PL173562B1

PL173562B1 - Sposób oraz urządzenie do kriogenicznego rozdzielania powietrza

Info

Publication number: PL173562B1
Application number: PL93301487A
Authority: PL
Inventors: Paul A. Sweeney; Ramachandran Krishnamurthy
Original assignee: Boc Group Inc
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1998-03-31
Also published as: HU214080B; FI935648A; CZ290948B6; JPH06221753A; CZ278993A3; DE69314146T2; EP0604102A1; ZA937829B; US5311744A; AU666407B2; NO934118D0; HU9303571D0; IL107383A0; PH30427A; CA2108847C; NZ250016A; KR940015444A; AU5057293A; MX9307619A; EP0604102B1

Abstract

1. Sposób kriogenicznego rozdzielania powietrza, dla wytwarzania argonu o wysokiej czystosci, w którym spreza sie i oczyszcza powietrze, nastepnie chlodzi sie powietrze do temperatury odpowiedniej do jego rektyfikacji, przeprowadza sie rektyfikacje powietrza w kolumnie rektyfikacyjnej, przy czym wytwarza sie wewnatrz kolumny rektyfikacyjnej spodni osad kolumnowy cieczy wzbogaconej tlenem i górna warstwa kolumnowa bogata w azot, rozdziela sie zawierajaca argon-tlen ciecz uboga w azot wewnatrz kolumny argonowej dla utworzenia spodniego osadu kolumnowego cieklego tlenu i górnej kolumnowej warstwy pary argonu o wysokiej czystosci, nastepnie usuwa sie strumien argonu utworzony z górnej kolumnowej warstwy pary argonu o wysokiej czystosci z kolumny argonowej, skrapla sie ten strumien argonu za pomoca posredniej wymiany ciepla oraz wprowadza sie ten strumien argonu po skropleniu z powrotem do kolumny argonowej jako refluks, nastepnie usuwa sie strumien wzbogacony tlenem zlozony ze spodniego osadu kolumnowego cieczy wzbogaconej tlenem z kolumny rektyfikacyjnej, rozpreza sie strumien wzbogacony tlenem do cisnienia w jakim ciecz bogata w tlen ma temperature nie wieksza niz temperatura skraplania górnej kolumnowej warstwy pary argonu o wysokiej czystosci, co najmniej czesciowo odparowuje sie strumien wzbogacony tlenem przy skraplaniu strumienia argonu poprzez posrednia wymiane ciepla, po czym usuwa sie strumien produktu z kolumny argonowej, utworzony z górnej kolumnowej warstwy pary argonu, znamienny tym, ze wprowadza sie strumien wzbogacony tlenem, po co najmniej czesciowym odparowaniu do kolumny odpedowej azotu na jej poziomie wejsciowym majacym stezenie porównywalne ze stezeniem strumienia wzbogaconego tlenem, odprowadza sie azot ze strumienia wzbogaconego tlenem wprowadzonego do kolumny odpedowej azotu przez gaz odpedowy, przy czym wytwarza sie ciecz zawie- rajaca mieszanine argon-tlen uboga w azot, jako spodni osad kolumnowy cieczy argonowo-tlenowej, nastepnie usuwa sie strumien argonowo-tlenowy utworzony ze spodniego osadu kolumnowego cieczy argonowo-tlenowej z kolumny odpedowej azotu 1 wprowadza sie go do kolumny argonowej dla rozdzie- lenia mieszaniny zawierajacej argon-tlen oraz przeprowadza sie regulacje cisnienia kolumny odpedowej azotu dla dzialania przy okreslonym zakresie cisniema, przy którym poziom wejsciowy strumienia wzbo- gaconego tlenem ma poziom cisnienia nie wiekszy od cisnienia strumienia wzbogaconego tlenem po rozprezeniu. ( 5 4 ) Sposób oraz urzadzenie do kriogenicznego rozdzielania powietrza PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oraz urządzenie do kriogenicznego rozdzielania powietrza, dla wytworzenia argonu o wysokiej czystości.

W znanym sposobie i urządzeniu wykorzystuje się trójkolumnową instalację destylacyjną, w której argon zostaje wytworzony w kolumnie argonowej mającej dostateczną liczbę stopni teoretycznych do wytworzenia argonu o wysokiej czystości produktu. W znanych rozwiązaniu argon zostaje oddzielony od powietrza w trójkolumnowej instalacji destylacyjnej, która składa się z kolumny o wysokim ciśnieniu, kolumny o niskim ciśnieniu i kolumny argonowej. W instalacji takiej, kolumna o wysokim ciśnieniu wytwarza ciecz bogatą w tlen, kolumna o niskim ciśnieniu oczyszcza tę ciecz bogatą w tlen dla wytworzenia mieszaniny wzbogaconej argonem w postaci pary, a kolumna argonowa oczyszcza tę mieszaninę wzbogaconą argonem dla wytworzenia argonu surowego, jako górnej kolumnowej warstwy. Aby zapewnić powrót do kolumny argonowej, strumień argonu surowego zostaje skroplony w skraplaczu górnym za pomocą przechłodzonego i rozprężonego strumienia cieczy bogatej w tlen z kolumny o wysokim ciśnieniu.

Surowy argon zawiera tlen i azot, które muszą być usunięte dla wytworzenia argonu o wysokiej czystości. Dlatego argon surowy zostaje wzbogacony, głównie poprzez spalanie katalityczne dla usuwania tlenu, za którym następują adsorbery do usuwania pozostałej wody oraz dalsza destylacja dla usunięcia azotu.

Teoretycznie jest możliwe zwiększenie liczby stopni rozdzielania w obrębie kolumny argonu dla poprawienia oddzielania argonu i tlenu. Jednakże nie jest to praktyczne, zwłaszcza przy kolumnach argonowych wykorzystujących talerz lub półki, ponieważ wypadkowy spadek ciśnienia obniża temperaturę skraplania argonu surowego i podnosi tym samym stopień rozprężania wymagany dla cieczy wzbogaconej tlenem, tak że ciecz wzbogacona tlenem ma zbyt niskie ciśnienie, aby wpłynąć do kolumny o niskim ciśnieniu. Zakres roboczy ciśnienia kolumny o niskim ciśnieniu nie może być zmniejszony dla przystosowania do tak bardzo rozprężonej cieczy wzbogaconej tlenem, ponieważ zasilanie argonu surowego wpływa z kolumny o niskim ciśnieniu, do kolumny argonowej, pod wpływem ciśnienia kolumny o niskim ciśnieniu.

Znaną instalację trójkolumnową z wystarczającą liczbą stopni teoretycznych w kolumnie argonowej, dla rozdzielania tlenu i argonu w takim stopniu, w jakim nie jest wymagane spalanie katalityczne przy wzbogacaniu argonu surowego, przedstawiono na przykład w opisie patentowym USA nr 5 019 145. W rozwiązaniu tym wykorzystano 150 stopni teoretycznych w kolumnie rektyfikacji argonu wykorzystującej wypełnienie spadku niskiego ciśnienia. Wykorzystanie takich wypełnień zabezpiecza przed nadmiernym spadkiem ciśnienia, które mogłoby wystąpić przy półkach lub talerzach.

Ponadto, w opisie patentowym USA nr 5 133 790 przedstawiono znany sposób i urządzenie rektyfikacji kriogenicznej, w której zostały bezpośrednio zmniejszone stężenia zarówno tlenu, jak i azotu, tak że produkt argonowy o wysokiej czystości może być wycofany bezpośrednio z kolumny argonowej, bez następnych stopni katalitycznych i destylacyjnych. W rozwiązaniu tym, kolumna o niskim ciśnieniu działa z dostateczną liczbą stopni teoretycznych, zabezpieczonych przez wbudowane wypełnienie, tak że stężenie azotu w zasilaniu kolumny argonowej jest mniejsze niż 50 części na milion. Ponieważ do kolumny argonowej podaje się mniej azotu, to będzie niższe stężenie azotu w argonie wytworzonym w kolumnie argonowej. Aby usunąć tlen, kolumna argonowa jest wyposażona we wbudowane wypełnienie dla zapewnienia około 150 stopni teoretycznych, jak wymagane jest zgodnie z rozwiązaniem według opisu patentowego USAnr5019 145, dlarealizacji stopnia oddzielania tlenu koniecznego do wytwarzania produktu argonowego o wysokiej czystości.

173 562

Obydwa przedstawione znane rozwiązania polegają na zastosowaniu wypełnienia spadku niskiego ciśnienia, przynajmniej w kolumnie argonowej, aby zapobiec nadmiernemu spadkowi ciśnienia.

Sposób według wynalazku stosowany jest do kriogenicznego rozdzielania powietrza, dla wytwarzania argonu o wysokiej czystości. W sposobie tym spręża się i oczyszcza powietrze, następnie chłodzi się powietrze do temperatury odpowiedniej dojego rektyfikacji, przeprowadza się rektyfikację powietrza w kolumnie rektyfikacyjnej, przy czym wytwarza się wewnątrz kolumny rektyfikacyjnej spodni osad kolumnowy cieczy wzbogaconej tlenem i górną kolumnową warstwę bogatą w azot. Następnie rozdziela się zawierającą argon-tlen ciecz ubogą w azot wewnątrz kolumny argonowej dla utworzenia spodniego osadu kolumnowego ciekłego tlenu i górnej kolumnowej warstwy pary argonu o wysokiej czystości i usuwa się strumień argonu utworzony z górnej kolumnowej warstwy pary argonu o wysokiej czystości z kolumny argonowej. Ten strumień argonu skrapla się za pomocą pośredniej wymiany ciepła oraz wprowadza się ten strumień argonu po skropleniu z powrotem do kolumny argonowej jako refluks. Następnie usuwa się strumień wzbogacony tlenem złożony ze spodniego osadu kolumnowego cieczy wzbogaconej tlenem z kolumny rektyfikacyjnej, rozpręża się strumień wzbogacony tlenem do ciśnienia w jakim ciecz bogata w tlen ma temperaturę nie większą niż temperatura skraplania górnej kolumnowej warstwy pary argonu o wysokiej czystości, co najmniej częściowo odparowuje się strumień wzbogacony tlenem przy skraplaniu argonu poprzez pośrednią wymianę ciepła, po czym usuwa się strumień produktu z kolumny argonowej, utworzony z górnej kolumnowej warstwy pary argonu. Sposób tego rodzaju charakteryzuje się tym, że wprowadza się strumień wzbogacony tlenem, po co najmniej częściowym odparowaniu do kolumny odpędowej azotu na jej poziome wejściowym mającym stężenie porównywalne ze stężeniem strumienia wzbogaconego tlenem, odprowadza się azot ze strumienia wzbogaconego tlenem wprowadzonego do kolumny odpędowej azotu przez gaz odpędowy, przy czym wytwarza się ciecz zawierającą mieszaninę argon-tlen ubogą w azot, jako spodni osad kolumnowy cieczy argonowo-tlenowej.

Następnie usuwa się strumień argonowo-tlenowy utworzony ze spodniego osadu kolumnowego cieczy argonowo-tlenowej z kolumny odpędowej azotu i wprowadza się go do kolumny argonowej dla rozdzielenia mieszaniny zawierającej argon-tlen oraz przeprowadza się regulację ciśnienia kolumny odpędowej azotu dla działania przy określonym zakresie ciśnienia, przy którym poziom wejściowy strumienia wzbogaconego tlenem ma poziom ciśnienia nie większy od ciśnienia strumienia wzbogaconej tlenem po rozprężeniu.

Korzystne jest, że górną kolumnową warstwę bogatą w azot, kolumny rektyfikacyjnej, skrapla się przy jednoczesnym odparowywaniu spodniego osadu kolumnowego ciekłego tlenu zawartego wewnątrz kolumny argonowej, a wytworzony ciekły azot częściowo ponownie kieruje się do kolumny rektyfikacyjnej jako refluks ciekłego azotu i formuje się w strumień powrotny, który wprowadza się do kolumny odpędowej azotu jako refluks.

Korzystne jest, że strumienie azotowego produktu i odpadu usuwa się z kolumny odpędowej azotu, strumień produktu tlenowego usuwa się z kolumny argonowej, strumień powrotny i strumień wzbogacony tlenem przechładza się poprzez pośrednią wymianę ciepła ze strumieniami azotowego produktu i odpadu, które w wyniku tego częściowo ogrzewa się, a następnie strumienie produktu tlenowego i azotowego produktu i odpadu całkowicie nagrzewa się w następstwie pośredniej wymiany ciepła ze strumieniem powrotnym i strumieniem wzbogaconym tlenem.

Korzystne jest, że powietrze ochładza się jako strumień powietrza i proces ten utrzymuje się w równowadze cieplnej za pomocą skierowania pomocniczego strumienia powietrza z tego strumienia powietrza, po jego częściowym ochłodzeniu, następnie rozpręża się pomocniczy strumień powietrza, z wykonaniem pracy, i wprowadza się przynajmniej część pomocniczego strumienia powietrza do kolumny odpędowej azotu.

Urządzenie według wynalazku przeznaczone jest do stosowania sposobu kriogenicznego rozdzielania powietrza. Zawiera ono sprężarkę do sprężania powietrza, połączoną z oczyszczaczem powietrza, który połączony jest z głównym wymiennikiem ciepła do chłodzenia powietrza do temperatury rektyfikacji oraz zawiera instalację kolumny destylacyjnej, mającą kolumnę

173 562 rektyfikacyjną połączoną z głównym wymiennikiem ciepła i przystosowaną do rekryfikowania powietrza tak, że zostaje w niej wytworzony spodni osad kolumnowy cieczy wzbogaconej tlenem i górna kolumnowa warstwa pary bogatej w azot, kolumnę argonową do rozdzielania ubogiej w azot mieszaniny zawierającej argon-tlen, na spodni osad kolumnowy ciekłego tlenu i górną kolumnową warstwę pary argonu o wysokiej czystości, zawór rozprężny połączony z kolumną rektyfikacyjną i ustawiony do rozprężania strumienia wzbogaconego tlenem złożonego ze spodniego osadu kolumnowego cieczy bogatej w tlen do ciśnienia przy jakim strumień wzbogacony tlenem ma temperaturę redukowania nie większą od temperatury skraplania górnej kolumnowej warstwy pary argonu o wysokiej czystości, skraplacz górny połączony z kolumną argonową i zaworem rozprężnym, który to skraplacz górny jest przystosowany do skraplania strumienia argonowego złożonego z górnej kolumnowej warstwy pary argonu o wysokiej czystości przy co najmniej częściowym odparowaniu strumienia wzbogaconego tlenem, aby zawrócić strumień argonu po skropleniu do kolumny argonowej jako refluks oraz kolumnę argonową ze środkami do tworzenia strumienia produktu utworzonego z górnej kolumnowej warstwy pary argonu o wysokiej czystości. Urządzenie tego rodzaju charakteryzuje się tym, że jest wyposażone w kolumnę odpędową azotu do odprowadzenia azotu ze strumienia wzbogaconego tlenem za pomocą gazu odpędowego, przy czym jest w niej utworzona, jako spodni osad kolumnowy, mieszanina zawierająca argon-tlen, uboga w azot. Kolumna odpędowa azotu połączona jest ze skraplaczem górnym, przy czym strumień wzbogacony tlenem, po co najmniej częściowym odparowaniu jest doprowadzony do kolumny odpędowej azotu na jej poziomie wejściowym mającym stężenie porównywalne ze strumieniem wzbogaconym tlenem.

Ponadto, kolumna odpędowa azotu jest zamontowana wyżej niż kolumna argonowa, przy czym strumień argonowo-tlenowy utworzony z mieszaniny zawierającej argon-tlen jest doprowadzony do kolumny argonowej, która połączona jest z kolumną odpędową azotu poprzez zawór dla regulowania zakresu ciśnienia roboczego kolumny odpędowej azotu tak, że poziom wejściowy strumienia wzbogaconego tlenem jest na poziomie ciśnienia nie większym od ciśnienia strumienia wzbogaconego tlenem po rozprężeniu.

Korzystnejest, że kolumny, rektyfikacyjna i argonowa są połączone w układzie wymiany ciepła za pomocą reboiłera, skraplacza do skraplania górnej kolumnowej warstwy bogatej w azot, kolumny rekryfikacyjnej, przy jednoczesnym odparowywaniu spodniego osadu kolumnowego ciekłego tlenu zawartego wewnątrz kolumny argonowej dla utworzenia ciekłego azotu, przy czym reboiler skraplacza jest połączony z kolumną odpędową azotu poprzez przewód łączący, przez który strumień ciekłego azotu jest wprowadzony do kolumny odpędowej azotu jako refluks.

Urządzenie jest korzystnie dodatkowo wyposażone w dochładzacz połączony z kolumną odpędową azotu i z kolumną rektyfikacyjną dla ogrzania strumieni azotowego produktu i odpadu usuniętych z kolumny odpędowej azotu przy jednoczesnym przechłodzeniu strumienia ciekłego azotu i strumienia wzbogaconego tlenem oraz zespół chłodzenia obejmujący główny wymiennik ciepła mający pierwszy obieg łączący oczyszczacz i kolumnę rektyfikacyjną, dla chłodzenia powietrza przed jego wejściem do kolumny rektyfikacyjnej, drugi obieg łączący oczyszczacz z kolumną argonową tak, że strumień produktu tlenowego utworzony z tlenu o wysokiej czystości zostaje nagrzany całkowicie przy jednoczesnym ochładzaniu tego powietrza, oraz obieg trzeci i czwarty dla połączenia z dochładzaczem tak, że po ogrzaniu strumieni azotowego produktu i odpadu te strumienie azotowego produktu i odpadu są nagrzane w pełni w głównym wymienniku ciepła przy chłodzeniu powietrza.

Pomiędzy kolumnę odpędową azotu i pierwszy obieg głównego wymiennika ciepła włączona jest turborozprężarka dla rozprężenia częściowo ochłodzonego strumienia powietrza i wprowadzenia do kolumny odpędowej dla utrzymania urządzenia w równowadze cieplnej.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawia sposób i urządzenie do wytwarzania produktu wysokiej czystości, bezpośrednio z kolumny argonowej, które w swoim działaniu nie zależy od wbudowanego wypełnienia. Obie kolumny, argonowa i niskiego ciśnienia, mogą być skonstruowane w sposób konwencjonalny, z talerzami sitowymi, wypełnieniem spadku niskiego ciśnienia lub z innym rodzajem urządzenia styku ciecz-gaz lub ich dowolną kombinacją. W rozwiązaniu według wynalazku stosuje się korzystnie kolumnę odpędową azotu zamiast kolum173562 ny niskociśnieniowej, której nie jest połączona z kolumną argonową w znany sposób. Ponieważ zasilaniem kolumny argonowej jest ciecz, to zakres ciśnieniowy kolumny odpędowej azotu musi być ustawiony przy lub poniżej ciśnienia punktu zasilania kolumny argonowej, ponieważ aby podać ciecz do kolumny argonowej, ciśnienie zasilania musi być zwiększone albo poprzez pompowanie albo przez ustawienie kolumny odpędowej azotu na dostatecznej wysokości, powyżej punktu wlotu zasilania do kolumny argonowej. Dla podniesienia ciśnienia pary, jest ona sprężona. Produkt argonowy o wysokiej czystości jest pobierany bezpośrednio z kolumny argonowej.

Zastosowane określenie kolumna oznacza kolumnę, w której wznoszący się strumień pary jest w warunkach wymiany ciepła i masy w bliskim kontakcie z opadającym strumieniem cieczy, za pomocą znanych elementów wymiany masy jak talerze, półki lub elementy wypełnienia albo innego rodzaju urządzenia wymiany masy ciecz-gaz. Produkt argonowy o wysokiej czystości jest produktem zawierającym objętościowo mniej niż około 1000 części na milion tlenu i mniej niż około 1000 części na milion azotu. Określenie ubogi w azot, oznacza stężenie objętościowe mniejsze niż około 30 części na milion.

Przedmiot wynalazku objaśniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat urządzenia do kriogenicznego rozdzielania powietrza.

Zgodnie z załączoną figurą powietrza zostaje sprężone za pomocą sprężarki 10 i zostaje następnie oczyszczone za pomocą oczyszczalnika 12 w celu usunięcia z powietrza dwutlenku węgla, wilgoci i węglowodorów. Zespół oczyszczający 12 może być utworzony z molekularnych złoży sitowych tlenku glinowego i zeolitu pracujących z przesunięciem fazowym tak, że podczas gdy jest stosowane jedno złoże, to drugie złoże jest regenerowane. Przewidziana jest chłodnica końcowa 14 w celu usunięcia ciepła sprężania. Chłodnica końcowa 14 może wykorzystywać jako czynnik chłodniczy wodę lub wodoro-chloro-fluorowęglan w celu usunięcia ciepła ze sprężonego i oczyszczonego strumienia powietrza. Następnie powietrze zostaje ochłodzone do temperatury odpowiedniej do rektyfikacji, konwencjonalnie przy jego punkcie rosy lub blisko tego punktu, za pomocą głównego wymiennika ciepła 16 o konstrukcji płytowej i żebrowej z obiegami pierwszym, drugim, trzecim i czwartym, oznaczonymi przez liczby odnośnikowe 18, 20, 22 i 24. Powietrze przechodzi poprzez obieg 18 i zostaje następnie wprowadzone na spód kolumny rektyfikacyjnej 26. W kolumnie rektyfikacyjnej wytwarzana jest para bogata w azot na górze kolumny rektyfikacyjnej 26 (oznaczonej liczbą odnośnikową 27) oraz na jej dnie (oznaczonym liczbą odnośnikową 28) wytwarzany jest denny osad kolumnowy cieczy wzbogaconej tlenem. Wieżowa warstwa przystropowa pary bogatej w azot zostaje, po skropleniu ponownie wprowadzona częściowo na górę 27 kolumny rektyfikacyjnej 26 jako powrót i zostaje również ukształtowana w strumień 32.

Strumień 34 cieczy wzbogaconej tlenem zostaje usunięty z dna kolumny rektyfikacyjnej 26 i zostaje następnie przechłodzony w przechładzaczu 39, który ma konstrukcję konwencjonalną, ponownie korzystnie typu płyty i żebra. Strumień 34 cieczy wzbogaconej tlenem zostaje następnie podzielony na pierwszy i drugi strumień częściowy 36 i 38. Zwracając się na moment do drugiego strumienia częściowego 38, ten drugi strumień częściowy 38 zostaje podany do kolumny odpędowej azotu 42 na jej poziomie w jakim stężenie jest porównywalne ze stężeniem drugiego strumienia częściowego 38. Strumień ten częściowy mógł być rozprężony do niższego ciśnienia lub jak zilustrowano, ma po prostu możliwość wpłynięcia do kolumny odpędowej azotu 42. Chociaż nie zilustrowano tego, to w przypadku kolumny z wypełnieniem będzie musiał być zastosowany rozdzielacz zalewu do wprowadzenia do kolumny zarówno gazowychjak i ciekłych składników. Wewnątrz kolumny odpędowej azotu 42 zostaje następnie odpędzona ciecz wzbogacona tlenem za pomocą gazu odpędowego (który będzie również opisany dalej w niniejszym opisie) w celu wytworzenia cieczy zawierającej mieszaninę argon-tlen, ubogiej w azot na dnie kolumny odpędowej azotu 42. Wieżową warstwę przystropową azotu o wysokiej czystości utworzoną na górze kolumny odpędowej azotu 42 oznaczono liczbą odnośnikową 46.

Denny osad kolumnowy cieczy argonowo-tlenowej zostaje następnie podany jako strumień 48 do kolumny argonowej 50. Wprowadzona w ten sposób ciecz argonowo-tlenowa do kolumny argonowej 50 zostaje częściowo odparowana i zostaje również rozdzielona tak, że ciekły tlen zbierany na dnie kolumny argonowej 50 oznaczono liczbą odnośnikową 52, a argon

173 562 o wysokiej czystości zbierany na górze kolumny argonowej 50 oznaczono liczbą odnośnikową 54. Odparowany argon-tlen zostaje następnie wprowadzony na dno 44 kolumny odpędowej azotu 42 jako strumień pary argonowo-tlenowej 56 służący jako gaz odpędowy. Tlen zebrany na dnie 52 jako denny osad kolumnowy zostaje odparowany przy skraplaniu azotu za pomocą reboilera 58 skraplacza. Parowanie tlenu stanowi początek tworzenia się wznoszącego strumienia pary. Ten strumień pary staje się stopniowo uboższy w tlen aż do utworzenia wieżowej warstwy przystropowej pary argonu o wysokiej czystości na górze 54 kolumny argonowej 50.

Wieżowa warstwa przystropowa pary argonu zostaje skroplona i jest ponownie wprowadzona na górę 54 kolumny argonowej 50 jako powrót do zapoczątkowania tworzenia się opadającego strumienia cieczowego, który staje się uboższy w argon w miaręjak opada wewnątrz kolumny argonowej 50. Jest to wykonane za pomocą zastosowania skraplacza górnego 59, ponownie o konstrukcji konwencjonalnej i podłączenia do kolumny argonowej 50 tak, że strumień pary argonu 60 usunięty z kolumny argonowej 50 zostaje skroplony i wraca jako strumień cieczowy skroplonego argonu 62 do kolumny argonowej 50 jako powrót.

Skraplanie takie wystąpi w skraplaczu górnym 59 poprzez pośrednią wymianę ciepła z pierwszym strumieniem częściowym 36, który przed wejściem do skraplacza górnego 59 zostaje rozprężony przez zawór rozprężny 64 do ciśnienia przy jakim ciecz wzbogacona tlenem utworzona z tego pierwszego strumienia częściowego 36 jest w temperaturze skraplania lub poniżej tej temperatury wieżowej warstwy przystropowej pary argonu stanowiącej strumień pary argonu 60. Pierwszy strumień częściowy 36 zostaje odparowany wewnątrz skraplacza górnego 59 przy skraplaniu pary argonu i zostaje następnie wprowadzony na odpowiedni poziom kolumny odpędowej azotu 42, to jest poziom na jakim stężenia tlenu, azotu i argonu są porównywalne z wejściem pierwszego strumienia częściowego 36. Zależnie od wymagań procesowych strumień pierwszy 36 może być tylko strumieniem wzbogaconym tlenem usuniętym z kolumny rektyfikacyjnej 26, a oprócz tego ten pierwszy strumień 36 w procesie możliwym według niniejszego wynalazku może być tylko odparowany częściowo.

Aby pierwszy i drugi strumień częściowy 36 i 38 wpłynął do kolumny odpędowej azotu 42, to poziomy wejścia oznaczone liczbami odnośnikowymi 64 i 66 tych strumieni częściowych do kolumny odpędowej azotu 42 muszą mieć ciśnienia, które nie są większe od ciśnień pierwszego i drugiego strumienia częściowego 36 i 38 tuż przed ich wejściem. Korzystnym sposobem realizacji takiego sterowania zakresu ciśnienia roboczego kolumny odpędowej azotu 42 jest sterowanie lub regulowanie ciśnienia strumienia 56 pary argonowo-tlenowej, która służy jako gaz odpędowy pojej wprowadzeniu na dno 44 kolumny odpędowej azotu 42. Taka regulacja ciśnienia jest realizowana poprzez zastosowanie zaworu 68 regulacji ciśnienia, który reguluje ciśnienie strumienia 56 pary argonowo-tlenowej i w ten sposób reguluje zakres ciśnienia roboczego kolumny odpędowej azotu 42.

W praktyce w większości możliwych przykładów wykonań niniejszego wynalazku kolumna odpędowa azotu 42 będzie pracować powyżej niższego zakresu ciśnienia od kolumny argonowej 50. Zakres niższego ciśnienia kolumny odpędowej azotu 42 oznacza, że najwyższe ciśnienie kolumny odpędowej azotu 42 jest niższe od najwyższego ciśnienia stwierdzonego w kolumnie argonowej 50. Dalszym punktemjest to, że w takich możliwych przykładach wykonań kolumna argonowa 50 będzie zwykle pracować powyżej niższego zakresu ciśnienia od kolumny rektyfikacyjnej 26, zakresy ciśnieniowe zostały porównane w ten sam sposób jak zakresy kolumny odpędowej azotu 42 i kolumny argonowej 50. Według niniejszego wynalazku warstwa przystropowa jest dodana do strumienia 48 cieczy argonowo-tlenowej w celu wytworzenia przepływu do kolumny argonowej 50. Jest to korzystnie zrealizowane za pomocą prostego podniesienia poziomu kolumny odpędowej azotu 42 tak, że grawitacja zapewnia wymaganą warstwę przystropową. Strumień argonowo-tlenowy 48 może być dostarczony przy zwiększonej warstwie przystropowej za pomocą pompowania strumienia argonowo-tlenowego do kolumny argonowej 50.

Strumień produktu argonowego złożony z wieżowej warstwy przystropowej pary argonu o wysokiej czystości zostaje usunięty jako strumień cieczowy 70 ze skraplacza górnego 59. Pod tym względem, stwierdzenie strumień produktu złożony z pary argonu o wysokiej czystości

173 562 oznacza w niniejszym opisie i w zastrzeżeniach, że strumień produktu może być albo skropliną ciekłego argonu, albo parą bezpośrednio usuniętą ze szczytu kolumny argonowej 50, albo ich dowolną kombinacją. Strumień produktu tlenowego 72 utworzony początkowy z pary tlenu usuniętej z kolumny argonowej 50 może być również wytworzony i wysłany przez obieg 24 głównego wymiennika ciepła 16 w celu wspomożenia chłodzenia powietrza wchodzącego. Po tym względem tlen o wysokiej czystości może mieć czystość około 99.5% i większą. Jest zrozumiałe, że produkty argonowe o wysokiej czystości mogą być wytworzone według niniejszego wynalazku z towarzyszącą produkcją tlenu o niższych poziomach czystości. Strumień azotowego produktu 74 może być usunięty ze szczytu 46 kolumny odpędowej azotu 42 jak również strumień azotowego odpadu 76 (usunięty poniżej szczytu 46 kolumny odpędowej azotu 42). Strumienie 74 i 76 przechodzą poprzez przechładzacz 39 i w pośredniej wymianie ciepła ze strumieniem cieczowym wzbogaconym tlenem 34 i strumieniem bogatym w azot 32 są przechłodzone. Następnie strumienie 74 i 76 przechodzą poprzez obiegi 20 i 22 głównego wymiennika ciepła 16 i następnie opuszczają urządzenie rozdzielania powietrza odpowiednio jako strumienie produktu i odpadu.

Aby utrzymać równowagę ciepła zilustrowanego procesu i projektu instalacyjnego rozdzielania powietrza, częściowo ochłodzony pomocniczy strumień powietrza 78 (częściowo ochłodzony ponieważ strumień ten jest odciągnięty pomiędzy zimnym i ciepłym końcem głównego wymiennika ciepła 16) zostaje skierowany do turborozprężarki 80. Wylot z turborozprężarki 80 zostaje następnie wprowadzony na odpowiedni poziom kolumny odpędowej azotu 42. Jak może być to decenione wylot ten może być w części wprowadzony do kolumny odpędowej azotu.

Jak poprzednio wspomniano każda z kolumn zilustrowanych na figurze może zawierać albo talerze, albo wypełnienie, albo ich kombinacje. W zilustrowanym przykładzie wykonania kolumna rektyfikacyjna 26 jest zaopatrzona w talerze, kolumna odpędowa azotu 42 i kolumna argonowa 50 są zaopatrzone we wbudowane wypełnienie. W zilustrowanym urządzeniu mogą być wytworzone produkty tlenowe i argonowe bez względu na wykorzystany element wymiany masy. Należy podkreślić, że w procesie i urządzeniu rozdzielania powietrza według niniejszego wynalazku wylot z turborozprężarki 80 może być zawrócony z powrotem do głównego wymiennika ciepła 16 w celu zapewnienia chłodzenia poprzez obniżenie entalpii powietrza wchodzącego. Należy również podkreślić, że wbudowane wypełnienie ma wyraźną zaletę przez zapewnienie niższego spadku ciśnienia niż talerze lub półki, a tym samym i przez niższy koszt działania.

Następujące dwa przykłady (zaznaczonejako przykład 1 i przykład 2) są komputerową symulacją działania instalacji pokazującą skuteczność zastosowania albo wbudowanego wypełnienia, albo talerzy sitowych zarówno w kolumnie odpędowej azotu 42 i kolumnie argonowej 50. W przykładzie 1 w kolumnie rektyfikacyjnej 26 wykorzystano 40 talerzy pracujących ze sprawnością około 100% i spadkiem ciśnienia około 0.0027 bara/talerz. Wypełnienie wbudowane, na przykład 700Y wytworzone przez Sulzer Brothers Limited z Winterthur, Szwajcaria, wykorzystano w obu kolumnach, odpędowej azotu 42 i argonowej 50. W przykładzie 2 w kolumnie rektyfikacyjnej 26 wykorzystano 50 talerzy pracujących ze sprawnością około 100% i spadkiem ciśnienia około 0.0027 bara/talerz. Talerze zastosowano zarówno w kolumnie odpędowej azotu 42 jak i kolumnie argonowej 50. Talerze takie pracują ze sprawnością około 70% i ze spadkiem ciśnienia około 0.0027 bara/talerz.

Przykład 1.

Tabela przepływów, temperatur, ciśnień i składu

Strumień	Przepływ kg-moli/godz.	Temperatura Stopień K	Ciśnienie Bar	%N2	%Ar	%O2
1	2	i	4	5	6	7
72 przed głównym wymiennikiem ciepła 16	105	92.98	1.35	0	0.27	99.73
70	4	89.09	1.23	0.1 cznm	99.9992	8.3 cznm
48	241.5	92.4	1.342	5 cznmd	7.9	92.1

173 562 cd. przykładu 1

--1 ' -	-2	-3	-4-	-5-	6	-7
56 przed zaworem 68	132.5	92.4	1.342	5.5 cznmd	11.2	88.8
56 za zaworem 68	132 5	92.4	1.335	5.5 cznmd	11.2	88.8
32 (po przechłodzeniu)	208.4	81	5.25	99.97	0.03	1 cznm
74 na górze kolumny odpędowej azotu 42	260.5	79.5	1.3	99.985	0.015	0.3 cznm
34 (po przechodzeniu)	241.6	96	5.36	59.26	1.71	39.03
38	99.5	96	5.36	59.26	1.71	39.03
36 po odparowywaniu	142.1	87.3	1.35	59.26	1.71	39.03
76 na górze kolumny odpędowej azotu 42	130.5	79.55	1.303	99.7	0.3	19 cznm
10 przed sprężaniem	500	298	1	78.113	0.931	20.956
10 po sprężaniu	500	293	5.8	78.113	0.931	20.956
78 po rozprężeniu	50	100.84	1.35	78.113	0.931	20.956
74 po przejściu przez wymiennik ciepła 38	260.5	97.51	1.2	99.985	0.015	0.3 cznm
74 po przejściu przez główny wymiennik ciepła 16	260.5	291.37	1.1	99.985	0.015	0.3 cznm
76 po przejściu przez wymiennik ciepła 38	130.5	97.51	1.2	99.7	0.3	19 cznm
76 po przejściu przez główny wymiennik ciepła 16	130.5	291.37	1.1	99.7	0.3	19 cznm
72 po przejściu z głównego wymiennika ciepła 16	104.54	291.37	1.25	0	0.27	99.73

W przykładzie podanym wyżej kolumna odpędowa azotu 42 ma w przybliżeniu 60 stopni teoretycznych. Strumień 76 jest odciągany na stopniu teoretycznym 6 i przeszedł najpierw poprzez wymiennik ciepła 39 i następnie przez główny wymiennik ciepła 16. Strumień 76 może być następnie usunięty jako odpad lub wykorzystany do regeneracji oczyszczacza 12. Strumień 74 zostaje odciągnięty na stopniu teoretycznym 1 i przechodzi najpierw poprzez wymiennik ciepła 39 i następnie poprzez główny wymiennik ciepła 16. Strumień 74 może być następnie usunięty jako odpad lub pobrany jako produkt lub może być dowolnie podzielony na te dwa. Strumień 34 (po przechłodzeniu) zostaje rozdzielony na strumienie 36 i 38. Strumień 38 wpływa do kolumny odpędowej azotu 42 na stopniu teoretycznym 26. Strumień 36 zostaje rozprężony poprzez zawór 64 i odparowany w skraplaczu kolumny argonowej 59. Strumień 36 po odparowaniu zostaje podany do kolumny odpędowej azotu 42 na stopień teoretyczny 30. Kolumna argonowa 50 ma w przybliżeniu 220 stopni, z których 195 to rektyfikacja i 25 odpędzanie. Strumień 48 zostaje pobrany z dna odpędu azotowego 42 i zostaje podany na stopień teoretyczny 195 kolumny argonowej 50. Strumień 56 zostaje wycofany z kolumny argonowej 50, ma zmniejszone ciśnienie na zaworze 68 i jest podany na dno odpędu azotu 42. Produkt argonowy, jak wskazano wytworzono przy szybkości 4 kg-moli/godz. i ma stężenie 0.1 części na milion azotu i 8.3 cznm tlenu ze zrównoważonym argonem.

173 562

Przykład 2.

Tabela przepływów, temperatur, ciśnień i składu

Strumień	Przepływ kg-moli/godz.	Temperatura Stopień K	Ciśnienie Bar	%N2	%Ar	%O2
72 przed głównym wymiennikiem ciepła 16	105,5	97.6	2.08	0	0.5	99.5
70	3.3	88.4	1.15	0.3 cznm	99.999	9.3 cznm
48	222.15	94	1.56	10 cznmd	7.6	92.4
56 przed zaworem 68	113.35	96	1.88	12 cznmd	11.6	88.4
56 za zaworem 68	113.35	94	1.56	12 cznmd	11.6	88.4
32 (po przechłodzeniu)	197.7	81	7.34	99.94	0.06	1 cznm
74 na górze kolumny odpędowej azotu 42	261.5	79.5	1.3	99.97	0 03	1.3 cznm
34 (po przechłodzeniu)	252.3	101	7.45	61.01	1.62	37.37
38	99.5	101	7.45	61.01	1.62	37.37
36 po odparowywaniu	142.1	87.35	1.43	61.01	1.62	37.37
76 na górze kolumny odpędowej azotu 42	130	79.73	1.32	99.35	0.62	270 cznm
10 przed sprężaniem	500	298	1	78.113	0.931	20.956
10 po sprężaniu	500	293	7.9	78.113	0.931	20.956
78 po rozprężeniu	50	123.9	1.43	78.113	0.931	20.956
74 po przejściu przez wymiennik ciepła 38	261.5	101.4	1.2	99.97	0.03	1.3 cznm
74 po przejściu przez główny wymiennik ciepła 16	261.5	289.6	1.1	99.97	0.03	1.3 cznm
76 po przejściu przez wymiennik ciepła 38	130	101.4	1.2	99.35	0.62	270 cznm
76 po przejściu przez główny wymiennik ciepła 16	130	289.6	1.1	99.35	0.62	270 cznm
72 po przejściu z głównego wymiennika ciepła 16	105.5	289.6	1.976	0	0.5	99.5

W przykładzie 2. podanym wyżej kolumna odpędowa, azotu ,42 ma w przybliżeniu 65 stopni teoretycznych. Strumień 76jest odciągany na stopniu teoretycznym 6 i przeszedł najpierw poprzez wymiennik ciepła 39 i następnie przez główny wymiennik ciepła 16. Strumień 76 może być następnie usunięty jako odpad lub wykorzystany do regeneracji oczyszczacza 12. Strumień 74 zostaje odciągnięty na teoretycznym stopniu 1 i przeszedł najpierw poprzez wymiennik ciepła 39 i następnie poprzez główny wymiennik ciepła 16. Strumień 74 może być następnie usunięty jako odpad lub pobrany jako produkt lub może być dowolnie podzielony na te dwa. Strumień 34 (po przechłodzeniu) zostaje rozdzielony na strumienie 36 i 38. Strumień 38 wpływa do kolumny odpędowej azotu 42 na stopniu teoretycznym 20. Strumień 36 zostaje rozprężony poprzez zawór 64 i odparowany w skraplaczu kolumny argonowej 59. Strumień 36 po odparowaniu zostaje podany do kolumny odpędowej azotu 42 na teoretycznym stopniu 30. Kolumna argonowa 50 ma w przybliżeniu 220 stopni, z których 185 to rektyfikacja i 35 odpędzanie. Strumień 48 zostaje pobrany z dna odpędu azotowego 42 i podany na stopień teoretyczny 185

173 562 kolumny argonowej 50. Strumień 56 zostaje wycofany z dna odpędu azotowego 42. Produkt argonowy jak wskazano jest wytworzony przy szybkości 3.3 kg-moli/godz. i ma stężenie 0.3 części na milion azotu i 9.3 cznm tlenu ze zrównoważonym argonem.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób kriogenicznego rozdzielania powietrza, dla wytwarzania argonu o wysokiej czystości, w którym spręża się i oczyszcza powietrze, następnie chłodzi się powietrze do temperatury odpowiedniej do jego rektyfikacji, przeprowadza się rektyfikację powietrza w kolumnie rektyfikacyjnej, przy czym wytwarza się wewnątrz kolumny rektyfikacyjnej spodni osad kolumnowy cieczy wzbogaconej tlenem i górną warstwą kolumnową bogatą w azot, rozdziela się zawierającą argon-tlen ciecz ubogą w azot wewnątrz kolumny argonowej dla utworzenia spodniego osadu kolumnowego ciekłego tlenu i górnej kolumnowej warstwy pary argonu o wysokiej czystości, następnie usuwa się strumień argonu utworzony z górnej kolumnowej warstwy pary argonu o wysokiej czystości z kolumny argonowej, skrapla się ten strumień argonu za pomocą pośredniej wymiany ciepła oraz wprowadza się ten strumień, argonu po skropleniu z powrotem do kolumny argonowej jako refluks, następnie usuwa się strumień wzbogacony denem złożony ze spodniego osadu kolumnowego cieczy wzbogaconej tlenem z kolumny rektyfikacyjnej, rozpręża się strumień wzbogacony tlenem do ciśnienia w jakim ciecz bogata w tlen ma temperaturę nie większą niż temperatura skraplania górnej kolumnowej warstwy pary argonu o wysokiej czystości, co najmniej częściowo odparowuje się strumień wzbogacony tlenem przy skraplaniu strumienia argonu poprzez pośrednią wymianę ciepła, po czym usuwa się strumień produktu z kolumny argonowej, utworzony z górnej kolumnowej warstwy pary argonu, znamienny tym, że wprowadza się strumień wzbogacony tlenem, po co najmniej częściowym odparowaniu do kolumny odpędowej azotu na jej poziomie wejściowym mającym stężenie porównywalne ze stężeniem strumienia wzbogaconego tlenem, odprowadza się azot ze strumienia wzbogaconego tlenem wprowadzonego do kolumny odpędowej azotu przez gaz odpędowy, przy czym wytwarza się ciecz zawierającą mieszaninę argon-tlen ubogą w azot, jako spodni osad kolumnowy cieczy argonowo-tlenowej, następnie usuwa się strumień argonowo-tlenowy utworzony ze spodniego osadu kolumnowego cieczy argonowo-tlenowej z kolumny odpędowej azotu i wprowadza się go do kolumny argonowej dla rozdzielenia mieszaniny zawierającej argon-tlen oraz przeprowadza się regulację ciśnienia kolumny odpędowej azotu dla działania przy określonym zakresie ciśnienia, przy którym poziom wejściowy strumienia wzbogaconego tlenem ma poziom ciśnienia nie większy od ciśnienia strumienia wzbogaconego tlenem po rozprężeniu.
2. Sposób według zastrz.1, znamienny tym, że górną kolumnową warstwę bogatą w azot, kolumny rektyfikacyjnej, skrapla się przy jednoczesnym odparowywaniu spodniego osadu kolumnowego ciekłego tlenu zawartego wewnątrz kolumny argonowej, a wytworzony ciekły azot częściowo ponownie kieruje się do kolumny rektyfikacyjnej jako refluks ciekłego azotu i formuje się w strumień powrotny, który wprowadza się do kolumny odpędowej azotu jako refluks.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że strumienie azotowego produktu i odpadu usuwa się z kolumny odpędowej azotu, strumień produktu tlenowego usuwa się z kolumny argonowej, strumień powrotny i strumień wzbogacony tlenem przechładza się poprzez pośrednią wymianę ciepła ze strumieniami azotowego produktu i odpadu, które w wyniku tego częściowo ogrzewa się, a następnie strumienie produktu tlenowego i azotowego produktu i odpadu całkowicie nagrzewa się w następstwie pośredniej wymiany ciepła ze strumieniem powrotnym i strumieniem wzbogaconym tlenem.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powietrze ochładza się jako strumień powietrza i proces ten utrzymuje się w równowadze cieplnej za pomocą skierowania pomocniczego strumienia powietrza z tego strumienia powietrza, po jego częściowym ochłodzeniu, \Ί3 562 następnie rozpręża się pomocniczy strumień powietrza, z wykonaniem pracy, i wprowadza się przynajmniej część pomocniczego strumienia powietrza do kolumny odpędowej azotu.
5. Urządzenie do kriogenicznego rozdzielania powietrza, które zawiera sprężarkę do sprężania powietrza, połączoną z oczyszczaczem powietrza, który połączony jest z głównym wymiennikiem ciepła do chłodzenia powietrza do temperatury rektyfikacji oraz zawiera instalację kolumny destylacyjnej, mającą kolumnę rektyfikacyjną połączoną z głównym wymiennikiem ciepła i przystosowaną do rektyfikowania powietrza tak, że zostaje w niej wytworzony spodni osad kolumnowy cieczy wzbogaconej tlenem i górna kolumnowa warstwa pary bogatej w azot, kolumnę argonową do rozdzielania ubogiej w azot mieszaniny zawierającej argon-tlen, na spodni osad kolumnowy ciekłego tlenu i górną kolumnową warstwę pary argonu o wysokiej czystości, zawór rozprężny połączony z kolumną rektyfikacyjną i ustawiony do rozprężania strumienia wzbogaconego tlenem złożonego ze spodniego osadu kolumnowego cieczy bogatej w tlen do ciśnienia przy jakim strumień wzbogacony tlenem ma temperaturę redukowania nie większą od temperatury skraplania górnej kolumnowej warstwy pary argonu o wysokiej czystości, skraplacz górny połączony z kolumną argonową i zaworem rozprężnym, który to skraplacz górny jest przystosowany do skraplania strumienia argonowego złożonego z górnej kolumnowej warstwy pary argonu o wysokiej czystości przy co najmniej częściowym odparowaniu strumienia wzbogaconego tlenem, aby zawrócić strumień argonu po skropleniu do kolumny argonowej jako refluks oraz kolumnę argonową ze środkami do tworzenia strumienia produktu utworzonego z górnej kolumnowej warstwy pary argonu o wysokiej czystości, znamienne tym, że jest wyposażone w kolumnę odpędową azotu (42) do odprowadzenia azotu ze strumienia (36) wzbogaconego tlenem za pomocą gazu odpędowego, przy czym jest w niej utworzona, jako spodni osad kolumnowy, mieszanina zawierająca argon-tlen, uboga w azot, która to kolumna odpędowa azotu (42) połączona jest ze skraplaczem górnym (59), przy czym strumień (36) wzbogacony tlenem, po co najmniej częściowym odparowaniu jest doprowadzony do kolumny odpędowej azotu (42) na jej poziomie wejściowym mającym stężenie porównywalne ze strumieniem wzbogaconym tlenem, a ponadto kolumna odpędowa azotu (42) jest zamontowana wyżej niż kolumna argonowa (50), przy czym strumień argonowo-tlenowy (48) utworzony z mieszaniny zawierającej argon-tlen jest doprowadzony do kolumny argonowej (50), która połączona jest z kolumną odpędową azotu (42) poprzez zawór (68) dla regulowania zakresu ciśnienia roboczego kolumny odpędowej azotu (42) tak, że poziom wejściowy strumienia (36) wzbogaconego tlenem jest na poziomie ciśnienia nie większym od ciśnienia strumienia wzbogaconego tlenem po rozprężeniu.
6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że kolumny, rektyfikacyjna i argonowa (26, 50) są połączone w układzie wymiany ciepła za pomocą reboilera skraplacza (58) do skraplania górnej kolumnowej warstwy bogatej w azot, kolumny rektyfikacyjnej (26), przy jednoczesnym odparowywaniu spodniego osadu kolumnowego ciekłego tlenu zawartego wewnątrz kolumny argonowej (50) dla utworzenia ciekłego azotu, przy czym reboiler skraplacza (58) jest połączony z kolumną odpędową azotu (42) poprzez przewód łączący, przez który strumień ciekłego azotu (66) jest wprowadzony do kolumny odpędowej azotu (42) jako refluks.
7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że jest dodatkowo wyposażone w dochładzacz (39) połączony z kolumną odpędową azotu (42) i z kolumną rektyfikacyjną (26) dla ogrzania strumieni azotowego produktu i odpadu usuniętych z kolumny odpędowej azotu (42) przyjednoczesnym przechłodzeniu strumienia ciekłego azotu i strumienia wzbogaconego tlenem oraz zespół chłodzenia obejmujący główny wymiennik ciepła (16) mający pierwszy obieg łączący oczyszczacz (12) i kolumnę rektyfikacyjną (26), dla chłodzenia powietrza przed jego wejściem do kolumny rektyfikacyjnej (26), drugi obieg łączący oczyszczacz (12) z kolumną argonową (50) tak, że strumień produktu tlenowego utworzony z tlenu o wysokiej czystości zostaje nagrzany całkowicie przy jednoczesnym ochładzaniu tego powietrza oraz obieg trzeci i czwarty dla połączenia z dochładzaczem (39) tak, że po ogrzaniu strumieni azotowego produktu i odpadu te strumienie azotowego produtku i odpadu są nagrzane w pełni w głównym wymienniku ciepła (16) przy chłodzeniu powietrza.
8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że pomiędzy kolumnę odpędową azotu (42) i pierwszy obieg głównego wymiennika ciepła (16) włączonajest turborozprężarka (80) dla

173 562 rozprężenia częściowo ochłodzonego strumienia powietrza i wprowadzenia do kolumny odpędowej azotu (42) dla utrzymania urządzenia w równowadze cieplnej.