KR19980080337A - 고압 질소 및 고압 산소를 제조하기 위한 극저온 정류 장치 - Google Patents

고압 질소 및 고압 산소를 제조하기 위한 극저온 정류 장치 Download PDF

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조안 엠. 젤사
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Abstract

본 발명은 규정된 대량의 고압 질소 저장 증기가 이중 칼럼의 고압 칼럼으로부터 직접 회수되고, 가압된 산소 액체가 증기화되어 공급 공기의 부분에 대해 고압 산소 생성물을 생성하고, 이 결과 응축된 공급 공기의 부분이 규정된 방법으로 분할되어 이중 칼럼의 고압 및 저압 칼럼에 각각 공급된다.

Description

고압 질소 및 고압 산소를 제조하기 위한 극저온 정류 장치
본 발명은 일반적으로 공기의 극저온 정류법에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 고압 질소 및 고압 산소를 생성하기 위한 공기의 극저온 정류법에 관한 것이다.
공기와 같은 혼합물을 극저온분리하여 산소 및 질소를 생성하는 것은 널리 확립되어 있는 산업 공정이다. 액체 및 증기는 역류 접촉으로 하나 이상이 칼럼을 통과하고, 산소와 질소간의 증기 압력차가, 질소는 증기로, 산소는 액체로 응축되도록 한다. 분리 칼럼에서 압력이 낮으면 낮을수록, 증기 압력차로 인해 산소와 질소로의 분리가 보다 빨라진다. 따라서, 산소와 질소 생성물로의 최종 분리는 비교적 낮은 압력, 보통 대기압보다 높은 단지 수 제곱인치당 파운드(psi)에서 수행되는 것이 일반적이다.
몇몇 경우, 산소 생성물 및 질소 생성물은 모두 승압 상태에 있는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 산소 증기 및 질소 증기는 각각 압축기에서 목적하는 압력으로 압축된다. 이와 같은 압축은 에너지면에서 뿐만 아니라 생성물 압축기에 대한 자본면에서 많은 비용이 든다.
따라서, 본 발명의 목적은 생성 기체 압축이 생략된, 고압 질소 및 고압 산소를 모두 생성하는 극저온 정류 장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 어느 한 바람직한 양태의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 바람직한 양태의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 바람직한 양태의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 정의된 바람직한 고압 질소 분획 생성물의 이점을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 정의된 액체 공기 분배의 이점을 나타내는 그래프이다.
* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *
1: 주열교환기 2: 과열기
10: 고압 칼럼 11: 저압 칼럼
12: 아르곤 칼럼 21: 아르곤 칼럼 상부 응축기
30: 기저 하중 압축기 31: 부스터 압축기
32: 터어보팽창기 50: 예비정화기
상기 및 기타 목적은 본 명세서의 숙지시 당업자들에게 자명하게 될 것이며, 본 발명에 의해 달성될 것이다. 본 발명의 일면은
(A) 전체 공급 공기중 일부를 응축시켜 응축된 공급 공기를 생성하고, 응축된 공급 공기중 제 1 부분을 고압 칼럼에 공급하고, 전체 공급 공기중 5 내지 17.5%를 포함하는, 응축된 공급 공기의 제 2 부분을 저압 칼럼에 공급하는 단계,
(B) 고압 칼럼에서 극저온 정류법에 의해 질소 농후 증기 및 산소 농후 액체를 생성하고, 전체 공급 공기의 20% 이상을 포함하는 질소 농후 증기의 일부를 고압 질소로서 회수하는 단계,
(C) 저압 칼럼에서 극저온 정류법에 의해 질소 풍부 증기 및 산소 풍부 액체를 생성하는 단계,
(D) 저압 칼럼에서 산소 풍부 액체를 배출시키고, 배출된 산소 풍부 액체를 가압하여 고압 산소 풍부 액체를 생성하고, 상기 응축 공급 공기와의 간접 열교환에 의해 고압 산소 풍부 액체를 증기화하여 고압 산소 풍부 증기를 생성하는 단계, 및
(E) 고압 산소 풍부 증기를 고압 산소로서 회수하는 단계를 포함하여, 공급 공기를 극저온 정류하여 고압 질소와 고압 산소를 생성시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 일면은
(A)제 1 칼럼, 제 2 칼럼 및 생성물 비등 열교환기를 포함하는 극저온 정류 플랜트,
(B) 생성물 비등 열교환기에 공급 공기를 공급하기 위한 수단, 생성물 비등 열교환기로부터 제 1 칼럼에 공급 공기를 공급하기 위한 수단, 및 생성물 비등 열교환기로부터 전체 공급 공기의 5 내지 17.5%를 포함하는 공급 공기를 제 2 칼럼에 공급하기 위한 수단,
(C) 제 1 칼럼의 상부로부터 전체 공급 공기의 20% 이상을 포함하는 유체를 고압 질소로서 회수하기 위한 수단,
(D) 액체 펌프, 제 2 칼럼의 저부로부터 액체를 액체 펌프에 공급하기 위한 수단, 및 액체 펌프로부터 액체를 생성물 비등 열교환기에 공급하기 위한 수단, 및
(E) 생성물 비등 열교환기로부터 유체를 고압 산소로서 회수하기 위한 수단을 포함하여 공급 공기를 극저온 정류하여 고압 질소 및 고압 산소를 제조하는 장치에 관한 것이다.
본원에서 사용되는 용어 공급 공기는 공기와 같은 주로 산소, 질소 및 아르곤을 포함하는 혼합물을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 전체 공급 공기는 극저온 정류법을 수행하는 장치에 공급되는 공급 공기 전부를 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 칼럼은 증류 또는 분별 칼럼 또는 영역, 즉, 액체 및 증기상이 역류로 접촉하여, 예를 들어 구조화된 또는 무작위 패킹(packing)과 같은 칼럼 및/또는 패킹 요소내에 설치된 일련의 수직 배치 트레이 또는 플레이트상의 증기 및 액체 상의 접촉에 의해, 유체 혼합물을 분리시키는 접촉 칼럼 또는 영역을 의미한다. 증류 칼럼에 대한 부가 설명은 문헌을 참조한다[참조: Chemical Engineer's Hand, fifth edition, edited by R.H. Perry and C.H. Chilton, McGraw-Hill Book Company, New York, Section 13, The continuous Distillation Process]. 용어 이중 칼럼은 고압 칼럼의 상부가 저압 칼럼의 하부와 열교환되는 것을 의미하는 것으로 사용된다. 이중 칼럼에 대한 부가 설명은 루헤맨(Ruheman)의 문헌[The Separation of Gases, Oxford University Press, 1949, Chapter VII, Commercial Air Separation]에 나타난다.
증기 및 액체 접촉 분리 공정은 성분에 대한 증기압의 차에 의존한다. 고증기압(또는 보다 휘발성이거나 비점이 낮은) 성분은 증기상으로 응축하는 경향이 있는 반면, 저증기압(또는 보다 덜 휘발성이거나 비점이 높은) 성분은 액체상으로 응축하는 경향이 있을 것이다. 부분 응축은 분리 공정이며, 이로써 증기 혼합물의 냉각이 증기상의 휘발성 성분과, 액체상의 보다 덜 휘발성인 성분으로 응축시키는 데 사용될 수 있다. 정류 또는 연속적인 증류는 증기 및 액체상을 역류 처리하여 얻어지는 연속되는 부분 증발 및 응축을 결합시킨 분리 공정이다. 증기 및 액체 상의 역류 접촉은 일반적으로 단열적이며, 상간의 통합적(단계적) 또는 시차적(연속적) 접촉을 포함할 수 있다. 혼합물을 분리하기 위해 정류 원리를 이용하는 분리 공정 배열은 흔히 정류 칼럼, 증류 칼럼 또는 분별칼럼으로 서로 바꿔 불리워진다. 극저온 정류법은 절대 온도 150도 이하의 온도에서 적어도 부분적으로 수행되는 정류 공정이다.
본원에서 사용되는 용어 간접 열교환은 유체 상호간의 물리적 접촉 또는 혼합 없이 두 유체 스트림이 열교환되는 것을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 상부 응축기는 칼럼 증기로부터 칼럼 하향 액체를 발생시키는 열교환 장치를 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 터어보팽창 및 터어보팽창기는 각각 터어빈을 통해 고압 기체의 흐름에 대해 기체의 압력 및 온도를 감소시켜 냉각을 발생시키는 방법 및 장치를 의미한다.
본원에서 사용되는 상부 및 하부는 각각 칼럼 중간 지점의 상부 및 하부의 칼럼 부분을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 평형 단계는 증기-액체 접촉 단계로서, 이 단계를 이탈하는 증기 및 액체가 질량 이동 평형 상태에 있는 것을 의미한다. 예를 들어, 효율이 100%인 트레이 또는 이론상 플레이트에 해당하는 패킹 요소의 높이(HETP)이다.
본원에서 사용되는 용어 아르곤 칼럼은 아르곤을 포함하는 공급물을 가지며 공급물의 아르곤 농도를 초과하는 아르곤 농도의 생성물을 제조하는 칼럼을 의미한다.
본 발명은 극저온 정류 장치내 구동력이, 산소의 회수가 상기 구동력의 추가 감소에 대해 민감하게 되는 지점으로 감소되는 경우에 극저온 정류 플랜트에서 산소를 생성하는 데 최소의 분리 에너지가 발생될 것이며, 이는 98% 이하로 산소를 회수하게 한다는 발견을 포함한다. 고압 질소는 고압 칼럼으로부터 배출되어 회수되고, 이와 동시에 약 97%이 산소가 회수된다. 또한, 고압 및 저압 칼럼들간의 액체 공급 공기의 최적 분배는 특정 값의 산소 회수율에서 이용가능한 저장 증기, 즉 고압 질소의 양을 최소화하므로써 산소 분리 에너지를 최소화한다. 액체 공급 공기는 가압된 산소 생성물을 증기화시키므로써 생성되고, 산소 분리 에너지를 최소화하도록 유도된 액체 공급 공기의 최적 분배는 또한 아르곤 회수를 최대화하는 분배와 동일하다.
본 발명은 도면을 참조로 보다 상세히 논의될 것이다. 도 1에서, 공급 공기(60)은 본 발명의 장치의 전체 공급 공기이며, 일반적으로 제곱 인치당 80 내지 250 파운드의 절대 압력(psia)의 범위내의 압력으로 기저 하중 압축기(30)를 통과하므로써 압축된 후, 압축된 공급 공기(61)는 이산화탄소, 수증기 및 탄화수소와 같은 고온 비등 불순물이 예비정화기(50)를 통과하므로써 제거된다. 정화되고, 압축된 공급 공기(62)는 공급 공기 스트림(64) 및 공급 공기 스트림 (63)으로 분할된다. 스트림(64)은 터어보팽창기(32)에 직접 결합되는 부스터 압축기(31)를 통과하므로써 가압 부스팅된다. 압축기(31)의 방출물(96)은 부분적으로 주열교환기(1)을 통과하여 귀환 스트림과의 간접 열교환에 의해 냉각된다. 이 결과 냉각된 공급 공기는 스트림(97)의 주열교환기(1)로부터 터어보팽창기(32)에 공급되어 터어보팽창되므로써 냉각을 발생시킨다. 이 결과 터어보팽창된 공급 공기 스트림(98)은 이후 터어보팽창기(32)로부터 제 2 또는 저압 칼럼(11)에 공급된다.
공급 공기 스트림(63)은 스트림(65) 및 스트림(66)으로 분할된다. 스트림(65)은 주열교환기(1)을 통과하므로써 냉각되고, 이 결과 냉각된 공기 스트림(67)은 이중 칼럼중 고압 칼럼이며 일반적으로 75 내지 100psia의 압력에서 작동하는 제 1 또는 고압 칼럼(10)에 공급된다. 스트림(66)은 부스터 압축기(33)를 통과하므로써 일반적으로 100 내지 600psia의 압력으로 압축되고, 이 결과 가압된 공급 공기(68)는 주열교환기(1)를 통과하므로써 냉각되고, 이어서 가압된 액체 산소와의 간접 열교환에 의해 생성물 비등 열교환기에서 응축되어 응축된 공급 공기를 생성한다. 응축된 공급 공기는 몰을 기준으로 하여 전체 공급 공기(60)의 약 15 내지 40%를 포함한다.
도 1에 예시된 본 발명의 양태에서, 가압된 공급 공기(68)는 주열교환기(1)의 통과하므로써 냉각되고, 이 결과 냉각된 공급 공기는 스트림(69)중에서 생성물 보일러(22)에 공급되어 응축된다. 이 결과 응축된 공급 공기(70)는 제 1 분획(71) 및 제 2 분획(72)로 분할된다. 제 1 분획(71)은 응축된 공급 공기(70)의 25 내지 75%를 포함하며, 고압 칼럼(10)에 공급된다. 제 2 분획(72)은 응축된 공급 공기 스트림(70)의 25 내지 75%를 포함하며, 과열기(2)의 부분 횡단에 의해 준냉각되고, 이 결과 준냉각된 공급 공기 스트림(99)가 밸브(100)를 통과하여 칼럼(11)의 상부 아래의 5 내지 15의 평형 단계의 수준으로 저압 칼럼(11)에 공급된다. 제 2 분획(72)는 전체 공급 공기의 5 내지 17.5%, 바람직하게는 7.5 내지 15%, 매우 바람직하게는 10 내지 12.5%를 포함한다.
고압 칼럼(10)에서 공급 공기는 극저온 정류에 의해 질소 농후 증기 및 산소 농후 액체로 분리된다. 질소 농후 증기는 스트림(74)로 고압 칼럼(10)의 상부로부터 배출되어 부분(109) 및 (75)로 분할된다. 부분(109)는 주열교환기(1)에 통과하므로써 가온되고, 일반적으로 75 내지 99psia의 압력에서 98% 이상의 질소 농도로 고압 질소 생성물(110)으로 회수된다. 고압 질소 생성물은 몰을 기준으로 하여 유입되는 전체 공급 공기 스트림(60)의 20% 이상, 바람직하게는 약 20 내지 35%를 포함한다. 질소 농후 증기 부분(75)이 저압 칼럼(11)의 저부 액체와의 간접 열교환에 의해 응축되는 주응축기(20)에 공급된다. 이 결과 질소 농후 액체(76)는 환류로서 고압 칼럼(10)으로 귀환되는 부분(77)과 과열기(2)의 부분 횡단에 의해 준냉각되는 부분(78)으로 분할된다. 이 결과 준냉각된 스트림(79)은 밸브(81)을 통해 저압 칼럼(11)에 공급된다. 경우에 따라, 스트림(79)의 부분(123)은 밸브(122)를 통해 공급되어 고압 액체 질소로 회수될 수 있다.
산소 농도가 일반적으로 25 내지 45 몰%인 산소 농후 액체는 스트림(73)으로 고압 칼럼(10)의 저부로부터 배출되어 과열기(2)의 부분 횡단에 의해 준냉각되고, 제 1 부분(83)과 제 2부분(86)으로 분할된다. 제 1 부분(83)은 밸브(84)를 통해 저압 칼럼(11)에 공급된다. 제 2 부분(86)은 밸브(87)를 통해 아르곤 칼럼 상부 응축기(21)에 공급되어, 실질적으로 완전히 증기화된다. 이 결과 산소 농후 증기는 상부 응축기(21)로부터 스트림(89)로 밸브(90)를 통해, 스트림(83)이 저압 칼럼(11)에 공급되는 지점 보다 낮은 1 내지 10 평형 단계의 수준으로 저압 칼럼(11)에 공급된다. 당업자들은 아르곤 칼럼 상부 응축기에 공급되는 0.3% 미만의 산소 농후 액체에 해당하는 소량의 액체 유출물이 안전성의 목적으로 상기 상부 응축기의 바닥으로부터 배출될 수 있다.
제 2 또는 저압 칼럼(11)은 고압 칼럼(10)을 포함하는 이중 칼럼의 저압 칼럼이며, 고압 칼럼(10)의 압력보다 낮은 압력에서, 일반적으로 16 내지 24psia의 범위에서 작동한다. 저압 칼럼(11)에서, 칼럼내로의 여러 공급물은 극저온 정류에 의해 질소 풍부 증기 및 산소 풍부 액체로 분리된다. 질소 풍부 증기는 스트림(106)으로서 저압 칼럼(11)의 상부로부터 배출되어 과열기(2) 및 제 1 열교환기를 통과하므로써 가온되고, 스트림(108)로 장치로부터 배출되어 질소 농도가 98몰% 이상인 저압 기체상 질소로서 회수될 수 있다.
산소 풍부 액체는 저압 칼럼(11)의 저부로부터 스트림(102)로 배출되고, 가압되어 압력이 일반적으로 25 내지 500psia인 고압 산소 풍부 액체를 생성한다. 도 1에 도시된 본 발명의 양태에서, 가압은 스트림(102)을 액체 펌프(34)를 통과시켜 고압 산소 풍부 액체 스트림(103)을 생성시키므로써 달성된다. 스트림(103)은 생성물 보일러(22)에 공급되어, 상기 응축 공급 공기와의 간접 열교환에 의해 적어도 부분적으로 증기화된다. 경우에 따라, 일부 산소 풍부 액체는 생성물 보일러(22)로부터 스트림(119)로 배출되어, 밸브(120)을 통과하여 액체 산소 생성물(121)로서 회수될 수 있다. 증기화된 산소 풍부 유체는 생성물 보일러(22)로부터 스트림(104)로 배출되어, 주열교환기(1)를 통과하므로써 가온되고, 압력이 일반적으로 25 내지 500이고, 산소 농도가 일반적으로 98 내지 100몰%인 고압 산소 생성물로서 회수된다.
주로 산소 및 아르곤을 포함하는 스트림은 스트림(117)로 저압 칼럼(11)으로부터 극저온 정류법에 의해 아르곤 풍부 증기 및 산소 풍부 액체로 분리되는 아르곤 칼럼(12)에 공급된다. 산소 풍부 액체는 스트림(118)으로 아르곤 칼럼(12)으로부터 저압 칼럼(11)에 공급된다. 아르곤 풍부 증기는 스트림(111)로 상부 응축기(21)에 공급되어 상기 증기화 산소 농후 액체와의 간접 열교환에 의해 응축된다. 이 결과 아르곤 풍부 액체는 스트림(112)로 상부 응축기(21)로부터 공급된다. 스트림(112)의 부분(116)은 환류로서 아르곤 칼럼(12)에 공급된다. 스트림(112)의 또 다른 부분(113)은 밸브(114)를 통과하고, 아르곤 농도가 일반적으로 90 내지 99%인 미정제 아르곤 생성물(115)로 회수된다.
도 4는 산소에 대한 상대 분리 에너지와 고압 질소 생성물로서 회수되는 전체 공급 공기의 분획과의 관계를 나타낸 것이다. 산소 생성에 대한 상대 분리 에너지는 고압 질소 생성물의 분획이 약 20%에 이르고, 고압 질소 생성물 분획이 20%를 초과하므로써 상기 낮은 수준으로 잔류하는 경우에 낮은 수준에 이르게 된다. 산소 회수는 저에너지 수준이 발생할 때에 약 97%로 떨어진다. 아르곤 회수율이 또한 기재되어 있다.
도 5는 고압 및 저압 칼럼간의 액체 공급 공기의 분리에 대한 최적화를 도시한 것이다. 도 5는 고압 질소 생성물 분획이 공급 공기의 20%이상인 경우, 산소 회수율이 본 발명의 저압 칼럼에 대해 상기 정의된 액체 공기 분배에서 피크를 나타냄을 입증한다. 이는 고압 질소 생성물 분획이 공급 공기의 20% 미만인 경우에는 발생하지 않는다. 사실, 고압 질소 생성물이 공급 공기의 20% 미만인 경우에는 저압 칼럼으로의 액체 공기 흐름을 최소화하거나 심지어 제거하는 데 보다 유리하다.
도 2 및 3은 각각 본 발명의 대안의 바람직한 양태를 도시한 것이다. 도면의 부호는 공통 요소에 대해 동일하며, 이 공통 요소에 대해서는 다시 상세하게 설명하지 않을 것이다.
도 2에서 도시된 양태에서, 압축된 공급 공기(61)는 먼저 부스터 압축기(31)에 공급되고, 이 결과 압축 공급 공기 스트림(162)은 예비정화기(50)를 통과한다. 이 결과 공급물 공기 스트림(163)를 주열교환기(1)을 통과하므로써 냉각되고, 이 결과 냉각된 공급 공기 스트림(164)은 도 1에서 도시된 양태에 대해 이미 설명된 바와 같이 생성물 보일러(22)에서 응축되는 제 1 부분(154) 및 터어보팽창기(32)를 통과하므로써 터어보팽창되는 제 2 부분(166)으로 분할된다.
도 3에서 도시된 양태에서, 생성물 비등 열교환기는 도 1 및 2에 도시된 양태에서와 같은 개별적인 생성물 보일러라기 보다는 주열교환기의 일부분이다. 도 3에 있어서, 공급 공기 스트림(163)은 제 1 부분(175) 및 제 2 부분(176)으로 분할된다. 제 1 부분(175)은 주열교환기(1)를 통과하므로써 냉각되고, 이 결과 냉각된 공급 공기 스트림(177)은 터어보팽창기(32)를 통과하므로써 터어보팽창되어 냉각을 발생시킨 후 스트림(178)로서 고압 칼럼(10)에 공급된다. 제 2 부분(176)은 압축기(32)를 통과하므로써 승압되고, 이 결과 압축된 스트림(179)는 증기 가압된 산소 풍부 액체에 대해 주열교환기(1)를 통과하므로써 응축되어 이미 기술된 바와 같이 계속 처리되는 응축된 공급 공기 스트림(70)을 생성한다. 액체 산소 생성물(121)은 경우에 따라 액체 펌프(34)의 상류에 있는 스트림(102)로부터 회수되고, 가압된 산소 풍부 액체(103)은 주열교환기(1)를 완전히 통과하고, 이 주열교환기에서 증발되어 고압 산소 생성물(105)를 생성한다.
본 발명을 사용하므로써 생성 가스를 압축할 필요 없이 공급 공기의 극저온 정류에 의해 고압으로 산소 및 질소 모두를 효과적으로 생성할 수 있다. 본 발명은 특정 바람직한 양태를 참조로 상세히 기술되었지만, 당업자들은 청구범위의 내용 및 범주내에서 본 발명의 또 다른 양태에 있음을 인지할 것이다.

Claims (9)

  1. 공급 공기를 극저온 정류하여 고압 질소 및 고압 산소를 생성하는 방법에 있어서,
    (A) 전체 공급 공기중 일부를 응축시켜 응축된 공급 공기를 생성하고, 응축된 공급 공기중 제 1 부분을 고압 칼럼에 공급하고, 전체 공급 공기의 5 내지 17.5%를 포함하는, 응축된 공급 공기의 제 2 부분을 저압 칼럼에 공급하는 단계,
    (B) 고압 칼럼에서 극저온 정류법에 의해 질소 농후 증기 및 산소 농후 액체를 생성하고, 전체 공급 공기의 20% 이상을 포함하는 질소 농후 증기의 일부를 고압 질소로서 회수하는 단계,
    (C) 저압 칼럼에서 극저온 정류법에 의해 질소 풍부 증기 및 산소 풍부 액체를 생성하는 단계,
    (D) 저압 칼럼에서 산소 풍부 액체를 배출시키고, 배출된 산소 풍부 액체를 가압하여 고압 산소 풍부 액체를 생성하고, 상기 응축 공급 공기와의 간접 열교환에 의해 고압 산소 풍부 액체를 증기화하여 고압 산소 풍부 증기를 생성하는 단계, 및
    (E) 고압 산소 풍부 증기를 고압 산소로서 회수하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 회수된 고압 질소가 전체 공급 공기의 20 내지 35%를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 응축된 공급 공기가 전체 공급 공기의 15 내지 40%를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 응축된 공급 공기의 제 1 부분이 응축된 공급 공기의 25 내지 75%를 포함하고, 응축된 공급 공기의 제 2 부분이 응축된 공급 공기의 25 내지 75%를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 고압 칼럼으로부터 산소 농후 액체를 배출하는 단계, 배출된 산소 농후 액체를 준냉각시키는 단계, 준냉각된 산소 농후 액체를 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할시키는 단계, 준냉각된 산소 농후 액체의 제 1 부분을 저압 칼럼에 공급하는 단계, 준냉각된 산소 농후 액체의 제 2 부분을 증기화시켜 산소 농후 증기를 생성하는 단계, 및 산소 농후 증기를 준냉각된 산소 농후 액체의 제 1 부분이 저압 칼럼에 공급되는 평형 단계보다 1 내지 10 단계 낮은 수준으로 저압 칼럼에 공급하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  6. 공급 공기를 극저온 정류하여 고압 질소 및 고압 산소를 생성하는 장치에 있어서,
    (A)제 1 칼럼, 제 2 칼럼 및 생성물 비등 열교환기를 포함하는 극저온 정류 플랜트,
    (B) 생성물 비등 열교환기에 공급 공기를 공급하기 위한 수단, 생성물 비등 열교환기로부터 제 1 칼럼에 공급 공기를 공급하기 위한 수단, 및 생성물 비등 열교환기로부터 전체 공급 공기의 5 내지 17.5%를 포함하는 공급 공기를 제 2 칼럼에 공급하기 위한 수단,
    (C) 제 1 칼럼의 상부로부터 전체 공급 공기의 20% 이상을 포함하는 유체를 고압 질소로서 회수하기 위한 수단,
    (D) 액체 펌프, 제 2 칼럼의 저부로부터 액체를 액체 펌프에 공급하기 위한 수단, 및 액체 펌프로부터 액체를 생성물 비등 열교환기에 공급하기 위한 수단, 및
    (E) 생성물 비등 열교환기로부터 유체를 고압 산소로서 회수하기 위한 수단을 포함하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 터어보팽창기, 공급 공기를 터어보팽창기에 공급하기 위한 수단 및 공급 공기를 터어보팽창기로부터 제 2 칼럼에 공급하기 위한 수단을 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 터어보팽창기, 공급 공기를 터어보팽창기에 공급하기 위한 수단 및 공급 공기를 터어보팽창기로부터 제 1 칼럼에 공급하기 위한 수단을 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 과열기, 및 상부 응축기, 유체를 제 1칼럼의 저부로부터 과열기에 공급하기 위한 수단, 상기 유체의 제 1 부분을 과열기로부터 제 2 칼럼에 공급하기 위한 수단, 상기 유체의 제 2 부분을 과열기로부터 상부 응축기에 공급하기 위한 수단, 및 상기 제 2 부분을 상부 응축기로부터 제 1 부분이 제 2 칼럼에 공급되는 평형 단계보다 1 내지 10 단계 낮은 수준으로 제 2칼럼에 공급하기 위한 수단을 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
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