KR960003272B1 - 이중 공급공기 사이드 콘덴서를 갖는 저온공기분리 시스템 - Google Patents

이중 공급공기 사이드 콘덴서를 갖는 저온공기분리 시스템 Download PDF

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1996년03월07일
로스 파스닠 데이비드
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유니온 카바이드 인더스트리얼 개시즈 테크놀로지 코포레이션
티모티 엔.비숍
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Abstract

내용 없음.

Description

이중 공급공기 사이드 콘덴서를 갖는 저온공기분리 시스템
제1도는 본 발명의 저온공기분리시스템 바람직하게는 한 구현예의 간단한 개략적 흐름도.
제2도는 산소 비등 압력에 대한 공기응축압력의 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101,112,122 : 열교환기 105,130 : 컬럼
107,131,149 : 콘덴서 108 : 분리기
132 : 아르곤 컬럼 141 : 펌프
162 : 재비등기
본 발명은 일반적으로 저온공기분리 및 더 상세하게는 공기분리로부터 승압생성기체의 제조에 관한 것이다.
공기분리에 종종 사용된 통상의 시스템은 저온정류이다. 분리는 컬러시스템에 도입하기전에 압축기에서 공급공기를 압축시켜 일반적으로 달성되는 상승된 공급압력에 의해 유도된다. 분리는 액체 및 기체를 기액 접촉엘레멘트상의 컬럼을 통해 향류접촉으로 통과시켜 수행하고, 이에의해 더 휘발성인 성분은 액체에서 증기로 통과되고, 덜 휘발성인 성분은 증기에서 액체로 통과된다. 컬럼위로 올라간 증기는 더 휘발성인 성분들이 점차적으로 농후해지고, 컬럼 아래로 내려간 액체는 덜 휘발성인 성분들이 점차로 농후해진다. 일반적으로 저온분리는 공급물이 산소농후성분 및 질소농후성분으로 분리되는 적어도 하나의 컬럼으로 이루어진 주컬럼시스템 및 주컬럼시스템에서 나온 공급물이 아르곤농후성분 및 산소농후성분으로 분리되는 보조아르곤 컬럼에서 수행된다.
종종 승압에서 공기분리시스템으로부터 생성기체를 회수하는 것이 바람직하다. 일반적으로 이는 생성기체를 압축기를 통과시켜 더 높은 압력으로 압축시켜서 수행한다. 이러한 시스템은 효과적이지만 매우 값비싸다. 이외에도, 공기분리시설에서 액체생성물을 제조하는 것이 일부경우에서 바람직할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 개선된 저온공기분리시스템을 제조하는데에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 생성기체 압축에 필요한 조건들을 제거 또는 감소시키면서 승압생성기체를 제조하기 위한 저온공기분리시스템을 제공하는데에 있다. 또한 본 발명의 다른 목적은 액체 생성물로 제조하면서 승압생성기체를 제조하기 위한 저온공기분리시스템을 제공하는데에 있다. 일반적으로, 본원을 읽어서 당업자에게 명백해질 상기 및 그의 목적들은 플랜트 냉각을 제공하기 위해 압축된 공급공기의 일부를 터보팽창(turboexpansion)시키고, 저압생성기체를 제조하기 위해 휘발기체에 대해 터보팽창된 공급물중 일부를 응축시키고, 고압생성기체를 제조하기 위해 휘발액체에 대해 공급공기의 나머지 부분을 응축시키는 것으로 이루어진 본 발명에 의해 달성된다.
좀더 상세하게 본 발명의 한 구현은
(A) 냉각되고 압축된 공급공기의 제1부분중 적어도 일부를 응축시키고, 얻어진 액체를 일반적으로 60 내지 100psia의 압력에서 작동되는 공기분리시설의 제1컬럼에 도입하는 단계 ;
(B) 냉각되고 압축된 공급공기의 제2부분을 터보팽창시키고 얻어진 터보팽창된 공급공기의 제1부분을 상기 제1컬럼에 도입하는 단계 ;
(C) 터보팽창된 공급공기의 제2부분중 적어도 일부를 응축시키고 얻어진 유체를 상기 제1컬럼에 도입하는 단계 ;
(D) 상기 제1컬럼에 도입된 유체들을 질소농후유체 및 산소농후유체들로 분리하고 상기 유체들을 상기 제1컬럼의 압력보다 낮은 압력에서 작동되는 공기분리시설의 제2컬럼에 통과시키는 단계 ;
(E) 제2컬럼에 통과된 유체를 질소농후증기 및 산소농후액체로 분리하는 단계 ;
(F) 산소농후액체를 제2컬럼에서 회수하고 단계(C)의 응축을 수행하는 터보 팽창된 공급공기의 제2부분과의 간접열교환에 의해 산소농후액체의 제1부분을 증발시키는 단계 ;
(G) 회수한 산소농후액체의 제2부분의 압력을 증가시키고 얻어진 액체를 단계(A)의 응축을 수행하는 공급공기의 제1부분과 간접열교환에 의해 증발시키는 단계 ; 및
(H) 단계(F) 및 (G)의 열교환에 의해 얻어진 증기를 생성산소기체로서 회수하는 단계들로 이루어진 생성기체를 제조하기 위한 저온 증류에 의한 공기의 분리방법으로 이루어진다.
본 발명의 또다른 구현은
(A) 제1컬럼, 제2컬럼, 재비등기(reboiler), 유체를 제1컬럼에서 재비등기로 통과시키기 위한 장치 및 유체를 재비등기에서 제2컬럼으로 통과시키기 위한 장치로 이루어진 공기분리시설 ;
(B) 제1콘덴서, 공급공기를 제1콘덴서에 공급하기 위한 장치 및 유체를 제1콘덴서에서 제1컬럼으로 통과시키기 위한 장치 ;
(C) 터보팽창기, 공급공기를 터보팽창기에 공급하기 위한 장치 및 유체를 터보팽창기에서 제1컬럼으로 통과시키기 위한 장치 ;
(D) 제2콘덴서, 유체를 터보팽창기에서 제2콘덴서로 통과시키기 위한 장치 및 유체를 제2콘덴서에서 제1컬럼으로 통과시키기 위한 장치 ;
(E) 유체를 공기분리시설에서 제2콘덴서로 통과시키기 위한 장치 및 제2콘덴서에서 생성기체를 회수하기 위한 장치 ; 및
(F) 유체압력을 증가시키는 장치로 이루어진 유체를 공기분리시설에서 제1콘덴서로 통과시키는 장치 및 제1콘덴서에서 생성기체를 회수하기 위한 장치들로 이루어진 생성기체를 제조하기 위한 저온증류에 의한 공기분리장치로 이루어진다.
본원에 사용된 용어 “컬럼”은 증류 또는 분별 컬럼 또는 영역(zone), 즉 컬럼내에 위치한 일련의 수직으로 배열된 트레이 또는 판상에 또는 선택적으로 패킹 엘레멘트상에 증기 및 액상의 접촉에 의해 유체 혼합물의 분리를 수행하도록 액체 및 증기상이 향류적으로 접촉하는 접촉 컬럼 또는 영역을 의미한다. 증류 컬럼에 대한 더 상세한 설명은 참고문헌[Chemical Engineers′ Handbook, 제5판, R.H. Perry와 C.H. Chilton에 의해 편집됨, McGraw-Hill Book Company, New York. Section 13, “Distillation” B.D. Smith외, page 13-3 The Continuous Distillation Process]에 기재되어 있다. 본원에 사용된 용어 이중컬럼은 저압컬럼의 하단과 열교환 관계에 있는 상단을 갖는 고압컬럼을 의미한다. 이중컬럼에 대한 더 자세한 설명은 참고문헌[Ruheman, “The Separation of Gases” 옥스포드대학 출판부, 1949, 제VII장, Commercial Air Separation]에 기재되어 있다.
본원에 사용된 용어 “아르곤 컬럼”은 상부로 흐르는 증기가 하부로 흐르는 액체에 대한 향류흐름에 의해 아르곤이 점차적으로 강화되고, 아르곤 생성물을 회수하는 컬럼을 의미한다.
본원에 사용된 용어 “간접열교환”은 2개의 유체흐름을 서로간의 유체의 혼합 또는 어떠한 물리적 접촉없이 열교환 관계로 이끄는 것을 의미한다.
본원에 사용된 용어 “기-액 접촉 엘레멘트”는 2개 이상의 향류흐름동안 기-액면에서 성분 분리 또는 물질이동(mass transfer)을 촉진시키는 컬럼 내부물로서 사용된 일정장치를 의미한다.
본원에 사용된 용어 “트레이”는 개구들과 액체 입구 및 출구를 가져서 액체는 판을 가로질러 흐를 수 있고 증기는 두상간의 물질이동을 허용하는 개구들을 통해 상승되는 사실상 평편한 판을 의미한다.
본원에 사용된 용어 “패킹”은 두상들의 향류흐름동안 기-액면에서 물질이동을 허용하는 액체에 대한 표면적을 제공하는 컬럼 내부물로서 사용된 예정된 배열, 크기 및 형태의 일정 고체 또는 중공체를 의미한다.
본원에 사용된 용어 “랜덤패킹”은 개개 구성물들이 서로 또는 컬럼축에 대한 어떤 특정방향을 갖지않는 패킹을 의미한다.
본원에 사용된 용어 “구조패킹”은 개개 구성물들이 서로 및 컬럼 축에 대해 특정방향을 갖는 패킹을 의미한다.
본원에 사용된 용어 “이론단”은 배출흐름들이 평형이 되도록 단으로의 상향흐름증기와 하향흐름 액체간의 이상 접촉을 의미한다.
본원에 사용된 용어 “터보팽창”은 기체의 온도 및 압력을 감소시켜 냉동을 제공하기 위한 터빈을 통한 고압기체의 흐름을 의미한다. 발생기, 동력계 또는 압축기와 같은 부하장치는 에너지 회수에 대표적으로 사용된다.
본원에 사용된 용어 “콘덴서”는 간접열교환에 의해 증기를 응축시키는데에 사용된 열교환기를 의미한다.
본원에 사용된 용어 “재비등기”는 간접열교환에 의해 액체를 증발시키는데에 사용된 열교환기를 의미한다. 재비등기는 기-액 접촉 엘레멘트에 대한 증기흐름을 제공하기 위해 증류컬럼의 바닥에서 대표적으로 사용된다.
본원에 사용된 용어 “공기분리시설”은 적어도 하나의 컬럼과 펌프, 파이핑(piping), 밸브 및 열교환기와 같은 부수적인 상호연결장비들로 이루어진, 공기를 저온정류에 의해 분리하는 시설을 의미한다.
본 발명은 도면들을 참조로 하여 더 상세히 설명될 것이다.
제1도를 참조로, 일반적으로 90 내지 500파운드/inch2(psia)의 압력으로 압축시킨 공급공기(100)을 열교환기(101)를 통과시켜 반송흐름에 대한 간접열교환에 의해 냉각시킨다.
냉각시키고 압축시킨 공급공기의 제1부분(106)을 이것을 공기분리시설에서 취한 증발액체와의 간접열교환에 의해 부분적으로라도 응축시키는 콘덴서(107)에 공급한다. 일반적으로 제1부분(106)은 공급공기(100)의 5 내지 35%로 이루어진다. 얻어진 액체를 일반적으로 60 내지 100psia의 압력에서 작동되는 컬럼(105)에 도입한다. 흐름(106)이 부분적으로만 응축되는 경우에, 얻어진 흐름(106)은 컬럼(105)로 직접 통과될 수 있거나, 또는 제1도에 보여진 바와같이 분리기(108)로 통과될 수 있다. 이어서 분리기(108)로부터 얻어진 액체(109)는 컬럼(105)로 통과시킨다. 액체(109)는 컬럼(105)로 통과시키기 전에 열교환기(110)을 거쳐 더 냉각시킬 수 있다. 공급공기의 응축된 부분을 냉각시켜 공정으로부터의 액체제조를 향상시킨다.
분리기(108)로부터의 증기(111)은 컬럼(105)에 직접 통과시킬 수 있거나 또는 회송흐름에 대한 열교환기(112)에서 응축 또는 냉각시킨 다음 컬럼(105)에 통과시킬 수 있다. 더우기, 냉각되고 압축된 공급공기의 제4부분(113)은 회송흐름에 대한 열교환기(112)에서 냉각 또는 응축시킨 다음 컬럼(105)에 통과시킬 수 있다. 흐름(111) 및 (113)은 터보팽창된 공급공기분획의 온도를 조절하는데에 사용할 수 있다. 예로서, 흐름(113)의 증가는 열교환기(112)내 회송흐름의 데움을 증가시킬 것이고 이에의해 공급공기흐름(103)의 온도는 증가될 것이다. 터보팽창기(102)에 대한 더 높은 주입구온도는 개선된 냉각을 증가시킬 수 있고 팽창된 공기의 소모온도를 조절하여 일정액체농도를 피할 수 있다. 공기분리시설이 아르곤 컬럼을 포함할 때, 냉각되고 압축된 공급공기의 제3부분(120)은 아르곤 컬럼내에서 제조된 유체와 더불어 열교환기에서와 같이 간접 열교환에 의해 더 냉각 또는 응축된 다음 컬럼(105)로 통과될 수 있다.
냉각되고 압축된 공급공기의 제2부분(103)은 터보팽창기(102)에 제공되어 일반적으로 60 내지 100psia의 압력으로 터보팽창된다. 일반적으로 제2부분(103)은 공급공기(100)의 60 내지 90%로 이루어질 것이다. 얻어진 터보팽창된 공급공기(104)는 제1부분(147)과 제2부분(146)으로 나뉘어진다. 만일 사용된다면, 터보팽창된 제2부분(104)의 0 내지 75%로 이루어진 제1부분(147)은 응축된 제1공급공기부분이 컬럼(105)로 통과되는 지점보다 낮은 지점에서 컬럼(105)에 통과된다. 터보팽창된 제2부분(104) 25 내지 100%로 이루어진 제2부분(146)은 콘덴서(149)에 통과시켜 제2부분(146)중 적어도 일부를 응축시킨 다음 컬럼(105)에 통과시킨다. 바람직하게, 제1도에 설명된 바와같이, 제2부분(146)은 액화 제1공급공기부분과 결합하고 컬럼(105)에 통과된다.
제1컬럼(105)내에서 컬럼에 도입된 유체들은 저온증류에 의해 질소농후유체와 산소농후유체로 분리된다. 제1도에 설명된 구현예에서 제1컬럼은 이중컬럼시스템의 고압컬럼이다. 질소농후증기(161)은 컬럼(105)에서 회수하고 비등컬럼(130)의 바닥에 놓인 재비등기(162)에서 응축한다. 얻어진 액체(163)은 액체 환류로서 컬럼(105)에 회수되는 흐름(164)와 열교환기(112)내에서 부냉각되고 공기분리시설의 제2컬럼(130)으로 이송되는 흐름(118)로 나뉘어진다. 제2컬럼(130)은 제1컬럼(105)보다 적고 일반적으로 15 내지 30psia 범위내의 압력에서 작동된다. 액체질소생성물은 이것이 컬럼(130)에 이송되기 전에 흐름(118)로부터 회수할 수 있거나, 또는 제1도에 설명한 바와같이 탱크플래쉬오프(tank flashoff)를 최소화하기 위한 흐름(119)로서 컬럼(130)에서 직접 배출할 수 있다.
산소농후액체는 흐름(117)로서 컬럼(105)에서 회수하여, 열교환기(112)에서 부냉각시키고 컬럼(130)으로 통과시킨다. 제1도에 설명된 구현에서와 같이 공기분리시설이 아르곤 컬럼을 포함하는 경우, 흐름(117)전부 또는 일부는 콘덴서(131)로 이송되어 아르곤 컬럼상부의 증기를 응축시킬 수 있다. 증기 및 액체로 이루어진 얻어진 흐름(165) 및 (166)은 각각 콘덴서(131)에서 컬럼(130)으로 통과시킨다.
컬럼(130)내에서 유체들은 저온증류에 의해 질소농후증기와 산소농후액체로 분리된다. 질소농후증기는 열교환기(112) 및 (101)을 통해 대략 주위온도로 데워진 흐름(114)로서 컬럼(130)에서 회수하여, 생성물인 질소기체로서 회수된다. 컬럼순도를 조절하기 위해서 질소강화 폐흐름(115)는 질소농후 공급물 흐름 도입점과 산소농후 공급물흐름도입점 사이의 지점에서 컬럼(130)에서부터 회수하고, 대기로 배출하기 전에 열교환기(112) 및 (101)을 통과시켜 데운다. 90% 이상의 질소회수율이 본 발명에 의해 달성될 수 있다.
언급한 바와같이 제1도에 설명된 구현예는 공기분리시설내에 아르곤 컬럼을 포함한다. 이러한 구현에서 주로 산소 및 아르곤을 함유하는 흐름(134)는 컬럼(130)에서 아르곤 컬럼(132)으로 통과되어 저온증류에 의해 산소농후액체와 아르곤농후증기로 분리된다. 산소농후액체는 흐름(133)으로서 컬럼(130)으로 회송된다. 아르곤농후증기(167)은 아르곤컬럼콘덴서(131)로 통과시키고 산소농후유체에 대해 응축시켜 아르곤농후액체(168)을 제공한다. 아르곤농후액체의 일부(169)는 컬럼(132)에 대한 액체환류로서 사용된다. 아르곤농후액체의 다른 부분(121)은 일반적으로 96%를 초과하는 아르곤함량을 갖는 조아르곤생성물로서 회수한다. 제1도에 설명된 바와같이, 조아르곤생성물 흐름(121)은 더 정류시키고 회수하기 전에 공급공기흐름(120)에 대한 아르곤컬럼 열교환기(122)에서 데우거나 증발시킬 수 있다.
산소농후액체(140)은 컬럼(130)에서 회수하고, 높이를 변화(즉, 제1도에 설명된 바와같은 액체 헤드의 생성)시키거나, 펌핑시키거나, 압력저장탱크를 사용하거나 또는 상기 방법들을 조합하여서 컬럼(130)보다 큰 압력으로 압력을 바람직하게 조절한다. 회수액은 회수액(140) 10 내지 90%로 이루어진 제1부분(144)와 회수액(140) 10 내지 90%로 이루어진 제2부분(148)로 나눈다. 이어서 제1부분(144)를 콘덴서 또는 생성물비등기(149)에 통과시켜, 터보팽창된 공급공기의 응축 제2부분과의 간접열교환에 의해 증발시킨다. 기체산소생성물(145)는 콘덴서(149)를 통과시키고 열교환기(101)을 통해 데우고 저압 산소기체생성물로서 회수한다. 본원에 사용된 용어 “회수”는 대기로 배출시키는 것을 포함하는 기체 또는 액체의 일정한 처리를 의미한다. 액체산소는 흐름(140) 또는 콘덴서(149)에서 회수할 수도 있다.
회수액의 제2부분(148)은 제1도에 설명한 바와같은 펌프(141)의 통과 및 액체헤드의 제공에 의한 것과 같이 제1부분보다 큰 압력으로 압력을 조절한다. 얻어진 고압액체(142)를 열교환기(110)을 통과시켜 데우고 콘덴서 또는 생성물 비등기(107)에 통과시켜 공급공기의 응축 제1부분과의 간접열교환에 의해 부분적으로만이라도 증발시킨다. 기체산소생성물(143)은 콘덴서(107)을 통과시키고 열교환기(101)을 통해 데워서 고압생성물인 산소기체로서 회수한다. 액체(116)은 콘덴서(107)에서 취한 다음 열교환기(112)를 통해 부냉각시켜 액체산소 생성물로서 회수한다. 액체(116)은 콘덴서(107)에서 취한 다음 열교환기(112)를 통해 부냉각시켜 액체산소 생성물로서 회수한다. 일반적으로 저압산소기체 생성물의 압력은 20 내지 35psia이고, 고압산소기체 생성물의 압력은 40 내지 250psia가 될 것이다.
컬럼(105) 바닥으로부터의 액체의 산소함량은 공기콘덴서를 사용하지 않는 통상의 공정에서 보다 낮다. 이것은 통상의 공정과 비교시에 컬럼(105)의 바닥과 컬럼(130)의 모든 부분내의 환류비를 변화시킨다. 컬럼(105)으로부터 증기회수 또는 컬럼(130)으로 추가증기의 공급이 필요없이 냉각이 제공되기 때문에 본 발명에 따라서 높은 생성물 회수율이 달성된다.
증기공기를 터빈에서 컬럼(130)에 가하거나 또는 증기질소를 터빈에 공급하기 위해 컬럼(105)에서 제거하여 냉각을 제공하는 것은 컬럼(130)내의 환류비를 감소시키고 생성물 회수율을 크게 감소시킨다. 본 발명은 높은 환류비를 쉽게 유지할 수 있고, 따라서 높은 생성물 회수율 및 높은 생성물 순도를 쉽게 유지한다. 99% 이하의 산소 회수율은 본 발명의 시스템에 의해 달성될 수 있다. 산소생성물은 95 내지 99.95%의 순도로 회수할 수 있다.
공급공기가 열교환기(101)로 들어가기전에 공급공기를 분리함으로써 추가의 융통성을 얻을 수 있다. 만일 액체제조 요구조건들이 생성물 압력 요구조건들과 적절하지 않을 경우 공기는 2가지 다른 압력에서 공급될 수 있다. 생성물 압력 증가는 생성물 비등기에서 필요한 공기압력을 증가시키는 반면, 증가된 액체요구 조건들은 터빈 주입구에서 필요한 공기압력을 증가시킬 것이다.
제1도에 설명된 구현예는 산소기체생성물을 제조하는 공기공급물의 응축을 설명한다. 제2도는 1및 2°K의 생성물비등 △T에 대한 압력의 범위상의 산소 기체생물을 제조하는데에 필요한 공기응축압력을 설명한다. 여기에는 소정의 간접열교환에 의한 흐름들간의 극한온도차(△T)가 있다. 열교환기 표면적 및/또는 열전달계수의 증가는 흐름들간의 온도차(△T)를 감소시킬 것이다. 고정된 산소 압력요구조건에 대해, △T를 감소시키면 공기압력을 감소될 것이고, 공기를 압축시키는데에 필요한 에너지는 감소되고 조작비용도 격감된다.
최종 액체 제조는 많은 파라미터들에 의해 영향받을 것이다. 터빈흐름, 압력, 주입구 온도 및 효율들은 이들이 냉각제조를 결정하기 때문에 중대한 영향을 가질 것이다.공기 주입구 압력, 온도 및 온단 △T(warm end delta T)는 온단손실(warm end losses)을 초래할 것이다. 총액체제조(공기의 분획으로서 표현됨)는 터빈 내 및 밖의 공기압력, 터빈 주입구 온도, 터빈효율, 주열교환기 주입구온도 및 고압기체로서 제조된 생성물의 양에 의존한다. 고압생성물로서 제조된 기체는 생성물 압축기 전력을 대체하는 공기압축기에 대한 전력 수수량을 필요로 한다.
최근 패킹은 트레이들 대신에 저온증류에서 기액접촉엘레멘트로서의 사용이 증진되어 왔다. 구조 또는 랜덤패킹은 컬럼의 작동압력을 크게 증가시키지 않으면서 단들을 컬럼에 가할 수 있는 장점을 갖는다. 이는 생성물 회수율을 최대화시키고, 액체 제조를 증가시키고 생성물 순도를 증가시키는데에 도움을 준다. 구조패킹은 이것의 실행성이 좀더 산정가능하기 때문에 랜덤패킹보다 바람직하다. 본 발명은 구조패킹이 적합하게 사용된다. 특히, 구조패킹은 제2 또는 저압컬럼 및 만일 필요하다면, 아르곤컬럼내에 기-액접촉엘레멘트의 일부 또는 전부로서 특히 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명으로써 수득가능한 높은 생성물 전달압력은 생성물 압축 비용을 감소 또는 제거할 것이다. 부가적으로, 만일 일부 액체 제조가 필요하다면, 이는 비교적 적은 자본으로서 본 발명에 의해 제조할 수 있다. 2개의 사이드콘덴서는 생성물 압축에 대한 조건을 감소 또는 제거하는 반면, 공급공기팽창은 생성물 회수율의 손실없이 액체를 제조하게 된다.
비록 본 발명이 특정구현예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 당업자들은 그외 구현들이 청구범위의 영역 및 정신에 있음을 인지할 것이다.

Claims (2)

  1. (A) 냉각 압축된 공급공기의 제1부분중 일부만이라도 응축시키고, 얻어진 액체를 60 내지 100psia의 압력에서 작동되는 공기분리시설의 제1컬럼에 도입하는 단계 ; (B)는 냉각 압축된 공급공기의 제2부분을 터보팽창시키고, 얻어진 터보 팽창된 공급공기의 제1부분을 상기 제1컬럼에 도입하는 단계 ; (C) 터보팽창된 공급공기의 제2부분중 일부만이라도 응축시키고, 얻어진 유체를 상기 제1컬럼에 도입하는 단계 ; (D) 상기 제1컬럼에 도입된 유체를 질소농후유체와 산소농후유체로 분리하고, 상기 유체들을 상기 제1컬럼보다 낮은 압력에서 작동되는 공기분리시설의 제2컬럼에 도입하는 단계 ; (E) 제2컬럼에 통과된 유체를 질소농후증기 및 산소농후액체로 분리하는 단계 ; (F) 산소농후액체를 제2컬럼에서 회수하고, 회수된 산소농후액체의 제1부분을 단계(C)의 응축을 수행하는 터보팽창된 공급공기의 제2부분과의 간접열교환에 의해 증발시키는 단계 ; (G) 회수한 산소농후액체의 제2부분의 압력을 증가시키고, 얻어진 액체를 단계(A)의 응축을 수행하는 공급공기의 제1부분과의 간접열교환에 의해 증발시키는 단계 ; 및 (H) 단계(F) 및 (G)의 열교환으로부터 얻어진 증기를 산소기체생성물로서 회수하는 단계들로 이루어진 기체 생성물을 제조하기 위한 저온증류의 공기 분리방법.
  2. (A) 제1컬럼, 제2컬럼, 재비등기, 유체를 제1컬럼에서 재비등기로 통과시키는 장치 및 유체를 재비등기에서 제2컬럼으로 통과시키는 장치로 이루어진 공기분리시설 ; (B) 제1콘덴서, 공급공기를 제1콘덴서에 제공하는 장치 및 유체를 제1콘덴서에서 제1컬럼으로 통과시키는 장치 ; (C) 터보팽창기, 공급공기를 터보팽창기에 공급하는 장치 및 유체를 터보팽창기에서 제1컬럼으로 통과시키는 장치 ; (D) 제2콘덴서, 유체를 터보팽창기에서 제2콘덴서로 통과시키는 장치 및 유체를 제2콘덴서에서 제1컬럼으로 통과시키는 장치 ; (E) 유체를 공기분리시설에서 제2콘덴서로 통과시키는 장치 및 생성기체를 제2콘덴서에서 회수하는 장치 ; 및 (F) 유체의 압력을 증가시키는 장치로 이루어진 유체를 공기분리시설에서 제1콘덴서로 통과시키는 장치 및 생성기체를 제1콘덴서에서 회수하는 장치들로 이루어진 생성기체를 제조하기 위한 저온증류의 공기분리용 장치.
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