に地上水
準に置かれる。空気凝縮器は高圧塔内部に物理的
に位置づけることさえ可能である。一般に2.1
Kg／cm2に至るまでのそして代表的に1.05Kg／cm2ま
での酸素圧力の増加が本発明方法によつて実現し
うる。 第１図において、得ることの出来る静圧ヘツド
は、低圧塔１８からの３０で示した液体酸素抜出
し水準と空気凝縮器１１内の液水準３１との間の
高さの差に等しい。圧力増加量は静圧ヘツド×酸
素富化液体密度に関係づけられる。 凝縮器１１内で、酸素富化液体は供給空気の主
部分１０との間接熱交換により気化される。先に
示したように、主部分１０は100％供給空気であ
りうる。生成する酸素富化気体は流れ３４として
凝縮器１１から取出され、熱交換器５を通すこと
によつて加温されそして低圧塔の圧力を越える圧
力下の酸素生成物流れ２として回収される。生成
物酸素は凝縮器１１において気化された圧力にお
いて回収されうるし、或いは所望ならもつと高い
圧力にまで圧縮されうる。いずれにせよ、生成物
酸素に対する圧縮コストは完全に排除されるか或
いは著しく低減される。 凝縮器１１内で、供給空気は部分凝縮されそし
て部分凝縮された供給空気は流れ２０として高圧
塔１２に通され、ここで精留による分離を受け
る。 凝縮器１１内で部分凝縮を受ける供給空気の主
部分は高圧塔の圧力と実質上等しい圧力即ち高圧
塔の圧力より最大0.7Kg／cm2、好ましくは0.35
Kg／cm2以下高い圧力にある。従つて、凝縮器１１
から出現する部分凝縮供給空気は、工程非効率化
の要因となる弁膨脹によるような圧力減少の必要
なく高圧塔内に直接供給されうる。 液体酸素を気化する為の媒体として供給空気の
主部分を使用する本発明方法の主たる利益はここ
にある。供給空気の小部分がこの作用を行うのに
使用されたなら、その小部分は液体酸素を完全に
気化する為には高圧塔の圧力を越えての加圧を先
ず必要としよう。これは、凝縮器から流出する空
気が高圧塔内への導入に先立つて圧力を減少され
ねばならないことを意味し、工程の非効率化をも
たらす。 更には、供給空気の小部分が液体酸素を気化す
るのに使用されるなら、その小部分の全量が凝縮
することがきわめて起りやすい。これは所望され
ない。凝縮器１１内での供給空気の部分凝縮は第
１分離段階として機能するので、高圧塔に流入す
る部分凝縮供給空気は一つの平衡段階を効果的に
完了する。凝縮器１１を通して供給空気の主部分
を流すことにより、本発明方法は、凝縮器を離れ
る空気が部分的にのみ凝縮され、従つて工程効率
が増大する。一般に、供給空気の主部分の約20〜
35％が、凝縮器内で気化する酸素に対して凝縮さ
れよう。 第１図に示されるように、供給流れ２０は高圧
塔１２内に低圧塔に移送されるべき液体が貯留し
ている塔底近くで導入される。当業者には理解さ
れるように、高圧塔１２の基部は部分凝縮供給空
気に対する相分離器として機能している。均等具
体例の一つは、管路２０内に別個の相分離器を組
込むものである。分離器からの蒸気相は塔１２に
送られそして分離器からの液相の少くとも一部、
好ましくはすべては低圧塔への移送の為直接塔底
液２１に合流される。 更に、部分凝縮供給空気の蒸気部分は全量高圧
塔に導入される必要はない。例えば、この蒸気部
分の一部は膨脹されそして低圧塔に導入されう
る。この膨脹流れはプラント冷凍を提供するのに
使用されうる。 空気凝縮器の好適な運転の為には、加圧供給空
気１０の露点が加圧酸素富化液体３３を気化する
に充分高くなければならない。しかし、供給空気
を２塔操作に対して所望される水準を越えて圧縮
することは一般に非実用的であるから、得られる
だけの静圧ヘツドのすべてを酸素分圧を最大限に
するのに利用することはない。酸素富化液体の圧
力は、位置に応じて圧力降下の変化を与える弁１
４により制御されうる。 空気凝縮器１１の満足しうる運転の為には、凝
縮器１１内の液体水準３１は最大値の約50〜90％
に維持されねばならずそして好しくは最大値の約
65％である。 第１図は、供給空気１０の一部或いはすべてが
空気凝縮器１１をバイアスすることが所望される
時使用しうる都合の良い配列を例示する。こうし
たことが所望される時点は、プラントが始動中で
ありそして凝縮器１１内に液体水準を蓄積するこ
とが所望される時である。そうした状況におい
て、バイパス弁３５が開かれそして空気流れ１０
は部分的に或いは全量凝縮器１１をバイアスして
塔１２に入る。凝縮器１１内の液体水準が所望水
準に達した時或いは装置系がその他の点で正常運
転に戻る時、バイパス弁３５が閉じられそしてプ
ロセスの正常運転が開始或いは再開される。もち
ろん、バイパス弁３５はプロセスの本格的運転に
対して必要ではない。 コンピユータシミユレーシヨン試験 表において、第１図の具体例に従つて行われ
た本発明方法のコンピユータシミユレーシヨンの
結果が示されている。高圧塔は約5.3Kg／cm2の圧
力で運転されそして低圧塔は約1.3Kg／cm2の圧力
で運転された。酸素生成物は95.0％純度であつ
た。表の流れ番号は第１の参照番号に対応す
る。流量表示は標準状態（１Kg／cm2及び21℃）で
のm3／時間を表す。温度はケルビン度で報告され
ている。
関するものであり、特には酸素ガスを昇圧下にお
いて効率的に製造することを可能とする改善方法
に関する。 発明の背景 空気をその成分に分離する為の極低温蒸留技術
は周知されている。もつとも広く使用されている
極低温空気分離方法の一つは、空気の酸素富化成
分と窒素富化成分とへの予備的分離を行う高圧塔
と、生成物酸素及び／或いは生成物窒素への最終
分離を行う低圧塔という２塔を使用するものであ
る。２つの塔は熱交換関係に置かれることが多
く、低圧塔が高圧塔上方に配置される。 単塔式プロセスでは酸素及び窒素両方について
比較的高純度のものを生成しえないから、こうし
た２塔式プロセスが使用されている。第２塔は、
比較的高純度の窒素及び酸素両方が生成されうる
ような窒素−酸素平衡曲線の形状をうまく利用す
る。第２塔は、高圧での窒素の沸点が低圧での酸
素の沸点より高いという事実に由り、高圧の窒素
が低圧の酸素を沸騰するのに使用されうるよう低
圧下にある。 このような２塔式空気分離方法の使用により、
供給空気は良好なエネルギー効率及び良好な生成
物純度でもつて成分に分離される。 しかし、こうした方法においては、生成物が比
較的低圧においての分離から産出されざるを得な
い。昇圧下での生成物を得ることが所望されるな
らこれは不利な点となる。例えば、昇圧下での酸
素は一般に、合成燃料への石炭変換及び金属鉱石
精錬のような用途に対して必要とされる。 昇圧酸素の生成は一般に、低圧塔からの生成物
酸素を所望の圧力まで圧縮することにより達成さ
れる。しかし、そのようなやり方は、設備コスト
や圧縮機の運転コスト両方の点で非常に費用がか
かる。更に、そうした圧縮は圧縮設備の操作ミス
や故障に際して酸素燃焼火炎発生の危険を呈する
点で追加的欠点を有する。酸素ガス圧縮は特別の
安全性への配慮と設備を必要とする。 昇圧下での酸素を発生するのに使用されるまた
別の方法は、低圧塔から液体として酸素を取出し
そしてその液体酸素をもつと高圧にポンプ加圧す
ることである。その後、酸素は昇圧酸素ガスを発
生するよう気化される。この方法は、酸素ガスを
圧縮することと関連して生じる安全上の問題の一
部を好都合に解決する。しかし、こうした液体ポ
ンプ加圧工程は設備及び運転コスト両面から費用
を喰う。 従来からの２塔式空気分離プラントの使用を可
能ならしめそしてまた低圧塔からの酸素ガスの圧
縮或いは低圧塔からの酸素を液体ポンプ加圧する
必要性なく低圧塔の圧力より大きな圧力において
酸素ガスを発生することを可能ならしめる方法を
確立することが所望される。 発明の目的 本発明の目的は、改善された２塔式極低温蒸留
空気分離方法を提供することである。 本発明のまた別の目的は、低圧塔からの酸素ガ
スを圧縮する必要性なくまた低圧塔からの酸素液
体をもつと高い圧力にまでポンプ加圧する必要な
く、低圧塔の圧力を越える圧力において酸素ガス
を発生することの出来る改善された２塔式極低温
蒸留空気分離方法を提供することである。 発明の概要 本発明は、高圧塔からの蒸気が低圧塔からの液
体を加温して冷却される帯域において熱交換関係
にある高圧塔及び低圧塔における向流液体蒸気接
触による供給空気の分離方法において、 (A) 前記熱交換関係の帯域から液体を抜出す段階
と、 (B) 該抜出した液体を、高圧塔の圧力と実質上同
じ圧力にある供給空気の主部分と、前記熱交換
関係帯域より低い位置において間接熱交換によ
り気化して供給空気を部分凝縮する段階と、 (C) 前記供給空気の部分凝縮主部分の蒸気部分の
少くとも一部を前記高圧塔に導入する段階と、 (D) 段階(B)で形成された蒸気の少くとも一部を低
圧塔の圧力を越える圧力において回収する段階
と を包含する空気分離方法にある。 用語の定義 「間接熱交換」とは、２つの流体流れを両者相
互の物理的接触或いは混合なく熱交換関係に持ち
きたすことを意味する。 「塔」とは、蒸留或いは分留カラム或いは帯
域、即ち液体相と蒸気相とを向流的に接触せしめ
て流体混合物の分離をもたらす接触カラム或いは
帯域を意味する。これは例えば、塔内に取付けら
れた一連の垂直に離間されたトレイ或いはプレー
トにおいて或いは塔を充填する充填要素において
蒸気及び液体相を接触することによりもたらされ
る。蒸留塔のこれ以上の説明は、マツクグロウ−
ヒルブツクカンパニー社刊「ケミカルエンジニア
ズハンドブツク」５編、13節、13−３頁を参照さ
れたい。 「２塔」という用語は、低圧塔と、その下端と
熱交換関係にある上端を具備する高圧塔とを意味
する。詳細には、オツクスフオードユニバーシテ
イプレス社刊（1949年）「ザ セパレーシヨン
オブ ガス」章を参照されたい。 「蒸気及び液体接触分離プロセス」は成分に対
する蒸気圧の差に依存する分離プロセスである。
高蒸気圧（即ち高揮発性或いは低沸点の）成分は
蒸気相中に濃縮する傾向があり、他方低蒸気圧
（低揮発性或いは高沸点の）成分は液体相中に濃
縮する傾向がある。「蒸留」は、液体混合物の加
熱が蒸気相中に揮発性成分を濃縮しそして低揮発
性成分を液体相中に濃縮するのに使用されるよう
な分離方法である。 「部分蒸縮」は、蒸気混合物の冷却が蒸気相に
おいて揮発性成分を濃縮しそして液体相に低揮発
性成分を濃縮するのに使用される分離プロセスで
ある。「精留」或いは「連続蒸留」は、蒸気相及
び液体相の向流処理によつて得られるような順次
しての部分蒸発及び凝縮を組合せる分離プロセス
である。蒸気及び液体相の向流接触は断熱的であ
りそして相間の連続的な或いは段階的な接触を含
みうる。混合物を分離するのに精留の原理を使用
する分離プロセス設備は、しばしば、精留塔、蒸
留塔或いは分留塔と互換的に呼称される。 発明の具体的説明 第１図を参照すると、二酸化炭素や水蒸気のよ
うな高沸点不純物を除くよう浄化されそして高圧
塔の圧力＋圧力降下による管路損失の補償分の圧
力と実質上同じ圧力まで圧縮された供給空気１
は、後述する流出流れとの熱交換関係の下で熱交
換器５を通過することによつて冷却される。 第１図は本発明方法の好ましい具体例を表し、
ここでは供給空気の１つ以上の小部分が昇圧酸素
の気化以外の機能を達成するのに使用される。こ
れら小部分は、使用されるとしても、入来供給空
気の半分を越える総流量に及ぶことはない。 熱交換器５から流出する冷却圧縮供給空気４１
は、上記小部分と昇圧酸素を気化するのに使用さ
れる主部分１０に分割される。上記小部分が全く
使用されないなら、主部分は供給空気の100％で
ありうる。主部分１０は、供給空気の50％以上と
すべきであり、好ましくは供給空気の約75％以
上、より好ましくは約85％以上である。 供給空気は、所望なら、主部分１０に加えて流
れ６及び／或いは８に分割されうる。空気流れ６
は、熱交換器５を少くとも部分的に戻して返送さ
れそして流れ４２として流出しそしてこの流れの
少くとも一部は膨脹タービン１６を通してプラン
ト冷凍効果を与える為膨脹される。冷却膨脹流れ
１７はその後低圧塔１８に送入される。流れ４２
の全量がプラント冷凍の為必要とされないなら、
一部は供給空気流れ４１に返送されうる。逆に、
冷凍の為追加空気が必要とされるなら、空気流れ
がタービンに直接、即ち熱交換器５に戻して通す
ことなく送給されうる。 供給空気４１の部分８は分割してそして熱交換
器１５において窒素流れ２８を加温するのに使用
される。熱交換器１５から出現する冷却された空
気流れ４４はその後高圧塔１２内に供給点１９に
おいて流入する。 プラント冷凍の為の膨脹を受ける空気流れ４２
は、使用される場合には、入来供給空気の約５〜
20％、好ましくは５〜10％を構成する。 流出窒素ガスを加温する部分８は、使用される
場合には、入来供給空気の約0.25〜1.0％を構成
する。 供給空気処理及び生成物酸素気化以外の空気分
離プロセスの操作態様は、従来からの２塔式方法
に従つて行われ、その一具体例について簡単に説
明する。 高圧蒸留塔１２に流入する供給空気は、窒素富
化蒸気と酸素富化液体とに分留される。高圧塔１
２は2.8〜10.5Kg／cm2（絶対圧）、好ましくは4.2〜
6.3Kg／cm2（絶対圧）の範囲内の圧力において運
転される。 液体酸素富化流れ２１は塔１２から抜出されそ
して熱交換器１５において流出する生成物或いは
廃棄物窒素２８との間接熱交換によりサブクール
即ち過冷される。過冷液体流れは弁２２を通して
膨脹されそして膨脹流れ４７は低圧塔１８内に導
入される。 窒素富化蒸気流れ２３は、高圧塔１２から抜出
されそして低圧塔の下端に位置づけられる主凝縮
器２４に通されることにより再沸用低圧塔底部に
おいて凝縮される。凝縮窒素富化流れ４８は、高
圧塔１２に液体環流として戻される流れ２５と熱
交換器１５において窒素流れ２８との間接熱交換
により冷却される流れ２６とに分割される。生成
する冷却流れ４９は弁２７を通して膨脹されそし
て生成流れは低圧塔１８に還流として導入され
る。 低圧塔１８に流入する流れは、窒素富化蒸気と
酸素富化液体とに分留される。低圧塔１８は、高
圧塔１２の圧力より小さくそして大気圧〜2.1
Kg／cm2（絶対圧）、好ましくは0.9〜1.8Kg／cm2
（絶対圧）の範囲内の圧力において運転される。 気体状窒素流れ２８は、低圧塔１８から抜出さ
れ、熱交換器１５及び５の通過により加温されそ
して流れ３として空気分離装置系から流出する。
窒素流れは廃棄物として完全に或いは部分的に排
気されうるし、また生成物窒素ガスとして部分的
に或いは完全に回収されうる。 酸素富化液体は低圧塔１８の底部に貯まる。こ
の液体は主凝縮器２４において凝縮している窒素
富化蒸気との間接熱交換によつて沸騰される。こ
の態様で、２つの塔はこの帯域において熱交換関
係に置かれている。沸騰した酸素富化蒸気はスト
リツピング蒸気として低圧塔１８を通して上方に
昇る。 本発明方法において、酸素富化液体はこの熱交
換関係の帯域から抜出される。好ましくは、この
熱交換関係帯域は低圧塔の底部にある。酸素富化
液体は約60〜99％の酸素濃度範囲を有し、一般に
90〜99％の酸素濃度を有する。抜出された酸素富
化液体は低圧塔の圧力にある。 第１図に戻つて、酸素富化液体は、低圧塔１８
から導管１９を通して抜出されそして弁１４を通
される。所望なら、酸素富化液体の少量の流れ３
２を生成物として取出すことができる。低圧塔か
ら抜出された酸素富化液体の大半若しくはすべて
は流れ３３として凝縮器１１に通される。 凝縮器１１は、２つの塔間の熱交換関係の帯域
より低い水準に位置づけられている。従つて、凝
縮器１１に流入する酸素富化液体の圧力は、低圧
塔から抜出される酸素富化液体の圧力よりこれら
２つの地点間の酸素富化液体の静圧ヘツドの量だ
け大きい。凝縮器１１は、低圧塔の貯めにおける
主凝縮器２４より任意の距離低いところに設置さ
れうる。実際上、空気凝縮器１１は一般に地上水
準に置かれる。空気凝縮器は高圧塔内部に物理的
に位置づけることさえ可能である。一般に2.1
Kg／cm2に至るまでのそして代表的に1.05Kg／cm2ま
での酸素圧力の増加が本発明方法によつて実現し
うる。 第１図において、得ることの出来る静圧ヘツド
は、低圧塔１８からの３０で示した液体酸素抜出
し水準と空気凝縮器１１内の液水準３１との間の
高さの差に等しい。圧力増加量は静圧ヘツド×酸
素富化液体密度に関係づけられる。 凝縮器１１内で、酸素富化液体は供給空気の主
部分１０との間接熱交換により気化される。先に
示したように、主部分１０は100％供給空気であ
りうる。生成する酸素富化気体は流れ３４として
凝縮器１１から取出され、熱交換器５を通すこと
によつて加温されそして低圧塔の圧力を越える圧
力下の酸素生成物流れ２として回収される。生成
物酸素は凝縮器１１において気化された圧力にお
いて回収されうるし、或いは所望ならもつと高い
圧力にまで圧縮されうる。いずれにせよ、生成物
酸素に対する圧縮コストは完全に排除されるか或
いは著しく低減される。 凝縮器１１内で、供給空気は部分凝縮されそし
て部分凝縮された供給空気は流れ２０として高圧
塔１２に通され、ここで精留による分離を受け
る。 凝縮器１１内で部分凝縮を受ける供給空気の主
部分は高圧塔の圧力と実質上等しい圧力即ち高圧
塔の圧力より最大0.7Kg／cm2、好ましくは0.35
Kg／cm2以下高い圧力にある。従つて、凝縮器１１
から出現する部分凝縮供給空気は、工程非効率化
の要因となる弁膨脹によるような圧力減少の必要
なく高圧塔内に直接供給されうる。 液体酸素を気化する為の媒体として供給空気の
主部分を使用する本発明方法の主たる利益はここ
にある。供給空気の小部分がこの作用を行うのに
使用されたなら、その小部分は液体酸素を完全に
気化する為には高圧塔の圧力を越えての加圧を先
ず必要としよう。これは、凝縮器から流出する空
気が高圧塔内への導入に先立つて圧力を減少され
ねばならないことを意味し、工程の非効率化をも
たらす。 更には、供給空気の小部分が液体酸素を気化す
るのに使用されるなら、その小部分の全量が凝縮
することがきわめて起りやすい。これは所望され
ない。凝縮器１１内での供給空気の部分凝縮は第
１分離段階として機能するので、高圧塔に流入す
る部分凝縮供給空気は一つの平衡段階を効果的に
完了する。凝縮器１１を通して供給空気の主部分
を流すことにより、本発明方法は、凝縮器を離れ
る空気が部分的にのみ凝縮され、従つて工程効率
が増大する。一般に、供給空気の主部分の約20〜
35％が、凝縮器内で気化する酸素に対して凝縮さ
れよう。 第１図に示されるように、供給流れ２０は高圧
塔１２内に低圧塔に移送されるべき液体が貯留し
ている塔底近くで導入される。当業者には理解さ
れるように、高圧塔１２の基部は部分凝縮供給空
気に対する相分離器として機能している。均等具
体例の一つは、管路２０内に別個の相分離器を組
込むものである。分離器からの蒸気相は塔１２に
送られそして分離器からの液相の少くとも一部、
好ましくはすべては低圧塔への移送の為直接塔底
液２１に合流される。 更に、部分凝縮供給空気の蒸気部分は全量高圧
塔に導入される必要はない。例えば、この蒸気部
分の一部は膨脹されそして低圧塔に導入されう
る。この膨脹流れはプラント冷凍を提供するのに
使用されうる。 空気凝縮器の好適な運転の為には、加圧供給空
気１０の露点が加圧酸素富化液体３３を気化する
に充分高くなければならない。しかし、供給空気
を２塔操作に対して所望される水準を越えて圧縮
することは一般に非実用的であるから、得られる
だけの静圧ヘツドのすべてを酸素分圧を最大限に
するのに利用することはない。酸素富化液体の圧
力は、位置に応じて圧力降下の変化を与える弁１
４により制御されうる。 空気凝縮器１１の満足しうる運転の為には、凝
縮器１１内の液体水準３１は最大値の約50〜90％
に維持されねばならずそして好しくは最大値の約
65％である。 第１図は、供給空気１０の一部或いはすべてが
空気凝縮器１１をバイアスすることが所望される
時使用しうる都合の良い配列を例示する。こうし
たことが所望される時点は、プラントが始動中で
ありそして凝縮器１１内に液体水準を蓄積するこ
とが所望される時である。そうした状況におい
て、バイパス弁３５が開かれそして空気流れ１０
は部分的に或いは全量凝縮器１１をバイアスして
塔１２に入る。凝縮器１１内の液体水準が所望水
準に達した時或いは装置系がその他の点で正常運
転に戻る時、バイパス弁３５が閉じられそしてプ
ロセスの正常運転が開始或いは再開される。もち
ろん、バイパス弁３５はプロセスの本格的運転に
対して必要ではない。 コンピユータシミユレーシヨン試験 表において、第１図の具体例に従つて行われ
た本発明方法のコンピユータシミユレーシヨンの
結果が示されている。高圧塔は約5.3Kg／cm2の圧
力で運転されそして低圧塔は約1.3Kg／cm2の圧力
で運転された。酸素生成物は95.0％純度であつ
た。表の流れ番号は第１の参照番号に対応す
る。流量表示は標準状態（１Kg／cm2及び21℃）で
のm3／時間を表す。温度はケルビン度で報告され
ている。
【表】
【表】
表に報告されたシミユレーシヨンにおいて、
得られた静圧ヘツドは7.9ｍであつた。低圧塔か
らの酸素富化液体の密度が1.2ｇ／cm3であると仮
定して、入手しうる最大圧力増加は約0.9Kg／cm2
であつた。しかし、空気凝縮器における比較的低
い供給空気圧力の故に得られる圧力増のうちの約
0.48Kg／cm2だけが使用された。空気凝縮器におけ
る熱交換は凝縮器を通る供給空気の約30％の液化
をもたらした。 発明の効果 本発明方法の使用によつて、酸素ガスを圧縮す
る必要性なくまた低圧塔からの酸素液をポンプ加
圧する必要なく、低圧塔の圧力を越えて生成物酸
素の圧力を効率的に増大することが可能となる。
得られた静圧ヘツドは7.9ｍであつた。低圧塔か
らの酸素富化液体の密度が1.2ｇ／cm3であると仮
定して、入手しうる最大圧力増加は約0.9Kg／cm2
であつた。しかし、空気凝縮器における比較的低
い供給空気圧力の故に得られる圧力増のうちの約
0.48Kg／cm2だけが使用された。空気凝縮器におけ
る熱交換は凝縮器を通る供給空気の約30％の液化
をもたらした。 発明の効果 本発明方法の使用によつて、酸素ガスを圧縮す
る必要性なくまた低圧塔からの酸素液をポンプ加
圧する必要なく、低圧塔の圧力を越えて生成物酸
素の圧力を効率的に増大することが可能となる。
第１図は本発明方法を具現するプロセス系統図
である。 １：供給空気、２：生成物酸素、３：生成物窒
素、５：熱交換器、１０：供給空気主部分、１
１：凝縮器、１２：高圧塔、１５：熱交換器、１
８：低圧塔、２４：主凝縮器。
である。 １：供給空気、２：生成物酸素、３：生成物窒
素、５：熱交換器、１０：供給空気主部分、１
１：凝縮器、１２：高圧塔、１５：熱交換器、１
８：低圧塔、２４：主凝縮器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高圧塔からの蒸気が低圧塔からの液体を加温
して冷却される帯域において熱交換関係にある高
圧塔及び低圧塔における向流液体蒸気接触による
供給空気の分離方法において、 (A) 前記熱交換関係の帯域から液体を抜出す段階
と、 (B) 該抜出した液体を、高圧塔の圧力と実質上同
じ圧力にある供給空気の主部分と、前記熱交換
関係帯域より低い位置において間接熱交換によ
り気化して供給空気を部分凝縮する段階と、 (C) 前記供給空気の部分凝縮主部分の蒸気部分の
少なくとも一部を前記高圧塔に導入する段階
と、 (D) 段階(B)で形成された蒸気の少なくとも一部を
低圧塔の圧力を越える圧力において回収する段
階と、 を包含する空気分離方法。 ２ 部分凝縮供給空気が高圧塔内に導入される特
許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 供給空気の５〜20％を占める供給空気の一部
が膨張されそして後低圧塔に導入される特許請求
の範囲第１項記載の方法。 ４ 供給空気の主部分が供給空気の少なくとも75
％を構成する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 供給空気の主部分が供給空気の少なくとも85
〜100％を構成する特許請求の範囲第１項記載の
方法。 ６ 高圧塔が2.8〜10.5Kg／cm2（絶対圧）の範囲
内の圧力において運転される特許請求の範囲第１
項記載の方法。 ７ 低圧塔が大気圧〜2.1Kg／cm2（絶対圧）の範
囲内の圧力において運転される特許請求の範囲第
１項記載の方法。 ８ 段階(A)において熱交換関係の帯域から抜出さ
れた液体が60〜99モル％の酸素濃度を有する特許
請求の範囲第１項記載の方法。 ９ 供給空気の主部分の20〜35％が段階(B)におい
て凝縮される特許請求の範囲第１項記載の方法。 １０ 段階(D)において回収された蒸気が更に高い
圧力まで圧縮される特許請求の範囲第１項記載の
方法。 １１ 部分凝縮供給空気が蒸気及び液体部分に分
離されそして蒸気部分の少なくとも一部が高圧塔
に導入される特許請求の範囲第１項記載の方法。 １２ 部分凝縮供給空気の蒸気及び液体部分への
分離が部分凝縮供給空気を相分離器に通すことに
よつて行なわれる特許請求の範囲第１１項記載の
方法。 １３ 供給空気の部分凝縮主部分の蒸気部分の全
量が高圧塔に導入される特許請求の範囲第１項記
載の方法。 １４ 供給空気の部分凝縮主部分の蒸気部分の一
部が膨張されそして低圧塔内に導入される特許請
求の範囲第１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US628312 | 1984-07-06 | ||
| US06/628,312 US4560398A (en) | 1984-07-06 | 1984-07-06 | Air separation process to produce elevated pressure oxygen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6162776A JPS6162776A (ja) | 1986-03-31 |
| JPS6367636B2 true JPS6367636B2 (ja) | 1988-12-27 |
Family
ID=24518368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60146918A Granted JPS6162776A (ja) | 1984-07-06 | 1985-07-05 | 昇圧酸素を生成する為の空気分離方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4560398A (ja) |
| EP (1) | EP0169679B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6162776A (ja) |
| KR (1) | KR910002050B1 (ja) |
| BR (1) | BR8503209A (ja) |
| CA (1) | CA1246434A (ja) |
| ES (1) | ES8608144A1 (ja) |
| MX (1) | MX162919B (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4817393A (en) * | 1986-04-18 | 1989-04-04 | Erickson Donald C | Companded total condensation loxboil air distillation |
| US4778497A (en) * | 1987-06-02 | 1988-10-18 | Union Carbide Corporation | Process to produce liquid cryogen |
| US5114452A (en) * | 1990-06-27 | 1992-05-19 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Cryogenic air separation system for producing elevated pressure product gas |
| US5148680A (en) * | 1990-06-27 | 1992-09-22 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Cryogenic air separation system with dual product side condenser |
| US5108476A (en) * | 1990-06-27 | 1992-04-28 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Cryogenic air separation system with dual temperature feed turboexpansion |
| US5098456A (en) * | 1990-06-27 | 1992-03-24 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Cryogenic air separation system with dual feed air side condensers |
| US5228297A (en) * | 1992-04-22 | 1993-07-20 | Praxair Technology, Inc. | Cryogenic rectification system with dual heat pump |
| US5365741A (en) * | 1993-05-13 | 1994-11-22 | Praxair Technology, Inc. | Cryogenic rectification system with liquid oxygen boiler |
| US5410885A (en) * | 1993-08-09 | 1995-05-02 | Smolarek; James | Cryogenic rectification system for lower pressure operation |
| US5398514A (en) * | 1993-12-08 | 1995-03-21 | Praxair Technology, Inc. | Cryogenic rectification system with intermediate temperature turboexpansion |
| US5463871A (en) * | 1994-10-04 | 1995-11-07 | Praxair Technology, Inc. | Side column cryogenic rectification system for producing lower purity oxygen |
| US6253576B1 (en) | 1999-11-09 | 2001-07-03 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for the production of intermediate pressure oxygen |
| DE10161584A1 (de) * | 2001-12-14 | 2003-06-26 | Linde Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung gasförmigen Sauerstoffs unter erhöhtem Druck |
| US6962062B2 (en) * | 2003-12-10 | 2005-11-08 | L'Air Liquide, Société Anonyme à Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Etude et l'Exploitation des Proédés Georges Claude | Process and apparatus for the separation of air by cryogenic distillation |
| DE102013002835A1 (de) * | 2013-02-19 | 2014-08-21 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zur Erzeugung von gasförmigem Sauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft |
| CN109676367A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-26 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 一种热交换器组件及装配所述热交换器组件的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5634784A (en) * | 1979-08-30 | 1981-04-07 | Riken Vitamin Co Ltd | Stabilization of fat or oil |
| JPS5680681A (en) * | 1979-12-07 | 1981-07-02 | Hitachi Ltd | Air separator |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2812645A (en) * | 1956-02-29 | 1957-11-12 | Union Carbide Corp | Process and apparatus for separating gas mixtures |
| US2896415A (en) * | 1956-11-21 | 1959-07-28 | Air Prod Inc | Liquefied gas pressurizing systems |
| DE1124529B (de) * | 1957-07-04 | 1962-03-01 | Linde Eismasch Ag | Verfahren und Einrichtung zur Durchfuehrung von Waermeaustauschvorgaengen in einer mit vorgeschalteten Regeneratoren arbeitenden Gaszerlegungsanlage |
| USRE25193E (en) * | 1957-08-16 | 1962-07-03 | Method and apparatus for separating gaseous mixtures | |
| US3086371A (en) * | 1957-09-12 | 1963-04-23 | Air Prod & Chem | Fractionation of gaseous mixtures |
| US3210951A (en) * | 1960-08-25 | 1965-10-12 | Air Prod & Chem | Method for low temperature separation of gaseous mixtures |
| US3609983A (en) * | 1968-05-16 | 1971-10-05 | Air Reduction | Krypton-xenon recovery system and process |
| GB1425450A (en) * | 1972-01-21 | 1976-02-18 | Air Prod & Chem | Air separation |
| DE2323941A1 (de) * | 1973-05-11 | 1974-11-28 | Linde Ag | Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von gasfoermigem sauerstoff |
| DE2557453C2 (de) * | 1975-12-19 | 1982-08-12 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Verfahren zur Gewinnung von gasförmigem Sauerstoff |
| SU676829A1 (ru) * | 1976-06-09 | 1979-07-30 | Московское Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Высшее Техническое Училище Им. Н.Э.Баумана | Способ разделени воздуха на азот и кислород |
| DE2646690A1 (de) * | 1976-10-15 | 1978-04-20 | Linde Ag | Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer mischung von sauerstoff und wasserdampf unter druck |
| JPS5644577A (en) * | 1979-09-19 | 1981-04-23 | Hitachi Ltd | Method of sampling pressurized nitrogen for air separator |
| US4410343A (en) * | 1981-12-24 | 1983-10-18 | Union Carbide Corporation | Air boiling process to produce low purity oxygen |
-
1984
- 1984-07-06 US US06/628,312 patent/US4560398A/en not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-06-18 CA CA000484359A patent/CA1246434A/en not_active Expired
- 1985-07-04 BR BR8503209A patent/BR8503209A/pt not_active IP Right Cessation
- 1985-07-05 ES ES544898A patent/ES8608144A1/es not_active Expired
- 1985-07-05 MX MX205904A patent/MX162919B/es unknown
- 1985-07-05 KR KR1019850004826A patent/KR910002050B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1985-07-05 JP JP60146918A patent/JPS6162776A/ja active Granted
- 1985-07-05 EP EP85304797A patent/EP0169679B1/en not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5634784A (en) * | 1979-08-30 | 1981-04-07 | Riken Vitamin Co Ltd | Stabilization of fat or oil |
| JPS5680681A (en) * | 1979-12-07 | 1981-07-02 | Hitachi Ltd | Air separator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR8503209A (pt) | 1986-03-25 |
| KR910002050B1 (ko) | 1991-04-01 |
| CA1246434A (en) | 1988-12-13 |
| EP0169679A3 (en) | 1986-03-19 |
| KR860001330A (ko) | 1986-02-24 |
| JPS6162776A (ja) | 1986-03-31 |
| MX162919B (es) | 1991-07-08 |
| EP0169679A2 (en) | 1986-01-29 |
| US4560398A (en) | 1985-12-24 |
| ES544898A0 (es) | 1986-06-01 |
| EP0169679B1 (en) | 1989-06-14 |
| ES8608144A1 (es) | 1986-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5098457A (en) | Method and apparatus for producing elevated pressure nitrogen | |
| JP2758355B2 (ja) | 酸素と加圧窒素を製造するための低温空気分離方法 | |
| JP3182326B2 (ja) | 低純度酸素生成のための側コラム付き極低温精留システム | |
| EP0464630B1 (en) | Cryogenic air separation with dual product boiler | |
| EP0464635B1 (en) | Cryogenic air separation with dual feed air side condensers | |
| US5386692A (en) | Cryogenic rectification system with hybrid product boiler | |
| US5108476A (en) | Cryogenic air separation system with dual temperature feed turboexpansion | |
| KR910004123B1 (ko) | 변형된 단일 증류탑 질소 발생기를 이용한 공기분리 방법 | |
| JPS6367636B2 (ja) | ||
| US5114452A (en) | Cryogenic air separation system for producing elevated pressure product gas | |
| JPH06210162A (ja) | 熱的に統合されたアルゴンカラムを有する極低温精留系 | |
| JPH06257939A (ja) | 空気の低温蒸留方法 | |
| US5263327A (en) | High recovery cryogenic rectification system | |
| JP3190013B2 (ja) | 窒素を製造する空気原料の低温蒸留方法 | |
| US5228297A (en) | Cryogenic rectification system with dual heat pump | |
| CA2196353C (en) | Single column cryogenic rectification system for lower purity oxygen production | |
| CA2260722C (en) | Cryogenic rectification system with serial liquid air feed | |
| JPH11325716A (ja) | 空気の分離 | |
| CA2325754C (en) | Cryogenic system for producing enriched air | |
| JPH0449030B2 (ja) |