(57)【要約】【課題】窒素を富化した蒸気製品を製造する改良方法と装置を提供すること。【解決手段】精製装置１０６と、蒸留の区画を有する蒸留塔１４０とを使用する方法とし、この方法は、窒素に富む液の供給原料１１６のうちの少なくとも一部分を第１の箇所で蒸留区画へ供給する工程、窒素と少なくとも１種の汚染物とを含有するガスの流れ１００を精製装置へ供給し、そこでこのガスを低温液により冷却して、それにより当該少なくとも１種の汚染物のうちの少なくとも一部分を凝縮、凝固、又は溶解もしくは分解する工程、精製装置１０６からの低温ガスのうちの少なくとも一部分を第１の箇所より下の第２の箇所で蒸留区画へ最終的に供給する工程、蒸留区画から窒素を富化した蒸気製品の流れ１２０を抜き出す工程、そして蒸留区画から窒素の減少した液の流れ１３２を抜き出す工程を含む。【選択図】　　　図１
2004003836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素に富む液の供給原料から窒素を富化した蒸気製品を製造するための方法であり、精製装置と、蒸留区画を有する蒸留塔とを使用する方法であって、
窒素に富む液の供給原料のうちの少なくとも一部分を第１の箇所で蒸留区画へ供給する工程、
窒素と少なくとも１種の汚染物とを含有するガスの流れを精製装置へ供給し、そこで当該ガスを低温液により冷却して、それにより当該少なくとも１種の汚染物のうちの少なくとも一部分を凝縮、凝固、又は溶解もしくは分解する工程、
上記精製装置からの冷却されたガスのうちの少なくとも一部分を第１の箇所より下の第２の箇所で上記蒸留区画へ最終的に供給する工程、
上記蒸留区画から窒素を富化した蒸気製品の流れを抜き出す工程、
上記蒸留区画から窒素の減少した液の流れを抜き出す工程、
を含む窒素富化蒸気製品製造方法。
【請求項２】
前記低温液のうちの少なくとも一部分が前記窒素の減少した液の流れのうちの少なくとも一部分である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記精製装置が前記蒸留塔の内部に位置している、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記精製装置が前記蒸留塔の外部に位置している、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記窒素を含有するガスが空気を含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記窒素を含有するガスが大気空気の組成とは異なる組成を有する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記汚染物が水、二酸化炭素、亜酸化窒素、炭化水素又はそれらの混合物である、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記窒素を含有するガスを、予備精製器へ供給して前記汚染物のうちの少なくとも一部分を除去してから前記精製装置へ供給する、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記窒素を含有するガスを、予備精製器へ供給して前記供給原料を窒素に富ませてから前記精製装置へ供給する、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記予備精製器が前記汚染物のうちの少なくとも一部分も除去する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記汚染物が水、二酸化炭素、亜酸化窒素、炭化水素又はそれらの混合物である、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
窒素に富む液の供給原料から窒素を富化した蒸気製品を製造するための装置であって、
窒素に富む液の供給原料を収容するための手段、
内部に蒸留区画を持つ蒸留塔、
流体を通じて上記蒸留塔と連絡する精製装置、
上記窒素に富む液の供給原料のうちの少なくとも一部分を第１の箇所で上記蒸留区画へ供給するための手段、
窒素と少なくとも１種の汚染物とを含有するガスの供給原料、
上記ガスの供給原料の流れを上記精製装置へ最終的に供給するための手段であり、当該ガスを低温液により冷却して上記少なくとも１種の汚染物のうちの少なくとも一部分を凝縮、凝固、又は溶解もしくは分解する手段、
上記蒸留区画から窒素を富化した蒸気製品の流れを抜き出すための手段、及び
上記蒸留区画から窒素の減少した液の流れを抜き出すための手段、
を含む窒素富化蒸気製品製造装置。
【請求項１３】
前記低温液の少なくとも一部分が前記窒素の減少した液の流れのうちの少なくとも一部分である、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記精製装置が前記蒸留塔の内部に位置する、請求項１２記載の装置。
【請求項１５】
前記精製装置が前記蒸留塔の外部に位置する、請求項１２記載の装置。
【請求項１６】
前記窒素を含有するガスが空気を含む、請求項１２記載の装置。
【請求項１７】
前記窒素を含有するガスが大気空気の組成と異なる組成を有する、請求項１２記載の装置。
【請求項１８】
窒素に富む液の供給原料から窒素を富化した蒸気製品を製造するための装置であって、
窒素に富む液の供給原料を収容するための手段、
内部に蒸留区画を持つ蒸留塔、
流体を通じて上記蒸留塔と連絡する精製装置、
流体を通じて上記精製装置と連絡する予備精製装置、
上記窒素に富む液の供給原料のうちの少なくとも一部分を第１の箇所で上記蒸留区画へ供給するための手段、
窒素と少なくとも１種の汚染物とを含有するガスの供給原料、
上記ガスの供給原料の流れを上記予備精製装置へ供給し、それにより予備精製したガスを製造するための手段、
上記予備精製したガスを上記精製装置へ供給するための手段であり、当該予備精製したガスを低温液により冷却して上記少なくとも１種の汚染物のうちの少なくとも一部分を凝縮、凝固、又は溶解もしくは分解する手段、
上記蒸留区画から窒素を富化した蒸気製品の流れを抜き出すための手段、及び
上記蒸留区画から窒素の減少した液の流れを抜き出すための手段、
を含む窒素富化蒸気製品製造装置。
【請求項１９】
前記予備精製装置が少なくとも１つの膜からなる膜分離装置である、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記膜分離装置を前記汚染物の除去のために使用し、且つ前記汚染物が前記ガスの流れからの水、二酸化炭素、亜酸化窒素、炭化水素又はそれらの混合物である、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記膜分離装置を前記ガスの流れから酸素のうちの少なくとも一部分を排除するために使用して、それにより前記予備精製したガスを窒素に富ませる、請求項１９記載の装置。
【請求項２２】
前記膜分離装置が２以上の膜を有し、且つ当該膜分離装置を前記汚染物の除去のために使用し、当該汚染物が前記ガスの流れからの水、二酸化炭素、亜酸化窒素、炭化水素又はそれらの混合物である、請求項２１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に言って空気の低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ）蒸留のための方法に関し、詳しく言えば少なくとも窒素を富化した蒸気製品を製造するのに用いられるそのような方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
窒素は、最も重要な産業用ガスの一つである。プロセス又は取引先へ窒素を供給する普通の方法は、カスタマーステーションである。一般には、液体窒素が低温空気分離プラント又は液化装置から取引先の現場へタンクローリーで運搬され、タンクに貯蔵され、随意にポンプで所望の圧力まで昇圧され、そして周囲環境での気化器で気化される。このプロセスは熱力学的に非常に不効率である。ところが、設備機器は費用がかからず、且つ信頼性がある。
【０００３】
取引先の現場において窒素を製造するためのもう一つの普通の方法は、低温空気分離装置である。空気を精製して水、ＣＯ２、Ｎ２Ｏ、及びその他の低温蒸留塔で凍結しかねない汚染物を除去し、熱交換器で冷却してその低温飽和温度（それが大半の汚染物の除去後に液化し始める温度）に近づけ、そして低温蒸留塔で分離して窒素製品と酸素に富む製品とにする。冷却は戻りの製品流との熱交換により行う。このプロセスは熱力学的に非常に効率的であるが、設備機器は高価である。寒冷は、流れのうちの一つをタービンで等エントロピー膨張させることにより供給されるか、又はそれほどは費用のかからない別法として、液体窒素の注入により供給される。液体窒素の注入は、液体窒素を現場まで運搬し、そして液体窒素をタンクに貯蔵することを必要とする。通常、補助的な設備としてカスタマーステーションが必要とされる。
【０００４】
「低温飽和（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）」とは、冷却するとガスの一部が液体に変わるときのそのガスの状態を指す。この液体は、低温飽和したガス中に含有されている主成分を含む。これは、得られた液体が蒸気中に含有されている少量成分及び／又は不純物を含む周囲温度飽和とは異なる。
【０００５】
「低温液体」とは、−１１０°Ｆ（−７９℃）未満の温度として定義される「低温」で普通に存在する液体のことを指す。
【０００６】
米国特許第６２０２４２２号明細書（Ｂｒｕｇｅｒｏｌｌｅ）には、ガスタービンと合体した空気分離装置が開示されている。この米国特許明細書は、液体窒素をポンプで塔の上部へ送り込み、ガスタービン圧縮機からの空気を精製して、低温蒸留塔において凍結しかねない水、ＣＯ２、及びその他の汚染物を除去する窒素洗浄塔を開示している。精製された空気はその低温飽和温度に近い温度まで冷却され、次いで塔の底部へ導入される。ガスタービン圧縮機からの空気は比較的高い圧力にあり、これが精製装置の費用を低下させる。気体窒素製品は塔の上部から回収され、原料空気流との熱交換で加温され、そしてその後ガスタービンで使用される。
【０００７】
米国特許第６２７６１７１号明細書（Ｂｒｕｇｅｒｏｌｌｅ）及び国際公開第００／６０２９４号パンフレット（Ｂｒｕｇｅｒｏｌｌｅ）には、空気分離装置と合体された窒素洗浄塔が開示されている。塔への空気は別の圧縮機からやってくることができる。低温蒸留塔で凍結しかねない水、ＣＯ２及びそのほかの汚染物を除去することにより空気を精製し、そして精製した空気は別個の熱交換器での窒素製品との熱交換で冷却される。この装置と方法の目的は、１）空気分離装置の酸素及び窒素の生産量を増加させること、そして２）空気分離装置と窒素洗浄塔とをお互いどうし独立に運転できるようにすること、である。例えば、空気分離装置が停止すると、窒素洗浄塔への液体窒素はタンクからやってくる。酸素に富む液を別のタンクに貯蔵して、空気分離装置が復帰して稼動するときにそれへ戻すことができる。別々に分かれた熱交換器、別々に分かれた圧縮機、及び別々に分かれた空気精製装置が、課されたこの仕事を達成する助けとなる。この方法は、先に検討した熱力学的に効率的な低温空気分離法を変形したものである。
【０００８】
窒素洗浄塔のような空気分離装置に供給する空気を精製するのに産業界で普通に使用される方法は数多い。一つはモレキュラーシーブ又は活性アルミナ吸着装置であり、これは熱交換器内で凍結しかねない水、ＣＯ２、Ｎ２Ｏ及びその他の汚染物を吸着する。それは再生のために低圧のガス流を必要とする。もう一つの方法は逆転熱交換器、又は再生器である。汚染物は、流入してくる空気を１以上の低温蒸気製品と熱交換することにより周囲温度近くから低温飽和温度近くまで冷却する熱交換器において凍結する。一つの装置が運転中にあり、その間別のものは再生されている。熱交換器を備えたあるいは備えない吸着装置、あるいは逆転熱交換器は、費用がかかる。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許第６２０２４２２号明細書
【特許文献２】
米国特許第６２７６１７１号明細書
【特許文献３】
国際公開第００／６０２９４号パンフレット
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
窒素を富化した蒸気製品を生産するための改良方法を手に入れることが待望されている。
【００１１】
窒素を富化した蒸気製品の生産のためのより効率的方法を手に入れることが更に待望されている。
【００１２】
従来技術の方法の難点と不都合を克服する、窒素を富化した蒸気製品を生産するためのより効率的な改良方法を手に入れることが、やはり更に待望されている。
【００１３】
本発明は、窒素に富む液の供給原料から窒素を富化した蒸気製品を製造するための方法及び装置である。この方法にはいくつかの別態様があり、装置にもいくつかの別態様がある。
【００１４】
方法は、複数の工程を含み、そしてこの方法は精製装置と、蒸留の区画を有する蒸留塔とを使用する。第１の工程は、窒素に富む液の供給原料のうちの少なくとも一部分を第１の箇所で蒸留区画へ供給することである。第２の工程は、窒素と少なくとも１種の汚染物とを含有するガスの流れを精製装置へ供給することであり、そこでガスを低温液により冷却して、それにより当該少なくとも１種の汚染物のうちの少なくとも一部分を凝縮、凝固、又は溶解もしくは分解する。第３の工程は、精製装置からの低温ガスのうちの少なくとも一部分を第１の箇所より下の第２の箇所で蒸留区画へ最終的に供給することである。第４の工程は、蒸留区画から窒素を富化した蒸気製品の流れを抜き出すことである。第５の工程は、蒸留区画から窒素の減少した液の流れを抜き出すことである。
【００１５】
この方法の一つの態様では、低温液のうちの少なくとも一部分は窒素の減少した液の流れのうちの少なくとも一部分である。もう一つの態様では、精製装置は蒸留塔の内部に位置し、その一方別の態様では、精製装置は蒸留塔の外部に位置する。なお別の態様では、窒素を含有するガスは空気を含み、その一方別の態様では、窒素を含有するガスは大気空気の組成とは異なる組成を有する。
【００１６】
窒素に富む液の供給原料から窒素を富化した蒸気製品を製造するための装置は、複数の構成要素を含む。第１の構成要素は、窒素に富む液の供給原料を収容するための手段である。第２の構成要素は蒸留塔であり、当該蒸留塔の内部に蒸留区画を持つ。第３の構成要素は、流体を通じて蒸留塔と連絡する精製装置である。第４の構成要素は、窒素に富む液の供給原料のうちの少なくとも一部分を第１の箇所で蒸留区画へ供給するための手段である。第５の構成要素は、窒素と少なくとも１種の汚染物とを含有するガスの供給原料である。第６の構成要素はガスの供給原料の流れを精製装置へ最終的に供給するための手段であり、ガスはそこで低温液により冷却されて、上記の少なくとも１種の汚染物のうちの少なくとも一部分が凝縮し、凝固し、又は溶解もしくは分解する。第７の構成要素は、蒸留区画から窒素を富化した蒸気製品の流れを抜き出すための手段である。第８の構成要素は、蒸留区画から窒素の減少した液の流れを抜き出すための手段である。
【００１７】
この装置の一つの態様では、低温液のうちの少なくとも一部は窒素の減少した液の流れのうちの少なくとも一部分である。もう一つの態様では、精製装置は蒸留塔の内部に位置し、その一方別の態様では、精製装置は蒸留塔の外部に位置する。更に別の態様では、窒素を含有するガスは空気を含み、その一方別の態様では、窒素を含有するガスは大気空気の組成とは異なる組成を有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
一例として添付の図面を参照して、本発明を説明することにする。
【００１９】
図１は、本発明の一つの態様を示している。窒素含有ガス流１００を圧縮機１０２で圧縮する。この窒素含有ガス流は酸素も含有している。得られた圧縮流１０４は、後段冷却器又はチラー（図示せず）で冷却してもよい。この時点で存在するいずれの凝縮物も、相分離器（図示せず）で除去することができる。次いで、この流れ１０４を低温蒸留塔１４０の底部へ供給し、流れ１０４はそこで、蒸留塔の蒸留区画からの第１の窒素の減少した液の流れ１３０と直接接触して、この窒素の減少した流れの一部を気化させる。流れ１０４に存在している汚染物は精製装置１０６で少なくとも一部分が凝縮し、凝固し、又は溶解もしくは分解し、そしてこの精製装置は、個別に又は組み合わせて使われる、トレイ、ストラクチャード充填物（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ　ｐａｃｋｉｎｇ）、不規則充填物、蒸気スパージャー、スプレーノズル、スクリーン、ストレーナー、フィルター、又はデミスターを含むことができる構成部品を有するが、構成部品はそれらに限定はされない。精製装置はまた、蒸留塔底部での熱移動及び／又は物質移動を向上させることもあり、蒸留分離の一部を果たすこともある。貯蔵タンク１１０から抜き出した窒素に富む液体流１１２をポンプ１１４で高圧にしてから、蒸留塔１４０の塔頂部へ流れ１１６として導入する。窒素を富化した蒸気製品流１２０を蒸留塔の塔頂部から抜き出す。第２の窒素の減少した液を蒸留塔の底部から抜き出し、流れ１３２として廃棄する。この流れは窒素含有ガス流１０４に存在している汚染物のうちの少なくとも一部分を含有している。これらの汚染物は、水、ＣＯ２、Ｎ２Ｏ、そして炭化水素類を含むことができるが、これらに限定はされない。
【００２０】
蒸留塔１４０の蒸留区画において蒸留を行う主要な接触装置は、ストラクチャード充填物、不規則充填物、蒸留トレイ、蒸気と直接接触する液体スプレー、あるいはそのような装置の組み合わせを含むことができるが、接触装置はそれらに限定はされない。
【００２１】
蒸留塔１４０を運転していないときには、精製装置１０６と、蒸留塔の残りは、蒸留塔を通し圧縮機１０２からの窒素含有ガスを吹き込むことにより清浄にしあるいは除霜することができる。圧縮機後段冷却器（図示せず）をバイパスするのを利用して、窒素含有ガス流１０４の温度を制御してもよい。
【００２２】
任意的な気化器１１８を使用して、窒素に富む液体流１１２の少なくとも一部を直接気化させて窒素富化蒸気流１２０の気体製品の少なくとも一部を製造してもよい。この気化器を、蒸留塔１４０が運転していないとき、あるいは蒸留塔の製品を補足するために、使用することもできる。気化器のタイプには、周囲環境での気化器又は水浴気化器が含まれるが、これらに限定はされない。
【００２３】
図２は、本発明のもう一つの態様を示している。簡単にするため、図２では図１と変わりのない機器番号と流れ番号がそのまま使われている。圧縮した窒素含有ガス流１０４は、精製用の装置１０６を収容する容器２０８で蒸留塔１４０からの第１の窒素の減少した液体流１３０と接触する。その結果得られた精製蒸気流２１０を蒸留塔へ供給する。流れ２１０は流れ１０４よりも低温である。理想的には、流れ２１０はその低温飽和温度にある。第２の窒素の減少した液を流れ１３２で廃棄し、この流れは汚染物のうちの少なくとも一部分を含有している。流れ１３０は、必要ならポンプで送ってもよい。
【００２４】
容器２０８に集まる、あるいは精製装置１０６の構成部品に集まる汚染物は、連続的かあるいは定期的に除去することができる。これは、このユニットを運転からはずしてそれに圧縮機１０２からの窒素含有ガス又は別のガスを吹き込んで、あるいはそのほかの手段により、それを清浄にすることで行うことができる。２つの切り換え容器を使用してもよい。容器２０８はまた、蒸留塔１４０の内部に、好ましくは蒸留区画の下に、配置してもよい。
【００２５】
図３は、本発明の別の態様を示している。圧縮した窒素含有ガス流１０４を容器３０８内の精製装置１０６で、第１の窒素の減少した液体流１３０のうちの一部分である流れ３３４との間接熱交換により冷却する。流れ１０４の汚染物を少なくとも部分的に凝縮させ、あるいは凝固させる。その結果得られた精製された流れ３１０を蒸留塔１４０へ供給する。流れ１３０のうちの別の部分、流れ３３２は、廃棄する。流れ３３４は、少なくとも一部が気化して、蒸留塔１４０へ流れ３３６として戻される。流れ３３４が一部分だけ気化している場合には、液体部分３９０を廃棄してもよく、その一方蒸気部分は蒸留塔へ戻される。流れ１３０の全体を精製装置１０６を通して流し、次いで液体部分を廃棄し、そして蒸気部分を蒸留塔へ戻すことも可能である。これは、相分離器又はスタンドパイプ（図示せず）を使用することを必要とすることがある。
【００２６】
別の形態として、冷却用の流れ３３４は流れ１３０のうちの一部でなく、別の低温流体、例えば窒素に富む液体流１１６のうちの少なくとも一部分、であってもよい。その結果得られる窒素に富む蒸気は窒素富化蒸気製品流１２０と一種にすることができる。
【００２７】
図３に示すように、精製装置１０６は容器３０８内に収容される。この精製装置の伝熱面は単一の又は同心状のコイル、あるいはより複雑な熱交換器であることができる。それはまた、蒸気回収装置として産業界で知られている装置でもよい。精製装置のこのほかの構成部品には、個別に又は組み合わせて用いられる、スクリーン、ストレーナー、フィルター、又はデミスターが含まれるが、構成部品はそれらに限定はされない。容器３０８に又は精製装置１０６の構成部品に集まる汚染物は、連続的かあるいは定期的に除去することができる。これは、このユニットを運転からはずしてそれに圧縮機１０２からの窒素含有ガス又は別のガスを吹き込んで、あるいはそのほかの手段により、それを清浄にすることで行うことができる。２つの切り換え精製装置を使用してもよい。容器３０８はまた、蒸留塔１４０の内部に、好ましくは蒸留塔の蒸留区画の下に、配置してもよい。
【００２８】
図４は、本発明のもう一つの態様を示している。圧縮した窒素含有ガス流１０４は、予備精製器４０８を通り抜けてから蒸留塔１４０へ流れ４１０として導入される。一般的に、予備精製器４０８を使用して、流れ１０４に存在していることがある水の大部分を流れ４９０で除去することができる。予備精製器はまた、窒素含有ガス１０４中の酸素のうちの一部分を排除することにより流れ１０４を窒素に富ますのに使用してもよい。実際のところ、予備精製器は、水の除去器と窒素富化の両方のために使用することができる。そのような状況では、複数の予備精製器を使用することができる。その他の汚染物、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）及び炭化水素などは、蒸留塔１４０の内部に配置しても外部に配置してもよく先に説明したいずれのタイプのものでもよい精製装置１０６で一般に除去されるとは言え、当業者は、何らかの不純物（すなわち、水、Ｃ２Ｏ、Ｎ２Ｏ又は炭化水素）のうちの一部を、同時に原料を窒素に富ませ（酸素を排除）あるいは富ますことなく、除去／排除するのに予備精製器を使用できるということを認めよう。この場合、精製装置は、残りの汚染物を許容できるレベルまで除去することができる。使用する予備精製器のタイプには、膜分離ユニットあるいは吸着ユニットが含まれるが、予備精製器はこれらに限定はされない。膜分離ユニットは、単一の膜、あるいは直列又は並列に配置した同じタイプ又は異なるタイプの複数の膜を含む複合ユニットであると考えることができる。それは、１つの成分（すなわち、水、酸素）のうちの少なくとも一部分又は複数の成分のうちの少なくとも一部分を除去／排除することができる。
【００２９】
図５は、コンデンサーを備えた蒸留塔１４０を使用する本発明のもう一つの態様を示している。低温液体流５３４、蒸留塔１４０の蒸留区画で製造される第１の窒素の減少した液体流１３０のうちの一部分、を減圧し、そして蒸留区画の上部からの凝縮する蒸気との熱交換で少なくとも一部を気化させて流れ５３６を製造する。冷却の用をなすものとして、違う低温液を使用してもよい。凝縮は、蒸留塔の内部で又は別個の容器で行うことができる。凝縮液は、蒸留塔か、又は貯蔵タンク１１０のような貯蔵容器へ戻される。
【００３０】
使用するコンデンサーのタイプには、多管式熱交換器、プレート−フィン熱交換器、ろう付けされたコア、又はタンク内の蒸気を再凝縮させるのに使われるものと同様の単純な装置を含めることができるが、コンデンサーはこれらに限定はされない。それは、単一の又は同心状のコイルでよく、あるいはフィン付きのチューブでよい。
【００３１】
図６は、過冷却器６００を備えた蒸留塔１４０を使用する本発明のもう一つの態様を示している。低温液体流６３４、蒸留塔１４０の蒸留区画で製造される第１の窒素の減少した液体流１３０のうちの一部、を減圧し、そして過冷却器６００で少なくとも一部を気化させて流れ６３６を製造する。冷却の用をなすものとして、違う低温液も使用することができる。窒素に富む液体流１１６を過冷却器で流れ６３４との間接熱交換により過冷却してから、蒸留塔１４０へ導入する。使用する過冷却器のタイプには、多管式熱交換器、プレート−フィン熱交換器、あるいはろう付けされたコアを含めることができるが、過冷却器これらに限定はされない。
【００３２】
図７は、可能性のあるたくさんの動力回収オプションのうちの一つを含む本発明のもう一つの態様を示している。低温液体流７３４、蒸留塔１４０の蒸留区画で製造される第１の窒素の減少した液体流１３０のうちの一部分、をポンプ７３６でより高い圧力に昇圧し、第２の気化器７３８で気化及び加温し、そして膨張機７４０で膨張させて流れ７４２を製造する。窒素含有ガス流１０４を第２の圧縮機７０６で更に圧縮して、最終的に蒸留塔１４０へ導入される流れ７０８を製造する。ポンプ７３６は随意である。使用する気化器のタイプには、周囲環境での気化器又は水浴式の気化器を含めることができるが、気化器はこれらには限定されない。別の熱源を使用して、膨張機７４０への供給原料を更に予熱してもよい。膨張機から得られる動力は、発電機（図示せず）で少なくとも一部を回収してもよい。発電機を使用する場合、第２の圧縮機７０６は随意となる。膨張機７４０は第２の圧縮機７０６を直接駆動しても間接的に駆動してもよく、第２の圧縮機のための動力のうちの少なくとも一部を供給してもよい。
【００３３】
第２の圧縮機７０６は、圧縮機１０２の上流で使用してもよく、あるいは例えば低温又は高温の窒素富化蒸気製品流１２０を圧縮するといったような、他の任意の圧縮役務に使用してもよい。回収した動力はポンプを駆動するのに使用することもできる。動力は、プロセス内で任意の低温液を気化及び膨張させることにより発生させてもよい。
【００３４】
下記に示す注釈は、上で検討し図１〜７に例示した態様の全てに当てはまる。
【００３５】
窒素含有ガス流１００は、任意の供給源から持ってくることができ、それには大気空気、取引先の圧縮空気系、取引先の圧縮乾燥空気系、あるいは圧縮空気ボンベを含めることができるが、供給源はこれらに限定はされない。流れ１００は、大気空気とは組成を異にする窒素含有流でもよい。同様に、窒素に富む液体流１１２は任意の供給源から持ってくることができ、それには液体輸送トレーラーを含めることができるが、供給源はこれに限定はされない。窒素に富む液体流が蒸留塔１４０へ導入するのに十分な圧力にある場合には、ポンプ１１４は必要ない。
【００３６】
蒸留塔１４０は、既存の液体窒素気化装置に付加したものであってもよい。
【００３７】
窒素富化蒸気製品は低温で供給してもよく、あるいはそれは図面には示していない別の装置で所望の温度まで加温してもよい。窒素富化蒸気製品は、更に圧縮し又は膨張させてもよい。
【００３８】
一般に、窒素富化蒸気製品と窒素含有ガスとの間で熱を交換する必要はない。とは言え、低温の又は部分的に加温した窒素富化蒸気製品を使って窒素含有ガスを、汚染物が凍結しない温度まで冷やすことができる。図４に示したように、水の大部分を除去する場合には、温度をより下げることができる。
【００３９】
上で説明した装置の任意の組み合わせを使用することができる。例えば、圧縮した窒素含有ガス流１０４は、図４に示したような予備精製器４０８を通過してから、図３に示したような容器３０８へ導入してもよい。低温蒸留塔から得られる他の任意の製品、例えば窒素の減少した液の如きものを、廃棄するのに代えて別のプロセス又は装置で利用することができる。例えば、それを空気分離装置へ送り出すことができる。
【００４０】
【実施例】
表１には、図１に示した本発明の態様に該当する数値例が示されている。
【００４１】
【表１】
2004003836.tif 000003
【００４２】
この例は、上記の条件において、本発明の方法は、そうでなければ必要とされる製品を産出するために気化させなければならない窒素に富む液のおよそ２９％を節約する、ということを示している。
【００４３】
ここでは特定の具体的態様を参照して例示及び説明してはいるが、それにかかわらず本発明はここに示した細目に限定されるものではない。それよりも、特許請求の範囲に記載されるのと同等のものの範囲内で、且つ本発明の精神から逸脱することなしに、それらの細目に様々な変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの態様の概要図である。
【図２】本発明の第２の態様の概要図である。
【図３】本発明の第３の態様の概要図である。
【図４】本発明の第４の態様の概要図である。
【図５】本発明の第５の態様の概要図である。
【図６】本発明の第６の態様の概要図である。
【図７】本発明の第７の態様の概要図である。
【符号の説明】
１００…窒素含有ガス流
１０２…圧縮機
１０６…精製装置
１１０…窒素に富む液体貯蔵タンク
１４０…低温蒸留塔
２０８、３０８…精製装置収容容器
４０８…予備精製器
６００…過冷却器
７０６…第２の圧縮機
７４０…膨張機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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