(57)【要約】  高圧カラム（５）、中圧カラム（３）及び低圧カラム（７）を含む３つのカラムで75〜95mol％の純度及び絶対圧5barabs以下の気体酸素を作り出すための空気の深冷蒸留のための方法において、中圧カラムは第１のデフレグメータによって完全または部分的に低圧カラムに熱的に結合され、空気が中圧カラムに送られ、缶出物液体は高圧カラムから低圧カラムおよび／または中圧カラムの頂部へ送られ、ヘッドガスは中圧カラムから高圧カラムの底部へコンプレッサを介して送られ、高圧カラムからの缶出物液体は低圧カラムの頂部へ送られ、ガスは低圧カラムの頂部から取り出され、75〜95mol％の酸素を含む流体は低圧カラムの底部から取り出され、そして、高圧カラムは第２のデフレグメータによって完全にまたは部分的に低圧カラムに熱的に接続される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
75〜95mol％、好ましくは85〜95mol％の純度で、絶対圧５barabs以下、好ましくは2.5barabs以下の気体酸素を生産するために空気の深冷蒸留のためのプロセスであって、
x）    補助カラム（５）、中圧カラム（３）及び低圧カラム（７）を含む３つのカラムを有し、
xi）   第１のデフレグメータによって完全にまたは一部が熱的に前記低圧カラムに接続された前記中圧カラムと、
xii）  前記中圧カラムに送られる空気と、
xiii）前記低圧カラムの頂部および任意に前記中圧カラムの頂部へ前記補助カラムから送られる缶出物液体と、
xiv）  中圧カラムから補助カラムの底部へ送られたオーバヘッドガスと、
xv）   低圧カラムの頂部に送られる補助カラムからの缶出物液体と、
xvi）  低圧カラムの頂部で取り出されたガスと、
xvii） 75〜95mol％の酸素を含んだ流れは、低圧カラムから缶出物として取り出され、
xviii）交換器によって低圧カラムと部分的に熱的に接続される前記補助カラムと、を備え、
前記補助カラムは高圧カラムであって、前記オーバヘッドガスは中圧カラムから高圧カラムの頂部にコンプレッサを介して送られ、前記中圧カラムは前記低圧カラムの中部に完全にまたは部分的に前記第１のデフレグメータによって熱的に結合され、前記高圧カラムは前記低圧カラムの底部と完全にまたは部分的に第２のデフレグメータによって熱的に結合される
ことを特徴とする深冷蒸留のためのプロセス。
【請求項２】
前記第１のデフレグメータは、前記第２のデフレグメータが熱交換するところの上で前記低圧カラム（７）領域と熱交換する、請求項１に記載されているプロセス。
【請求項３】
前記中圧カラム（３）からの前記オーバヘッドガスは、前記高圧カラム（５）に送られる前に冷間過給機（１７）において少なくとも部分的に圧縮される、請求項１または２に記載されているプロセス。
【請求項４】
前記冷間圧縮ガスは、高圧カラム（５）の唯一の供給を構成する、請求項３に記載されているプロセス。
【請求項５】
前記高圧カラム（５）は、全還流で運転される、上述の請求項の１つに記載されているプロセス。
【請求項６】
前記中圧カラム（３）からの前記缶出物液体は、前記高圧カラム（５）の頂部および／または前記低圧カラム（７）の中部、好ましくは、熱カップリング領域の上に送られる、上述の請求項の１つに記載されているプロセス。
【請求項７】
補助カラム（５）と、
中圧カラム（３）及び低圧カラム（７）と、
前記低圧カラムと前記高圧カラムの間の熱交換を確実にする第１のデフレグメータと、
前記中圧カラムと前記低圧カラムの間の熱交換を確実にする第２のデフレグメータと、
前記中圧カラムに供給する空気ラインと、
前記中圧カラムの頂部と前記高圧カラムの底部を接続するライン（１１，１５）と、
前記中圧カラム及び前記コンプレッサの間に接続される非再加熱手段と、
前記低圧カラムの頂部および任意に前記中圧カラムの頂部へ前記高圧カラムから缶出物液体を送るためのラインと、
前記中圧カラムから低圧カラムの中間領域に缶出物液体を送るためのラインと、
前記低圧カラムからオーバヘッドガスを取り出すためのライン（２９）と、
前記低圧カラムから缶出物液体を取り出すためのラインと、を含む熱伝導蒸留ユニットであって、
前記補助カラムは高圧カラムであって、コンプレッサ（１７）は前記中圧カラムの頂部及び前記高圧カラムの底部を接続し、前記第１のデフレグメータは前記低圧カラムの底部と高圧カラムの間の熱交換を確実にし、前記第２のデフレグメータは前記中圧カラムと前記低圧カラムの上側領域との間の熱交換を確実にする、ことを特徴とする熱伝導蒸留ユニット。
【請求項８】
前記低圧カラムの底部に接続されたポンプ（２５）を含む、請求項７に記載されたユニット。
【請求項９】
空気で前記高圧カラムを満たす手段を持たない、請求項７または８に記載されたユニット。
【請求項１０】
前記高圧カラム（５）の頂部から窒素富化ガスを取り出すためのライン（１９）を備える、請求項７，８または９に記載されたユニット。
【請求項１１】
前記カラムは、蒸留塔である、請求項７から１０のいずれか１つに記載されたユニット。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
待機中にＣＯ２の放出を防ぐ目的で、酸素燃料燃焼サイクルの関心が増加している。空気の代わりに酸素で燃焼するための空気分離ユニットのサイズは、既存のものよりもはるかに大きくなければならない。発電所／空気分離ユニットアッセンブリの全体的効率を過度に低下させないように、投資コストをできるだけ低く保つ間、非常に低い特殊原価が追及される。窒素の清算は、実際に全く必要ない。
【０００２】
トリプルカラムにおいて、高圧カラムの頂部は、低圧カラムの底部及び中圧カラムの底部に熱的に接続されているであろう。あるいはまた、低圧カラムの底部は、中圧カラムの頂部に熱的に接続され、中圧カラムの底部に高圧カラムの頂部で熱的に接続される。後者の場合、中圧カラムの底部および／または低圧カラムの底部に配置されたデフレグメータは、熱リンクを提供するかもしれない。デフレグメータがこれらのカラムの一つの底部にあるならば、他の底部のための熱リンクは、１つ以上のリボイラーによって提供される。
【０００３】
日本の特開２００６−３４９３１９号公報及び仏国特許出願公開第２９４５１１１号明細書にデフレグメータ手段によって中圧カラムを低圧カラムに熱的に接続されることが知られている。
【０００４】
仏国特許出願公開第２９４５１１１号明細書に係る典型的な温度図を図１に示す。中圧カラムにおいて圧力をかけるピンチプレートに最小温度差に基づいてカラムの端部に大きな温度の変化が容易に見て取れる。しかしながら、主エントロピー創造源である温度差？は、分離エネルギが減少することを防ぐ。仏国特許出願公開第２９４５１１１号明細書からの図は、95mol％酸素の純度のために約0.276 kWh／Nm３の分離エネルギを有している。この数値は、交換ラインの冷却ユニットで得られる。中圧カラムの頂部における圧力は、約3.7barにすぎない。
【０００５】
本発明の１つの目的は、非常に高い流量の制限を考慮している間に非常に低い分離エネルギで非常に低い圧力（絶対圧で1.2〜2barabsの間、例えば絶対圧1.7barabs）及び低い純度（75〜95mol％の間、好ましくは85〜95mol％の間）で酸素を作り出すことである。
【０００６】
本発明の１つの課題によれば、75〜95mol％、好ましくは85〜95mol％の純度及び絶対圧力で５barabs以下、好ましくは2.5barabs以下である気体酸素を作り出すために空気の深冷蒸留のための工程のために条件が作られている。
【０００７】
i）補助カラム、中圧カラム及び低圧カラムを備えるトリプルカラムで
ii）第１のデフレグメータによって熱的に低圧カラムに完全にまたは部分的に結合する中圧カラム
iii）中圧カラムに送られる空気
iv）低圧カラムの頂部及び随意に中圧カラムの頂部に補助カラムから送られる缶出物液体
ｖ）中圧カラムから補助カラムの底部に送られるオーバヘッドガス
vi）補助カラムから低圧カラムの頂部に送られる缶出物液体
vii）低圧カラムの頂部で取り出されるガス
viii）缶出物として低圧カラムから取り出される75〜95mol％の酸素を含む流体、
ix）交換器によって部分的に熱的に低圧カラムと結合された補助カラム、を備え、
補助カラムは高圧カラムであり、オーバヘッドガスは中圧カラムから高圧カラムの底部にコンプレッサを介して送られ、中圧カラムは完全にまたは部分的に低圧カラムの中部に第１のデフレグメータによって熱的に結合され、高圧カラムは完全にまたは部分的に低圧カラムの底部と第２のデフレグメータによって熱的に結合される、ことを特徴づけられる。
【０００８】
望ましくは、
−  第１のデフレグメータは、第２のデフレグメータが熱交換している部分の上の低圧カラムの領域で熱交換し、
−  中圧カラムからのオーバヘッドガスは、高圧カラムに送られる前に冷たい過給機で少なくとも一部が圧縮され、
−  冷間圧縮ガスは、高圧カラムの唯一の供給を構成し、
−  高圧カラムは、全還流にて作動し、
−  中圧カラムからの缶出物液体は、高圧カラムの頂部に、および／または、低圧カラムの中部に、好ましくは熱結合帯の上側に、送られる。
【０００９】
この発明の他の目的によれば、設備は、熱伝導蒸留ユニット用であり、補助カラムと、中圧カラム及び低圧カラムと、低圧カラムと高圧カラムの間の熱交換を確実にする第１のデフレグメータと、中圧カラムと低圧カラムの間の熱交換を確実にする第２のデフレグメータと、中圧カラムに供給する空気ラインと、中圧カラムの頂部及び高圧カラムの底部を繋ぐラインと、中圧カラムとコンプレッサの間を接続する非再熱手段と、低圧カラムの頂部及び随意に中圧カラムの頂部へ高圧カラムから缶出物液体を送るラインと、中圧カラムから低圧カラムの中部領域へ缶出物液体を送るラインと、オーバヘッドガスを低圧カラムから取り出すラインと、缶出物液体を低圧カラムから取り出すラインと、を含み、補助カラムは高圧カラムであり、コンプレッサは中圧カラムの頂部及び高圧カラムの底部を接続し、第１のデフレグメータは低圧カラムの底部と高圧カラムとの間の熱交換を確実にし、第２のデフレグメータは中圧カラムと低圧カラムの上側部分との間の熱交換を確実にする。
【００１０】
ポンプは、酸素富化装置の圧力を気化圧力まで上げるために低圧カラムの底部に接続されてもよい。この場合、酸素は主交換ラインの外で気化する。
【００１１】
本発明に係るプロセスは、高圧カラム、中圧カラム、低圧カラムの間にデフレグメータを有する３つの蒸留カラムを備えるユニットを使用する。液体酸素は、その蒸発乾固を避けるために低圧カラムの底部で取り出され、この液体は、空気とともに熱流体として外部のリボイラーにおいて蒸気に転換される。目的は、カラムどうしの間の平均温度差を減少させることである。これを実施するために、ＭＰコラムを２つの区画、１つをＬＰカラムの中部に熱的に結合された低圧（ＭＰ’カラム）に、１つをＬＰカラムの底部に熱的に結合したやや高い圧力（ＨＰ’カラム）に分割することが提案される。原理を図２に示し、カラム中の温度と位置との関係を図３に示す。２つのカラムを有した非断熱蒸留とは異なり、ＨＰ’カラムの圧力に加圧されたＭＰ’カラムの供給のただ１つの部分だけあるので、総圧縮エネルギの節約を得られるだろう。
【００１２】
この発明は、図面を参照してさらに詳細に説明される。その図２は、この発明の工程にしたがって作動するユニットを示す。
【００１３】
3.9bar以下の圧力を有したガス状空気１の流れは、ＭＰ’カラム３の底部に送られる。ＭＰ’カラム３は、ＬＰカラム（絶対圧1.8barabs以下の圧力で作動する）の中部にデフレグメータによって熱的に接続されている。酸素富化液体流れ９は、ＭＰ’カラム３の底部で取り出され、バルブにおける膨張及び交換機２１で冷却されたのち高い位置のＬＰカラム７に送られる。
【００１４】
窒素富化ガス流れ１１は、ＭＰ’カラム３の頂部から取り出され２つに分流される。一部分１３は、製品として利用されるか放出され、残部１５は、再加熱されることなく冷間コンプレッサ１７で圧縮され、ＭＰ’カラム３が作動する圧力よりも上の圧力、ただし絶対圧５．５barabs以下で作動するＨＰ’カラム５の底部に送られる。ＨＰ’カラム５は、デフレグメータによってＬＰカラムの下側部分に熱的につながれている。窒素１５は、ＨＰ’カラム５を満たす唯一の流れであるので、カラムの頂部に製品として利用される窒素超富化の相１９及び流れ１５よりも酸素富化または酸素高富化である缶出物流れ３１を任意に形成するために分けられる。液体缶出物流れ３１は、膨張されて還流補強としてＭＰ’カラム３の頂部に送られる一部分３５（必須ではない）と、膨張されてＬＰカラム７の頂部に送られるその他の部分３３（すべての場合）との２つに分けられるかもしれない。
【００１５】
部分的にまたは完全に液化した空気の流れ２７は、同じ高さまたは液体９よりも高く、ＭＰ’カラムから生じた液体３３の配送位置よりも低い位置のＬＰカラム７に送られる。
【００１６】
低圧窒素を含むガスの流れ２９は、ＬＰカラム７の頂部で取り出され、液体の流れ２３は、ＬＰカラム７の底部で取り出され、ポンプ２５で加圧され、専用のリボイラーまたは交換ラインにおいて空気に対して任意に気化される。流れ２３は、ポンプ２５の下流で絶対圧1.2〜2barabsの間の圧力で、75〜95mol％の間の酸素、好ましくは85〜95mol％の間の酸素、を含んでいる低純度である。
【００１７】
酸素の純度を低下させることによって、分離エネルギは、かなり減少する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（記載なし）
【図２】（記載なし）
【図３】（記載なし）
【図１】
2013531211.tif 000003
【図２】
2013531211.tif 000004
【図３】
2013531211.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月10日(2013.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
75〜95mol％、好ましくは85〜95mol％の純度で、絶対圧５barabs以下、好ましくは2.5barabs以下の気体酸素を生産するために空気の深冷蒸留のためのプロセスであって、
i）  補助カラム（５）、中圧カラム（３）及び低圧カラム（７）を含む３つのカラムと、
ii）  第１のデフレグメータによって完全にまたは一部が熱的に前記低圧カラムに接続された前記中圧カラムと、
iii）  前記中圧カラムに送られる空気と、
iv）  前記低圧カラムの頂部および任意に前記中圧カラムの頂部へ前記補助カラムから送られる缶出部液体と、
v）  中圧カラムから補助カラムの底部へ送られたオーバヘッドガスと、
vi）  低圧カラムの頂部に送られる補助カラムからの缶出部液体と、
vii）  低圧カラムの頂部で取り出されたガスと、
viii）  75〜95mol％の酸素を含んだ流れは、低圧カラムから缶出部として取り出され、
ix）  交換器によって低圧カラムと部分的に熱的に接続される前記補助カラムと、を備え、
前記補助カラムは高圧カラムであって、前記オーバヘッドガスは中圧カラムから高圧カラムの頂部にコンプレッサを介して送られ、前記中圧カラムは前記低圧カラムの中部に完全にまたは部分的に前記第１のデフレグメータによって熱的に結合され、前記高圧カラムは前記低圧カラムの底部と完全にまたは部分的に第２のデフレグメータによって熱的に結合される
ことを特徴とする深冷蒸留のためのプロセス。
【国際調査報告】
2013531211.tif 000006
2013531211.tif 000007
2013531211.tif 000008
2013531211.tif 000009
2013531211.tif 000010
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