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JPH0731004B2 - 空気蒸留方法及びプラント - Google Patents

空気蒸留方法及びプラント

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Publication number
JPH0731004B2
JPH0731004B2 JP61503742A JP50374286A JPH0731004B2 JP H0731004 B2 JPH0731004 B2 JP H0731004B2 JP 61503742 A JP61503742 A JP 61503742A JP 50374286 A JP50374286 A JP 50374286A JP H0731004 B2 JPH0731004 B2 JP H0731004B2
Authority
JP
Japan
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column
mixing
argon
liquid
low pressure
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP61503742A
Other languages
English (en)
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JPS63500329A (ja
Inventor
ジヤン‐ルノー ブリユジユロール
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Reeru Rikuitsudo SA Puuru Rechuudo E Rekusupurowatashion De Purosede Jioruju Kuroodo
Original Assignee
Reeru Rikuitsudo SA Puuru Rechuudo E Rekusupurowatashion De Purosede Jioruju Kuroodo
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by Reeru Rikuitsudo SA Puuru Rechuudo E Rekusupurowatashion De Purosede Jioruju Kuroodo filed Critical Reeru Rikuitsudo SA Puuru Rechuudo E Rekusupurowatashion De Purosede Jioruju Kuroodo
Publication of JPS63500329A publication Critical patent/JPS63500329A/ja
Publication of JPH0731004B2 publication Critical patent/JPH0731004B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アルゴン製造塔を備えたプラントにより空気
を蒸留する技術に関するものである。
（従来の技術） 公知のように、アルゴン製造塔を備えた空気蒸留プラン
トは通常約６バールで作動する中圧蒸留塔、大気圧より
僅かに高い圧力で作動する低圧蒸留塔、および凝縮−蒸
発器からなる複式蒸留塔を含んでいる。空気は、精製さ
れかつ冷却された後、中圧塔の底部に送られる。中圧塔
の底部に集められる“富液体”（酸素富化空気）は低圧
塔の中間点に供給され、一方中圧塔の上部に集められ
る、ほとんど全部窒素より成る“貧液体”の一部は低圧
塔の頂部に還流する。富液体入口の下方で、低圧塔は
“アルゴン取出導管”と称する導管およびアルゴンの一
層少い液体の捩り用導管によつてアルゴン製造塔に接続
されている。低圧塔は通常底部にガス状酸素および液体
酸素引出し導管を備え、中圧塔は通常頂部にガス状窒素
および液体窒素引出し導管を備えている。低圧塔頂部の
蒸気（不純な窒素）は、数％以下の酸素を含む窒素より
成り通常大気に排出される。
主として管系を通して使用者に直接供給されるガス状酸
素を製造するのに適したプラントにおいて、酸素は屡々
一時的に過剰になる。これはとくに使用者の工場が仕事
を停止する期間の場合である。通常の蒸留プラントの場
合、ガス状酸素は大気に放出され、この酸素を分離する
のに使用されたエネルギは無駄になる。フランス特許公
開2,550,325はこの欠点を抑制する解決法を提案してい
る。この解決法は簡単であるという利点を有するが有効
性は限定される。
一般に、一定流量の空気の蒸留は、酸素としてこの流量
の約21％を提供しうるが、或る条件の下では、この酸素
の量は実際の必要量より過大であり、一方他の生産物、
とくにアルゴンかせ望まれている。
（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、すべての場合において、所望の生産量
とくにアルゴンの生産量を増加するように、過大な酸素
の最善の蒸発を可能にすることである。
本発明はまた、このような方法を実施するのに適したプ
ラントを提供するものである。
（課題を解決するための手段） したがつて本発明は、アルゴン取出導管によつてアルゴ
ン製造塔と組合わされた主蒸留装置を含むプラントによ
り空気を蒸留する方法であつて、この方法が； 混合塔第１部分の基部に、場合によつて不純であるが実
質的にアルゴンのないガス状窒素を、また混合塔第２部
分の頂部に、場合によつて不純であるが実質的にアルゴ
ンのない液体酸素を送り、前記ガス状窒素および液体酸
素が主蒸留装置から取出されること； 塔第２部分の基部に塔第１部分の頂部蒸気の少なくと一
部を、また塔第１部分の頂部に塔第２部分の基部で製造
された液体の少なくと一部を送ること； 塔第１部分と塔第２部分の間から流体流を取出し、前記
流体流から酸素10〜30％を含んだ窒素と酸素の混合物で
ある廃ガスを形成すること； 塔第２部分から、その頂部において、最大数％の窒素を
含む不純酸素を排出すること；および 塔第１部分から、その基部において、最大数％の酸素を
含む窒素より成る貧液体を排出すること、および前記貧
液体を主蒸留装置に還流として送ること を含むことを特徴としている。
またアルゴン取出導管によつてアルゴン製造塔と組合わ
された主蒸留装置を含む種類のものである本発明のプラ
ントは： 混合塔第１部分、および不純であるが実質的にアルゴン
のないガス状窒素を前記塔第１部分の基部に供給する手
段； 混合塔第２部分、および不純であるが実質的にアルゴン
のない液体酸素を前記塔第２部分の頂部に供給する手
段； 塔第１部分の頂部蒸気の少なくとも一部を塔第２部分の
基部に、また塔第２部分の基部で製造された液体の少な
くとも一部を塔第１部分の頂部に供給する手段； 塔第１部分の基部と塔第２部分の頂部の間に設けられた
流体流取出し手段； 塔第１部分の基部で製造された貧液体を主蒸留装置内に
還流として送る手段；および 塔第２部分の頂部蒸気を前記部分から排出する手段 を含んでいる。
以下、本発明を実施する方法のいくつかの実施例を図面
に基いて説明する。
（実施例） 以下、物質および熱を交換し、蒸留塔の構造を有する装
置、すなわち蒸留に使用される種類のパツキング（充て
ん物）または多数の蒸留板を含む装置を“塔”をまたは
“塔部分”と称する。
第１図は、他の図面に一層詳細に図示される、通常の空
気蒸留プラントを本発明に従つて変形したものを示す線
図である。
後の記載から分かるように、同じまたは同じでない二つ
の圧力P1およびP2で作動する少なくとも混合塔の二つの
塔部分K1およびK2が通常のプラントに付け加えられてい
る。
塔部分K1は、その基部に数％以下の酸素を含む実質的に
アルゴンのない（すなわち１％以下好ましくは0.05％以
下のアルゴンを含む）ガス状窒素を供給され、一方塔部
分K2は、その頂部に実質的にアルゴンと窒素のない（上
記と同じ程度の）液体酸素を供給される。塔部分K1の頂
部蒸気は塔部分K2の基部に送られ、塔部分K2の底部液体
は塔部分K1の頂部に還流として送られる。塔部分K1の基
部から取出されるのは、数％以下の酸素を含む窒素より
成る貧液体LP1であり、塔部分K2の頂部から取出される
ものは不純酸素、すなわち約15％以下の窒素好ましくは
約５％ないし10％の窒素を含む酸素である。
これら二つの取出しを可能にするため、酸素と約10％な
いし30％の酸素を有する窒素の混合物、従つて空気に近
い組成を有するがアルゴンのない混合物からなるプラン
ト廃ガスを構成するように塔部分K1と塔部分K2の間で流
体流が取出される。
第１図に示す実施例において流体流は塔部分K1およびK2
の間で取出され、それは、廃ガスＲを直接供給する、塔
部分K1の頂部蒸気によつて構成することができる。或る
場合には、底部液体LR1を塔部分K2から引出すのが好ま
しく、この液体は40％ないし75％の酸素含有量を有する
酸素−窒素の混合物によつて構成することができ；この
液体は圧力P3で作動する混合塔第３部分K3の頂部に送ら
れ、塔部分K3は、塔部分K1と同様に、不純であるが実質
的にアルゴンのないガス状窒素を基部に供給される。廃
ガスR1はついで塔部分K3の頂部から引出され、一方この
塔部分の底部液体は、液体LP1のように、数％以下の酸
素を含む窒素より成る貧液体LP2を構成する。
液体LP1およびLP2は蒸留を改善するためプラント内に還
流として送られ；塔部分K2の頂部から引出された不純ガ
ス状酸素は製品ガスを構成するか、または後に記載する
ようにガス状純酸素を製造するため精製される。液体酸
素流のそしてガス状窒素流の起源は下記の記載から明ら
かになるであろう。
もし圧力P1,P2およびP3が互いに異なるならば、混合塔
各部分間に適当な膨脹装置（弁またはタービン）が使用
される。さらに、もしP1＝P3ならば、塔部分K1およびK3
は同じ状態で作動し、後で第９図から分かるように単一
の塔部分に組合わせることができる。
いずれの場合にも、第１図の線図は、両者ともほぼアル
ゴンがない液体酸素とガス状窒素の再混合が、可逆性に
近い状態で行われ、エネルギ回収に対応することを確実
にする。このエネルギは、液体酸素と貧液体LP1−LP2の
間のヒートポンプ型冷凍伝達の形式で現われ、下記の記
載から明らかなように、酸素以外のプラントの生産物、
すなわち圧力下のガス状窒素、液体製品およびとりわけ
アルゴンの製造を増加するために利用することができ
る。上記技術的効果はまた、塔部分K2の頂部に不純物と
して数％までの窒素を含む液体酸素を供給することによ
つて得られることに留意されたい。
第２図ないし第９図は、複式蒸留塔空気蒸留プラントを
備えた、第１図に示す基本的理論を利用するいくつかの
実施例を示すものである。これらの図面において、複式
蒸留塔プラントの或る種の導管および通常の構成要素
（とくに熱交換器）は図面を明瞭にするため省略してあ
る。
第２図に示す空気蒸留プラントは、一方では約５ないし
10％の窒素を含む不純酸素を、他方ではアルゴンそして
場合によつては窒素を製造するのに適している。プラン
トは主として複式蒸留塔１、アルゴン製造塔２、再混合
塔３および再混合塔４を含んでいる。複式蒸留塔１は通
常絶対圧６バール程度の中圧MPで作動する中圧塔５、大
気圧より僅かに高い低圧BPで作動する低圧塔６および低
圧塔の底部液体（実質的に純液体酸素）と中圧塔の頂部
蒸気（実質的に純窒素）とを熱交換する蒸気−凝縮器７
を含んでいる。
６バールに圧縮され、精製され、その露点付近まで冷却
された処理される空気は、中圧塔の底部に噴射される。
この塔の酸素富化底部液体（約40％の酸素を有する富液
体LR）は、流入する空気中の酸素とアルゴンのほぼ全量
を含み；それは膨脹され、導管８によつて低圧塔の中間
位置に噴射され、一方中圧塔５の頂部液体（酸素の少な
い液体LP）は膨脹され、導管９によつて低圧塔の頂部に
噴射される。
導管８の下方で、アルゴン取出導管10はほとんど窒素の
ないガスをアルゴン製造塔２に送り込み、導管11は、ア
ルゴンにあまり富んでいないこの塔２の底部液体を、低
圧塔のほぼ同じレベルに戻す。不純アルゴン（アルゴン
混合物）は、アルゴン製造塔２の頂部から引出され通常
の方法で精製される。
塔３はプラントの中圧で作動し、P1＝P2で、第１図の混
合塔部分K1およびK2を組合せる。塔３は、中圧塔５の頂
部から引出された窒素をその基部に、また低圧塔６の底
部から引き出されポンプ12により中圧された液体酸素を
その頂部に供給される。塔３において、下降する液体酸
素および上昇するガス状窒素は比較的可逆的な方法で再
混合され： 塔３の底部では、数％以下の酸素を含む窒素より成り、
導管９において低圧塔の還流を増加するため中圧塔から
排出する貧液体に添加される付加的貧液体LP1; 塔３の頂部では、15％以下、例えば５ないし10％の窒素
を含む６バールの不純ガス状酸素： および 塔３の塔下部部分K1と塔上部部分K2の間と考えられる塔
３の中間位置では、取出しのレベルに対応する割合の窒
素および酸素の混合物よりなる富液体LR1であつて、こ
の割合が例えば酸素40ないし75％に変化し、かつ例えば
富液体LRの割合に近いものであるもの が得られる。
塔３の頂部および底部に導入される二つの流体に実質的
にアルゴンがないため、同様にこの塔から引出される三
つの流体、とくにこのようにして製造された不純酸素が
実質的に不純物として窒素だけを含むことは真実であ
る。
再混合尖塔４は第１図の混合塔部分K3を構成している。
その基部は低圧塔６の頂部に直通している。したがつて
尖塔４はその基部に不純窒素（数％以下の酸素を含む窒
素）を供給される。その頂部においてこの尖塔は、導管
13で塔３からくる適当に膨脹された富液体LR1を供給さ
れる。不純窒素と富液体LR1の比較的可逆的な再混合
は、数％以下の酸素を含む窒素より成る貧液体LP2の付
加的量を生じ、それは塔１内に流下してそこでの還流を
増加する。尖塔４の頂部では、アルゴンがなくかつ空気
に近い組成を有す廃ガスR1が排出される。
通常の方法で、富液体LRまたはLR1の一部が膨脹され、
塔２の頂部の凝縮器において蒸発しついでレベル８の付
近で塔６に戻される。さらに、図示のように、塔６の頂
部蒸気の一部は、例えば（図示しない）補助塔部分での
蒸留によつて純粋な低圧窒素を製造するように引出され
る。
塔６において製造された全液体酸素が塔３に送られると
すると、第２図のプラントは、アルゴンに加えて窒素お
よび不純酸素の製造を可能にする。通常の方法で低圧塔
の底部から引出される純酸素をうるため、アルゴン製造
塔２の作動を妨害しない利点を有する第３図の線図が使
用される。
第３図から、液体はアルゴン取出し導管10から蒸留板数
枚上方で低圧塔から取出され、そして補助低圧塔14の頂
部に送られることは明らかであり；補助低圧塔14はその
底部に混合塔３からきて、タービン15で低圧に膨脹され
た不純酸素を供給されける。塔14の底部液体はアルゴン
のない不純酸素であり、そのはポンプ12の上流で、低圧
塔から引き出された純液体酸素に追加される。塔14の頂
部に噴射された液体に含まれるすべてのアルゴンは、こ
の塔の頂部蒸気とともに排出しそして前記液体の引出し
とほぼ同じレベルで低圧塔６に戻される。
しかして塔14では、塔６の底部で生ずるのと平行して、
しかし５ないし10％の窒素のバラストの存在において、
酸素とアルゴンの分離が行われる。塔14の底部から塔３
へ戻される液体酸素はもはや塔６の底部から引出される
必要はなく、そのことは、この塔６の基部から引き出さ
れるべき製品と同じ量の純酸素を可能とする。
第２図および第３図のプラントにおいて、塔３に供給す
るための塔６の底部からの液体酸素の取出しは、この塔
の加熱に増加に対応する。しかして塔６においては、頂
部における還流ならびに底部における加熱の双方におい
て増加が同時に得られ；したがつて塔６での蒸留は改善
され、そのことはアルゴンの抽出および／またはガス状
酸素以外のプラント生産物の生産を増加する利点があ
り；補完的中間圧力の窒素が、圧力下の生産物として直
接使用され、または低温で発生ししたがつてプラントの
液体（液体窒素または液体酸素）の製造を増加するため
タービンに送られる。プラントの液体生産物の増加は、
その上タービン駆動空気流を増加することによる低圧塔
内への空気の吹き出しを利用するプラントにおける他の
方法により達成することができる。これらの種々の可能
性は第４図ないし第８図に示されている。また、同じ目
的で、第３図に示すように、塔３の中間位置から引出さ
れた廃ガスＲのタービン駆動を予想することも可能であ
る。
第４図において、塔３は低圧付近で作動し、頂部で塔６
の底部からくる液体酸素を直接受取る。したがつて、第
３図のタービン15は省略され塔３および塔14は単一の殻
体16内に結合される。塔３の底部は、中圧窒素タービン
17における膨脹によってえられた窒素を供給される。図
示にように、タービン17においてまた膨脹弁17Aにおい
て膨脹された中圧窒素は塔６の頂部に吹込まれる。
第５図は、塔３の基部に低圧窒素を供給する他の方法を
示し；塔６の上部は、いくぶん高圧で、例えば塔６の1.
4バールに対して1.8バールで作動する補助塔18に組み合
わされる。
処理される空気流の一部は分流され、タービン19内で1.
8バールに膨脹される。タービン駆動流の一部は塔18の
基部に送られ、塔18は、塔６のように適当な圧力の貧液
体を頂部で受取る。タービン駆動空気の残部は膨脹弁19
Aで1.4バールに膨脹され、塔18底部の液体と一緒に塔６
内に吹込まれる。数％以下の酸素を含む実質的にアルゴ
ンのない不純窒素は、塔18の頂部から引出され、その窒
素は塔３の基部に供給するために使用される。
第６図は、液体LP1を上昇する（図示しない）ポンプを
省略した第５図の変型を示す。このため、塔部分K1は塔
18と同じ殻体内の上方に移され、液体LR1は尖塔４の頂
部と塔部分K1の頂部との間で分割される。変型として、
弁19Aを備えた導管は省略され、すべてのタービン駆動
空気を塔18内で蒸留することができる。塔部分K1の頂部
においては、第２の廃ガスＲが第６図の一点鎖線で示す
ように製造される。
第５図および第６図のプラントにおいて、廃ガスR1は1.
3バール程度の圧力で尖塔から排出し、その圧力は流入
する空気を精製する（図示しない）吸着シリンダの再生
に使用するのに十分である。このことは有利であるが比
較的高い作動圧力を要し、それは流入する空気を圧縮す
るのに要するエネルギに関して高価である。さらに、そ
れを使用するとき、弁19Aにおいて空気を絞ることはエ
ネルギのロスに相当する。
第７図のプラントは、第５図の理論を利用するが空気を
絞ることなく作動圧力を低下し；塔18は、同じ殻体内
で、塔３の下方に移され；頂部には塔部分JK1から下降
する貧液体、及び塔５の頂部から引出されかつ弁21Aで
膨脹された貧液体LPが供給され、底部にはタービン19で
1.8バールに膨脹された全空気が供給される。この流れ
が塔18の頂部に塔３の作動に必要である以上の不純窒素
の流れを供給し、塔３からは約1.6バールの補足的廃ガ
スＲを引出すことができ、それは前記吸着シリンダの再
生に使用することができる。尖塔４から排出するガスR1
はもはやこの再生には使用されず、流入する空気を冷却
するため使用される熱交換系の圧力損失に打ち勝つため
大気圧より僅かに高い圧力であることだけが必要であ
る。プラントの作動圧力はこのようにして低下される。
第６図は二つの種類の富化液体の起源および使用を示
し、すなわち；（ａ）一方では中圧塔５の底部から、他
方では塔18の底部からくるアルゴン富化液体で；これら
の二つの流れは合流し、そして低圧塔６の還流としてな
らびに通常の方法で塔２頂部の凝縮器2Aに供給するため
使用されるもの；および（ｂ）塔３の塔部分K1とK2の間
で取出され尖塔４の頂部に送られる、アルゴンのない富
液体である。さらにこの第７図を第１図と比較すると、
第１図に示された二つの取出し、すなわち廃ガスＲの直
接の取出し、および窒素と混合した後、ただし異なつた
圧力での、廃ガスR1を生ずる液体LR1の取出しが、塔部
分K1とK2の間で行われることがわかる。
また第７図には、低圧液体またはガス状酸素を塔６か
ら、そして中圧液体またはガス状窒素を塔５から取出す
導管を示されている。
空気を絞ることによるエネルギの損失を避ける他の可能
性が第８図のプラントに示されている。このプラントに
おいては、第１図の塔部分K3を構成する尖塔４を上にの
せた複式蒸留塔5,6が見出される。タービン19を駆動し
た空気は1.3バールに膨脹されて塔６に吹込まれる。し
かしながら、二つの補助塔が使用され；一方では、酸素
精製塔14とその下に第１図の塔部粉分K2を組合わせた1.
4バールで作動する塔3A、および他方では、第１図の塔
部分K1とその下に、低圧塔６の上部の分割部6Aを組合わ
せた1.5バールで作動する塔3Bである。
塔部分K2は、頂部に塔６の底部から引出された液体酸素
を、また底部に塔3B、すなわち塔部分K1の頂部から引き
出されたガスＧを供給される。塔3Aの底部から引出され
たアルゴンのない富液体LR1は、還流として塔3Bの頂部
ならびに尖塔４の頂部に戻される。貧液体は、還流とし
て塔６の頂部にならびに部分6Aの頂部に戻され、一方塔
５の底部からくるアルゴン富化液体は、一部は塔６内な
らびに部分6A内に噴射され、他の部分は塔２の頂部凝縮
器2Aで蒸発され、ついで塔部分6Aの底部に噴射される。
塔部分6Aの底部に集められたきわめて富化された液体は
塔６内に噴射される。
圧力損失を考慮すると、第８図のプラントは少なくとも
塔２がパツキング（充てん物）を備えた場合にとくに適
していることが分かる。さらに、第８図のプラントは、
空気の膨脹が窒素の膨脹にとつて代わられるときも同様
に作動することが理解される。
第９図は、塔部分K1およびK3がともに低圧塔６の圧力で
かつ一致して作動することを示している。しかして、複
式蒸留塔は再混合塔3Bが上にのり、その再混合塔3Bは、
頂部に塔６の底部からくる液体酸素を供給され、また底
部に同じ塔６からくる不純窒素を供給される。塔3Bの底
部液体は塔６に還流として送られ、不純酸素は塔3Bの頂
部から引出される。廃ガスＲは一方の塔部分K2と他方の
塔部分K3の間で引出される。
本発明は複式蒸留塔プラントのみならず、アルゴン製造
装置を含む空気蒸留用のいかなる種類のプラントとも両
立する。単式蒸留塔を有するそのようなプラントの例が
第10図に示され、その図は第２図ないし第９図より一層
完全なものである。
この図面において、圧縮されかつ精製された空気は熱交
換系20において冷却され、そして部分的に液化される。
空気流の主要部分はタービン21において1.5バールに膨
脹され（クロード・サイクル）、ついでアルゴン製造塔
２に接続された単式蒸留塔1A内に噴射される。弁22で膨
脹され液化された空気は、同じ塔内に噴射される。この
蒸留塔は酸素を底部に、また窒素を頂部に製造する。窒
素ガスは、熱交換系20で加熱された後、圧縮機23で６バ
ールに部分的に圧縮され、冷却されそして塔1Aの底部に
設けられたコイル管24を通つてそこで液体酸素を蒸発す
ることにより凝縮し、ついで弁25で部分的に膨脹されそ
して塔1Aの頂部に還流として戻される。凝縮した窒素の
残部は弁26で膨脹され、塔２の頂部凝縮器内で蒸発さ
れ、ついで塔部分K1およびK2を組合わせた、２ないし３
バールで作動する混合塔３の底部に送られる。
塔1Aの底部で製造された液体酸素は、少なくとも部分的
にポンプにより塔３の圧力まで加圧され、その頂部内に
噴射される。塔３の頂部から引出されたガス状不純酸素
は、塔1Aの底部の第２コイル管27内で凝縮され、弁28内
で膨脹され、この同じ塔1A内に噴射される。
塔1A上部に設けられた塔部分K3は、頂部に塔部分K1とK2
の間で引出され低圧に膨脹された富液体LR1を供給さ
れ、底部に塔1Aの頂部からくる窒素を供給される。この
塔部分K3は底部に貧液体LP2を製造し、その液体は、塔
３の底部からくる液体LP1と同様に、塔1Aの頂部に還流
として送られ；それは頂部で廃ガスを生じ、そのガスは
排出されるか前かまたは、もし圧力が十分であるなら
ば、流入する空気を精製する吸着シリンダを再生するの
に使用される前に、熱交換系20において加熱される。
上記のように、本発明のプラントは塔1Aの底部から引出
された液体酸素、同様にこの塔の底部から引き出され熱
交換系20において加熱されたガス状酸素、および同じ塔
の頂部から引出され、加熱後、圧縮機23の上流から排出
されたガス状窒素をも製造することができる。一点鎖線
で示したように、６バールの窒素もまた圧縮機23の下流
から引出すことができる。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明の基礎理論を説明する線図。
第２図は、本発明による空気蒸留プラントを示す線図。
第３図は、第２図のプラントの変形の一部を示す線図。
第４図から第10図は、本発明によるプラントの他の実施
を示す線図である。
１……複式蒸留塔、２……アルゴン製造塔、2a……アル
ゴン製造塔の頂部凝縮器、３……再混合塔、４…再混合
塔（尖塔）、５……中圧塔、６……低圧塔、７……蒸発
−凝縮器、12……ポンプ、14……補助低圧塔、15,17,1
9,21……膨脹タービン、18……補助塔、20……熱交換
系、17A,19A,21A,22,25,26……膨脹弁、23……窒素圧縮
機、24,27……コイル管、K1,K2,K3……塔部分、P1,P2,P
3……圧力、BP……低圧、MP……中圧、LR,LR1……富液
体、LP,LP1……貧液体、R,R1……廃ガス

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】アルゴン取出導管によってアルゴン製造塔
    （２）と組合わされた主蒸留装置（1;1,18;1,16A;1A）
    を含むプラントにより空気を蒸留する方法であって、こ
    の方法が： 混合塔第１部分（K1）の基部に不純であるが実質的にア
    ルゴンのないガス状窒素を、また混合塔第２部分（K2）
    の頂部に不純であるが実質的にアルゴンのない液体酸素
    を送り、前記ガス状窒素および液体酸素が主蒸留装置か
    ら取出されること； 混合塔第２部分（K2）の基部に混合塔第１部分の頂部蒸
    気の少なくとも一部を、また混合塔第１部分（K1）の頂
    部に混合塔第２部分の基部で製造された液体の少なくと
    も一部を送ること； 混合塔第１部分（K1）と混合塔第２部分（K2）の間から
    流体流（R,LR1）を取出し、前記流体流から酸素10〜30
    ％を含んだ窒素と酸素の混合物である廃ガス（R,R1）を
    形成すること； 混合塔第２部分（K2）から、その頂部において最大数％
    の窒素を含む不純酸素を排出すること； および 混合塔第１部分（K1）から、その基部において、最大数
    ％の酸素を含む窒素より成る貧液体（LP1）を排出する
    こと、および前記貧液体を主蒸留装置（1;1,18;1,6A;1
    A）に還流として送ること を含む空気蒸留方法。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の方法であっ
    て、前記不純酸素が15％以下の窒素を含むことを特徴と
    する方法。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項のいず
    れか１項に記載の方法であって、前記混合塔第１部分
    （K1）と混合塔第２部分（K2）の間から取出された流体
    流取出しが、二つの混合塔部分（K1,K2）の間で混合塔
    第１部分の廃ガスを形成する頂部蒸気（Ｒ）の一部およ
    び／または混合塔第２部分の底部において製造された液
    体（LR1）の一部を取出すことであることを特徴とする
    方法。
  4. 【請求項４】液体（LR1）が二つの混合塔部分（K1,K2）
    の間で取出される特許請求の範囲第３項に記載の方法で
    あって、前記方法が、前記液体を不純であるが実質的に
    アルゴンのないガス状窒素と混合塔第３部分（K3）にお
    いて混合を行い、前記混合塔第３部分の頂部蒸気が廃ガ
    ス（R1）を構成するとともに、混合塔第３部分の基部で
    製造された液体（LR2）が主蒸留装置（1;1,18;1,6A;1
    A）用還流の補助的貧液体を構成し、前記貧液体が最大
    数％の酸素を含む窒素より成ることを特徴とする方法。
  5. 【請求項５】主蒸留装置が、それ自体相対的に高圧で作
    動する中圧塔（５）、および相対的に低圧で作動しかつ
    前記アルゴン取出導管（10）によってアルゴン製造塔
    （２）に接続された低圧塔（６）を有する複式蒸留塔
    （１）を含む特許請求の範囲第４項に記載の方法であっ
    て、前記方法が、中圧塔（５）から引出された窒素を混
    合塔第１部分（K1）に、また低圧塔（６）の底部から引
    出され同じ中圧にされた液体酸素を混合塔第２部分（K
    2）に供給することによって混合塔第１部分（K1）と混
    合塔第２部分（K2）を中圧で作動させることを特徴とす
    る方法。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項から第５項のいずれ
    か１項に記載の方法であって、前記方法が、主蒸留塔
    （1A）の液化酸素の蒸発により不純酸素を凝縮し、得ら
    れた液体を還流としてアルゴン取出導管（10）の上方の
    レベルで主蒸留塔に送ることを特徴とする方法。
  7. 【請求項７】主蒸留装置が、それ自体相対的に高圧で作
    動する中圧塔、および相対的に低圧で作動しかつ前記ア
    ルゴン取出導管（10）によってアルゴン製造塔（２）に
    接続された低圧塔（６）を備えた複式蒸留塔（１）を含
    む特許請求の範囲第１項から第５項のいずれか１項に記
    載の方法であって、前記方法が、アルゴン取出導管（1
    0）の上方の第１のレベルで低圧塔（６）から取出され
    た液体を供給される補助低圧塔（14）内で不純酸素を蒸
    留し、前記補助低圧塔（14）の頂部蒸気が低圧塔（６）
    にほぼ前記第１のレベルで送り込まれ、一方補助低圧塔
    の底部液体が還流として混合塔第２部分（K2）に送り込
    まれることを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】主蒸留装置がそれ自体相対的に高圧で作動
    する中圧塔および相対的に低圧で作動しかつ前記アルゴ
    ン取出導管（10）によってアルゴン製造塔（２）に接続
    された低圧塔（６）を備えた複式蒸留塔（１）を含む特
    許請求の範囲第１項から第７項のいずれか１項に記載の
    方法であって、前記方法が、中圧塔（５）の頂部蒸気の
    一部をタービン（17）内で膨脹することを特徴とする方
    法。
  9. 【請求項９】特許請求の範囲第８項に記載の方法であっ
    て、前記方法が、混合塔第１部分（K1）および混合塔第
    ２部分（K2）を、混合塔第１部分（K1）に、中圧塔から
    引出され前記タービン（17）において膨脹された窒素を
    供給し、また混合塔第２部分（K2）に、低圧塔（６）の
    底部から取出された液体酸素を直接供給することによ
    り、混合塔第１部分（K1）と混合塔第２部分（K2）を前
    記相対的低圧と同じ圧力付近で作動させることを特徴と
    する方法。
  10. 【請求項１０】主蒸留装置（1,18）が、それ自体相対的
    に高圧で作動する中圧塔（５）、および相対的に低圧で
    作動しかつ前記アルゴン取出導管（10）によってアルゴ
    ン製造塔（２）に接続された低圧塔（６）を備えた複式
    蒸留塔（１）を含む特許請求の範囲第１項から第４項の
    いずれか１項に記載の方法であって、前記方法が、混合
    塔の第１および第２部分（K1,K2）を前記低圧塔の作動
    圧力より僅かに高い再循環圧力で作動させること、処理
    された空気の一部をタービン（19）において前記再循環
    圧力に膨脹させること、前記タービン（19）において膨
    脹された空気の少くとも一部を蒸留すること、貧液体
    （LP）を還流として利用すること、および混合塔第１部
    分（K1）にこの蒸留から得られた不純窒素を供給するこ
    とを特徴とする方法。
  11. 【請求項１１】特許請求の範囲第10項に記載の方法であ
    って、前記方法が、前記タービン（19）において膨脹さ
    れた過剰な空気を、弁（20）で膨脹された後に低圧塔
    （６）に吹込むことを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】特許請求の範囲第10項に記載の方法であ
    って、前記方法が、還流として混合塔第１部分（K1）の
    基部で製造された貧液体（LP）を使用することにより全
    タービン駆動空気を蒸留し、前記混合塔第１部分（K1）
    がその基部にこの蒸留から生じた不純窒素を供給され、
    また廃ガス（Ｒ）が二つの混合塔部分（K1,K2）の間か
    ら引出されることを特徴とする方法。
  13. 【請求項１３】特許請求の範囲第１項から第12項のいず
    れか１項に記載の方法であって、廃ガス（R,R1）が、流
    入する空気を精製するのに役立つ吸着シリンダを再生す
    るため使用されること特徴とする方法。
  14. 【請求項１４】アルゴン取出導管（10）によってアルゴ
    ン製造塔（２）と組合わされた主蒸留装置（1;1,18;1,6
    A;1A）を含む種類の空気蒸留プラントであって、この設
    備が： 混合塔第１部分（K1）、および前記第１部分の底部に不
    純であるが実質的にアルゴンのないガス状窒素を供給す
    る手段； 混合塔第２部分（K2）、および前記第２部分の頂部に不
    純であるが実質的にアルゴンのない液体酸素を供給する
    手段； 混合塔第２部分（K2）の基部に少なくとも混合塔第１部
    分の頂部蒸気の一部を、また混合塔第１部分（K1）の頂
    部に少なくとも混合塔第２部分の基部で製造される液体
    の少なくとも一部を供給する手段； 混合塔第１部分（K1）の基部と混合塔第２部分（K2）の
    頂部の間に設けられた流体流取出し手段； 混合塔第１部分（K1）の基部で製造された貧液体（LP
    1）を、主蒸留装置（1;1,18;1,6A;1A）内に還流として
    送る手段；および 混合塔第２部分（K2）から混合塔第２部分の頂部蒸気を
    排出する手段 を含むことを特徴とする空気蒸留プラント。
  15. 【請求項１５】特許請求の範囲第14項に記載のプラント
    であって、前記プラントが、混合塔第３部分（K3）、混
    合塔第３部分の基部に不純であるが実質的にアルゴンの
    ないガス状窒素を、また頂部に前記流体流取出し手段に
    よって取出された液体（LR1）を供給する手段、および
    前記塔第３部分の頂部からプラントの廃ガス（Ｒ）を取
    出す手段を含むプラント。
  16. 【請求項１６】主蒸留装置（１）が、それ自体相対的に
    高圧で作動する中圧塔（５）、および相対的に低圧で作
    動しかつ前記アルゴン取出導管（10）によってアルゴン
    製造塔（２）に接続された低圧塔（６）を備えた複式蒸
    留塔を含む種類の特許請求の範囲第14項および第15項の
    いずれか１項に記載のプラントであって、戦記プラント
    が、アルゴン取出導管（10）の上方で低圧塔（６）から
    取出された液体を頂部に供給される補助塔部分（14）、
    前記補助塔部分の頂部蒸気をほぼ同じレベルで低圧塔に
    戻す手段を含み、補助塔部分（14）は、混合塔第２部分
    （K2）の頂部蒸気を基部に供給され、一方補助塔部分の
    底部液体が還流として混合塔第２部分の頂部に送られる
    ことを特徴とするプラント。
  17. 【請求項１７】主蒸留装置（１）が、それ自体相対的に
    高圧で作動する中圧塔（５）、および相対的に低圧で作
    動しかつ前記アルゴン取出導管（10）によってアルゴン
    製造塔（２）に接続された低圧塔（６）を備えた複式蒸
    留塔を含む種類の特許請求の範囲第14項から第16項のい
    ずれか１項に記載のプラントであって、前記プラント
    が、中圧塔（５）の頂部蒸気を膨脹するタービン（17）
    を含むことを特徴とするプラント。
  18. 【請求項１８】主蒸留装置（1,18）がそれ自体相対的に
    高圧で作動する中圧塔（５）、および相対的に低圧で作
    動しかつ前記アルゴン引出導管（10）によってアルゴン
    製造塔（２）に接続された低圧塔（６）を備えた複式蒸
    留塔を含む種類の特許請求の範囲第14項ないし第17項の
    いずれか１項に記載のプラントであって、前記プラント
    が、流入する空気の一部を膨脹するタービン（19）、お
    よび低圧より僅かに高い圧力で作動しかつ混合塔第１部
    分（K1）の基部に供給される不純窒素を頂部で製造する
    第２補助塔（18）を含むことを特徴とするプラント。
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