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KR100335045B1 - 산소와질소를생성하기위한극저온정류방법및장치 - Google Patents

산소와질소를생성하기위한극저온정류방법및장치 Download PDF

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KR100335045B1
KR100335045B1 KR1019970030545A KR19970030545A KR100335045B1 KR 100335045 B1 KR100335045 B1 KR 100335045B1 KR 1019970030545 A KR1019970030545 A KR 1019970030545A KR 19970030545 A KR19970030545 A KR 19970030545A KR 100335045 B1 KR100335045 B1 KR 100335045B1
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프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 고압 칼럼으로 부터의 케틀 액체 칼럼 처리용 산소 농후 액체를 처리하고 그리고 상기 고압 칼럼의 상단 아래로 부터 취해진 유체에 의해 재비등된 케틀 액체 칼럼을 사용하는 산소 및 질소를 생성하는 저온 정류 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

Description

산소와 질소를 생성하기 위한 극저온 정류 방법 및 장치
본 발명은 공급 공기의 극저온 정류, 특히 산소와 질소를 생성하기 위한 공급 공기의 극저온 정류에 관한 것이다.
공급 공기의 극저온 정류는 전형적으로 초기 분리가 고압 칼럼에서 수행되고 최종 분리가 저압 칼럼에서 수행되는 이중 칼럼 장치를 사용하여 수행된다. 생성물은 주변 압력보다 약간 더 높은 압력의 저압 칼럼에서 생성된다.
일부 실례에서 산소 및 질소 생성물 한가지 또는 두가지를 생성하는데는 상승된 압력이 요구된다. 특히 질소가 상승된 압력의 장치로부터 회수될 때, 칼럼을 효과적으로 조작할 수 있도록 하는 충분한 환류가 없을 수도 있다.
이에 따라서, 본 발명의 목적은 생성물중 하나 또는 두가지 모두를 상승된 압력에서 생성할 때에도 효과적으로 조작될 수 있는 산소 및 질소를 생성하기 위한 극저온 정류 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 및 다른 목적은 본 발명에 의해 달성되며, 당업자에게 명백하게 될 것이다. 그중 한 관점은 다음과 같다.
본 발명의 일면은
A) 공급 공기를 고압 칼럼으로 통과시키고 고압 칼럼내에서 공급 공기를 극저온 정류에 의해 산소 농후 케틀 액체와 질소 농후 상단 유체로 분리하는 단계,
B) 산소 농후 케틀 액체를 케틀 액체 칼럼으로 통과시키고 케틀 액체 칼럼내에서 극저온 정류에 의해 중간 증기와 중간 바닥 액체를 생성하는 단계,
C) 고압 칼럼의 상단 아래로부터 취해진 증기 스트림을 중간 바닥 액체와 간접 열교환하도록 통과시켜서 고압 액체를 생성하고 고압 액체를 고압 칼럼으로 통과시키는 단계,
D) 케틀 액체 칼럼의 유체를 저압 칼럼으로 통과시키고 저압 칼럼내에서 극 저온 정류에 의해 질소 농후 유체와 산소 농후 유체를 생성하는 단계,
E) 일부 또는 전부의 산소 농후 유체를 산소 생성물로서 회수하고 한가지 이상의 중간 증기, 질소 농후 상단 유체 및 질소 농후 유체의 일부 또는 전부를 질소생성물로서 회수하는 단계를 포함하는 산소 및 질소를 생성하기 위한 극저온 정류방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일면은
A) 제 1 칼럼, 제 2 칼럼 및 공급 공기를 상기 제 1 칼럼으로 통과시키는 수단,
B) 바닥 리보일러(reboiler)를 갖춘 케틀 액체 칼럼 및 제 1 칼럼의 하부의 유체를 케틀 액체 칼럼으로 통과시키는 수단,
C) 제 1 칼럼의 상단 아래의 유체를 케틀 액체 칼럼 바닥 리보일러로 통과시키는 수단 및 케틀 액체 칼럼 바닥 리보일러의 유체를 제 1 칼럼으로 통과시키는 수단,
D) 케틀 액체 칼럼의 유체를 제 2 칼럼으로 통과시키는 수단, 및
E) 제 2 칼럼의 하부로부터 유체를 회수하는 수단과, 하나 이상의 제 1 칼럼, 제 2 칼럼 및 케틀 액체 칼럼의 상부로부터 유체를 회수하는 수단을 포함하는 극저온 정류 장치를 제공한다.
본원에서 사용된 바와 같은, 용어 ' 트레이(tray) '는 필수적인 평형 단이 아닌 접촉 단을 의미하며, 하나의 트레이와 동일한 값의 분리 용량을 갖는 패킹(packing)과 같은 다른 접촉 장치를 의미할 수도 있다.
본원에서 사용된 바와 같은, 용어 ' 평형 단 '은 100% 효율을 갖는 트레이 또는 하나의 이론적 평판(HETP)과 동일한 값의 충진 구성 높이와 같이, 증기 액체 접촉 단을 의미한다.
본원에서 사용되는, 용어 ' 공급 공기 '는 주변 공기와 같은 주로 산소 및 질소를 포함하는 혼합물을 의미한다.
본원에서 사용되는, 용어 ' 칼럼 '은 증류 또는 분별 증류 칼럼 또는 구역, 예컨데, 접촉 칼럼 또는 구역을 의미하는 것으로서, 예를들어, 칼럼내에 설치된 일련의 수직 이격된 트레이 또는 평판상에서 또는 구조화된 또는 불규칙 패킹(packing)과 같은 패킹 요소 상에 증기 및 액체 상을 접촉시킴에 의해 액체 및 증기 상을 역류 접촉시켜 액체 혼합물을 분리한다. 증류칼럼의 더 상세한 내용에 대해서는 문헌[Chemical Engineer's Handbook, fifth edition, edited by R.H. Perry and C.H.Chilton, McGraw-Hill Book Company, New York, Section 13, the Continuous Distillation Process]을 참조한다. 용어 '이중칼럼'은 저압 압력 칼럼의 하부 부분과 열 교환하게 되는 상부 부분을 갖는 고압 칼럼을 의미한다. 이중 칼럼의 더 상세한 내용은 문헌[Ruheman, "The Separation of Gases"; Oxford University Press, 1949, Chapter VII; Commercial Air Separation]에 기술되어 있다.
증기 및 액체 접촉 분리 공정은 성분에 대한 증기압차에 의존한다. 높은 증기압(또는 높은 휘발성 또는 저비점)을 갖는 성분은 증기상에서 농축되는 경향이 있고 낮은 증기압(또는 낮은 휘발성 또는 고비점)을 갖는 성분은 액체상으로 농축되게 하는 경향 있다. 부분 응축은 증기 혼합물을 냉각시켜서 휘발성 성분(s)을 증기상으로 농축시키고 이에 따라 비 휘발성 성분(s)은 액체상으로 농축시키는데 사용될 수 있는 분리공정이다. 정류 또는 연속 증류는 증기 및 액체 상의 역류 처리에 의해 수득되는 것과 같이 연속적 부분 증발 및 응축을 조합한 분리공정이다.
증기 및 액체 상의 역류 접촉은 일반적으로 단열이고 상들 사이에 일체식(단계식) 또는 시차식(연속식) 접촉을 들 수 있다. 혼합물을 분리하기 위해 정류의 원리를 사용하는 분리 공정 장치는 정류 칼럼, 증류 칼럼 또는 분별 증류 칼럼으로 교체하여 사용할 수 있다. 극저온 정류는 150도 켈빈 온도(K) 이하의 온도에서 부분적으로 또는 전체적으로 수행되는 정류 공정이다.
본원에서 사용되는, 용어 ' 간접 열 교환 ' 은 유체들간의 어떠한 물리적 접촉이나 상호혼합 없이 2개의 유체 스트림이 열교환하게 하는 것을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 ' 리보일러 '는 칼럼 액체로부터 칼럼 상류 증기를 생성하는 열 교환 장치를 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 ' 터보팽창 ' 및 ' 터보팽창기 '는 터어빈을 통과하는 고압 가스의 흐름이 가스의 압력과 온도를 감소시켜서 냉각을 생성하도록 하는 방법 및 장치를 각각 의미한다.
본원에서 사용되는, 용어 ' 상부' 및 ' 하부'는 각각 칼럼의 중간 지점에 대해 상부 및 하부의 구역들을 의미한다.
본원에서 사용되는, 용어 ' 바닥부'는 칼럼과 관련하여 볼 때 물질 전달이 이루어지는 칼럼 내부 예컨데, 트레이 또는 패킹 아래의 칼럼 구역을 의미한다.
본원에서 사용되는, 용어 ' 바닥 리보일러'는 칼럼 바닥의 액체를 비등시키는 리보일러를 의미한다. 바닥 리보일러는 칼럼의 내부 또는 외부에 위치될 수도 있다.
본원에서 사용되는, 용어 ' 중간 리보일러 '는 칼럼 바닥의 액체를 비등시키는 리보일러를 의미한다. 중간 리보일러는 칼럼의 내부 또는 외부에 위치될 수도 있다.
본원에서 사용되는, 용어 ' 상단 '은 칼럼과 관련하여 볼 때 물질 전달이 이루어지는 칼럼의 내부 예컨데, 트레이 또는 패킹 위의 칼럼 구역을 의미한다.
본원에서 사용되는, 용어 ' 케틀 액체 칼럼 '은 다른 칼럼의 하부, 바람직하게는 바닥으로부터 취해진 유체를 처리하는 칼럼을 의미한다.
도 1 은 본 발명의 하나의 바람직한 실시예를 도시한 개략도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 고압 칼럼 11 : 케틀(kettle) 액체 칼럼
12 : 저압 칼럼 16, 17 : 열 교환기
19 : 터보 팽창기 20, 22, 24 : 압축기
23 : 정제기 25 : 냉각기
30 : 공급 공기 32, 34 : 압축된 공급 공기
본 발명은 상승된 압력에서 생성물을 효과적으로 생성할 수 있도록 하는 추가의 액체 환류(liquid reflux)를 생성하는 케틀 액체 칼럼을 사용한다. 케틀 액체 칼럼은 고압 칼럼의 상단 아래로부터 취해진 유체에 의해 구동된다. 이러한 유체는 고압 칼럼의 상단에서의 유체보다 높은 산소 농도 및 온도를 갖는다. 더 높은 온도의 유체는 케틀 액체 칼럼의 바닥에서의 온도가 저압 칼럼의 바닥에서의 온도를 초과하게 한다. 또한, 보다 높은 온도의 유체는 고압 유체에 대해 유동이 증가되게 하여 케틀 액체 칼럼 내에서 증기를 위로 흘려보내고 액체를 아래로 흘려보내게 된다. 이것은 종래의 시스템과 비교하여 환류 액체의 생성을 증가시켜서 생성물 회수를 개선시키고 생성물 질소의 평균 압력을 증가시킨다.
본 발명은 도면을 참조로 더 상세하게 설명될 것이다. 상기 도면을 참조로, 공급 공기(30)는 일반적으로 압축기(22)를 통과함에 의해 절대 평방인치 당 65 내지 325 파운드 압력(psia)으로 압축된다. 압축된 공급 공기(32)는 정제기(23)를통과하여 이산화탄소 및 수증기와 같은 고비점의 불순물이 제거되어 공기가 세척되고 이 세척된 압축 공급 공기가 고압 칼럼으로 통과된다. 도면에 예시된 것은 단지 일부의 세척된 압축 공급 공기가 고압 칼럼으로 통과되는 바람직한 실시예이다. 다시 도면을 참조하면, 세척되고, 압축된 공급 공기(34)는 3개 부분(36, 38, 및 44)으로 나누어진다. 공급 공기(34)의 60퍼센트 이상, 일반적으로 약 60 내지 75.5%를 포함하는 제 1 부분(36)은 환류 스트림과 간접 열 교환함에 의해 주 열 교환기(17)를 통과하여 냉각된다. 이렇게 생성된 공급 공기 스트림(60)은 일반적으로 60 내지 320psia의 압력에서 조작되는 제 1 또는 고압 칼럼(10)으로 통과한다.
제 2 공급 공기 부분(38)이 사용될 때는, 일반적으로 스트림(34)의 24 내지 34퍼센트를 포함한다. 상승된 압력의 산소 생성물을 원하는 경우 이 스트림은 압축된 액체 산소를 기화시키기 위해 사용된다. 스트림(38)은 압축기(24)를 통과함에 의해 일반적으로 75 내지 2500psia, 바람직하게는 125 내지 1300psia의 압력으로 압축되며 이에 따라 가압된 스트림(40)이 냉각기(25)를 통과함에 의해 인접한 주변 온도로 냉각된다. 이렇게 생성된 스트림(42)은 응축이 일어나게 하는 주 열교환기 (17)를 통과한다. 이렇게 생성된 액체는 스트림(64)으로 하나 이상의 칼럼또는 도면에 예시된 바와 같이 본 발명을 실시하면서 사용되는 3개의 모든 칼럼으로 통과되지만, 케틀 액체 칼럼에 공급되는 스트림(64)의 부분은 선택적이다. 제 1 액체 부분(70)은 열 교환기(16)를 부분적으로 교차함에 의해 약간 냉각되고, 밸브(164)를 통과하고 스트림(72)으로서 제 2 또는 저압 칼럼(12)으로 통과된다. 칼럼(12)은 또한 고압 칼럼(10)을 구비한 이중 냉각 칼럼 장치의 저압 칼럼이고 고압칼럼(10)보다 낮은 압력, 일반적으로 약 16 내지 125 psia의 압력에서 조작된다.
나머지 스트림(64)은 고압 칼럼(10)으로 통과되며 선택적으로는 고압 및 저압 칼럼 사이의 압력에서 일반적으로 약 35 내지 230psia의 압력에서 조작되는 케틀 액체 칼럼(11)으로 통과된다. 도면을 참조로, 액체 스트림(64)의 선택적 일부분은(68)은 밸브(161)를 통해 케틀 액체 칼럼(11)으로 통과되고 액체 스트림(64)의 부분(66)은 밸브(160)를 통해 고압 칼럼(10)으로 통과된다.
제 3 공급 공기 부분(44)이 사용될 때는 일반적으로 공급 공기 스트림(34)의 약 0.5 내지 6퍼센트를 포함한다. 스트림(44)은 압축기(20)를 통과함에 의해 일반적으로 약 100 내지 550psia의 압력으로 압축된다. 이에따라 압축된 스트림(46)은 냉각기(21)를 통해 인접해 있는 주변 온도로 냉각되고 이에따른 스트림(48)은 주 열 교환기(17)를 부분적으로 가로지름에 의해 냉각된다. 이렇게 생성된 스트림(50)은 냉각을 생성하도록 터보팽창기(19)를 통해 터보팽창되고 이에따라 터보팽창된 스트림(52)은 저압 칼럼(12)으로 통과된다. 터보팽창기(19)에 의해 생성된 에너지는 샤프트(26)에 의해 압축기(20)를 구동시키는데 사용된다.
고압 칼럼(10)에서 칼럼내로 통과되는 공급 공기는 극저온 정류에 의해 산소 농후 케틀 액체 및 질소 농후 상단 유체로 분리된다. 질소 농후 상단 유체는 고압 칼럼(10)의 상단으로부터 증기 스트림(110)으로서 회수된다. 필요하다면, 도면에 예시된 바와 같이, 이 스트림(110)의 일부분(120)은 주 열 교환기(17)를 통과하여 가온되고 일반적으로 97몰% 이상의 질소 농도를 갖는 생성물 고압 질소(122)로서 회수된다. 필요에 따라, 스트림(120)의 일부분은 주 열교환기(17)를 부분적으로가로지른 후 회수하고, 터보팽창하여 냉각을 생성하고, 칼럼으로 복귀될 수도 있다.
질소 농후 상단 유체 스트림(110)의 나머지를 포함하는 스트림(112)은 저압 칼럼 바닥(12)의 바닥 리보일러(13)로 통과되며 여기서 비등되는 저압 칼럼 바닥 액체와 간접 열 교환함에 의해 응축된다. 이에따라 응축된 질소 농후 상단 유체(114)는 환류로서 저압 칼럼(12)과 고압 칼럼(10) 양쪽으로 통과된다. 스트림(114)의 제 1 부분(94)은 열 교환기(16)를 부분적으로 가로지름에 의해 약간 냉각되고, 밸브(166)를 통해 팽창되고, 그리고 스트림(96)으로서 저압 칼럼(12)의 상부 부분으로 통과한다. 스트림(114)의 제 2 부분(116)은 고압 칼럼(10)의 상부 부분으로 통과된다. 필요하다면, 액체 질소 농후 상단 유체(114)의 일부분이 또한 환류로서 케틀 액체 칼럼(11)의 상부 부분으로 통과될 수도 있다.
일반적으로 29 내지 42 몰% 범위의 산소 농도를 갖는 산소 농후 케틀 액체는 고압 칼럼(10)의 하부로부터 스트림(80)으로 회수되고, 열 교환기(16)를 부분적으로 가로지름에 의해 약간 냉각되고, 밸브(162)를 통과함에 의해 압력이 감소되어 스트림(82)으로서 케틀 액체 칼럼(11)으로 통과된다.
케틀 액체 칼럼(11)내에서, 칼럼으로의 공급물은 극저온 정류에 의해 중간 증기 및 중간 바닥 액체로 분리된다. 일반적으로 38 내지 51몰%의 산소 농도를 갖는 중간 바닥 액체는 밸브(163)를 통과한 스트림(83)으로 케틀 액체 칼럼(11)의 하부로부터 회수된후 스트림(84)으로서 저압 칼럼(12)으로 통과된다. 97몰% 이상의 질소 농도를 갖는 중간 증기는 스트림(100)으로서 케틀 액체 칼럼(11)의 상부로부터 회수되고 저압 칼럼(12)의 중간 리보일러(15)로 통과된다. 이에따른 질소 함유 액체(102)는 환류로서 케틀 액체 칼럼(11)의 상부로 통과되는 스트림(104)과, 열 교환기(16)를 부분적으로 가로지름에 의해 약간 냉각되는 스트림(106)으로 나누어지고, 밸브(165)를 통해 팽창되고 추가의 환류 스트림(108)으로서 저압 칼럼(12)의 상부 부분으로 통과된다. 필요하다면, 중간 증기(100)의 일부분은 질소 증기 생성물로서 회수될 수도 있다.
케틀 액체 칼럼(11)은 고압 칼럼(10)의 상단 아래로부터 취해진 고압 증기 스트림(90)에 의해 구동된다. 스트림(90)은 질소 농후 상단 유체의 농도를 초과하고 일반적으로 0.5 내지 8 몰%의 산소 농도를 갖는다. 스트림(90)은 고압 칼럼(10)의 상단 아래에서, 1 내지 15의 평형 단, 바람직하게는 4 내지 15의 평형단의 한지점으로부터 취해진다. 케틀 액체 칼럼 바닥 리보일러로 통과된 스트림이 이 범위에 의해 규정된 최적 지점보다 높은 지점에서 취해지는 경우, 필수적으로 부가되는 환류가 생성되지 않을 수도 있고, 이 범위 아래로부터 취해지는 경우에는, 생성물 회수율이 손상된다. 스트림(90)이 케틀 액체 칼럼(11)의 바닥 리보일러(14)로 통과되며, 이것은 케틀 액체 칼럼 바닥 액체와 간접 열 교환함에 의해 응축된다. 이에따른 액체 스트림(92)은 스트림(90)이 고압 칼럼(10)으로부터 회수되는 수준과 동일한 수준 또는 수준 위의 지점에서 고압 칼럼(10)으로 다시 통과된다.
스트림(90)이 저압 칼럼(12)의 바닥을 재비등시키는 질소 농후 상단 유체보다 높은 산소 농도 및 높은 온도를 갖기 때문에, 스트림(90)에 의해 재비등되는 케틀 액체 칼럼(11)의 바닥이 저압 칼럼(12)의 바닥보다 일반적으로 0.5 내지 2.0° K의 높은 온도를 갖는다. 이러한 보다 높은 온도는 스트림(90)의 유동을 증가시키고 케틀 액체 칼럼(11)에서는 증기로 이루어진 상류와 하류를 생성시킨다. 차례로 이것은 칼럼(11)으로부터 회수된 중간 증기의 유동을 증가시키며 이 칼럼(11)은 스트림(108)으로서 저압 칼럼(12)으로 통과될 수 있는 추가 환류의 생성을 증가시킨다. 이 추가 환류는 생성물 회수율을 증가시키거나 질소 농후 상단 유체 또는 중간 증기를 유동시키는 능력을 증가시키거나 시스템의 압력을 증가시키면서 압축힘을 비축하게 한다.
저압 칼럼(12)내에서 칼럼으로의 다양한 공급물은 극저온 정류에 의해 질소 농후 유체 및 산소 농후 유체로 분리된다. 일반적으로 70 내지 99.5 몰%의 범위, 바람직하게는 80 내지 98 몰%내의 산소 농도를 갖는 산소 농후 유체는 스트림(130)으로서 저압 칼럼(12)의 하부로부터 회수되고 산소 생성물로서 회수된다. 필요에 따라, 도면에 예시된 바와 같이, 스트림(130)은 일반적으로 압력이 증가하는데 펌프(18)를 통과함에 의해 30 내지 2000 psia, 바람직하게는 50 내지 1300 psia 의 압력으로 증가될수도 있다. 이어서 가압된 스트림(132)은 주 열 교환기(17)를 통과함에 의해 증기화되고 산소 생성물 스트림(134)으로서 회수된다.
일반적으로 97 몰% 이상의 질소 농도를 갖는 질소 농후 유체는 스트림(140)으로서 저압 칼럼(12)의 상부로부터 회수되고, 열 교환기(16) 및 주 열 교환기(17)를 통과함에 의해 데워지고 스트림(144)으로서 시스템으로부터 회수된다. 필요에 따라, 일부 또는 모든 스트림(144)은 저압 질소 생성물로서 회수될수도 있다. 필요하다면, 스트림(140)의 일부분은 주 열 교환기(17)을 부분적으로 가로지른 후에 회수될수도 있고 냉각을 생성하도록 터보팽창된다. 이어서 이렇게 터보팽창된 스트림은 주 열 교환기(17)를 통과할 수도 있으며, 여기서 냉각물이 간접 열 교환함에 의해 유입되는 공급 스트림으로 통과된다.
본 발명을 실시함에 있어서, 당업자는 환류가 부족한 칼럼 조건에 직면하지 않고서, 특히 상승된 온도에서 산소 및 질소 생성물을 효과적으로 생성할 수 있다. 본 발명은 바람직한 실시예를 참조로 상세하게 설명하였지만, 당업자는 본 발명의 청구범위의 사상내의 다른 실시예를 인식할수 있을 것이다. 예를들어, 케틀 액체 칼럼으로 부터의 중간 증기는 저압 칼럼의 유체보다는 케틀 칼럼의 유체와 간접 열 교환함에 의해 응축될수도 있다.
본 발명에 따라, 생성물 중 한가지 또는 두가지 모두를 상승된 압력에서 생성할 때라도 효과적으로 조작할 수 있는 산소 및 질소를 생성 할 수 있는 극저온 정류 방법 및 장치를 제공하게 된다.

Claims (6)

  1. 산소(134)와 질소(122, 144)를 생성하기 위한 극저온 정류 방법으로서,
    A) 공급 공기(60, 66)를 고압 칼럼(10)으로 통과시키고 고압 칼럼내의 공급 공기를 극저온 정류에 의해 산소 농후 케틀(kettle) 액체(80)와 질소 농후 상단 유체(110)로 분리하는 단계;
    B) 산소 농후 케틀 액체(80)를 케틀 액체 칼럼(11)으로 통과시켜 케틀 액체 칼럼내에서 극저온 정류에 의해 중간 증기와 중간 바닥 액체를 생성하는 단계;
    C) 고압 칼럼(10)의 상단 아래로부터 취해진 증기 스트림(90)을 중간 바닥액체와 간접 열교환하도록 통과시켜서 고압 액체(92)를 생성시키고 고압 액체를 고압 칼럼으로 통과시키는 단계;
    D) 케틀 액체 칼럼(11)의 상부의 중간 증기(100)를 방출시키고 응축시켜서 생성된 액체(102, 108)를 저압 칼럼(12)으로 통과시키고 저압 칼럼내에서 극저온 정류에 의해 질소 농후 유체(140)와 산소 농후 유체(130)를 생성시키는 단계; 및
    E) 일부 또는 전부의 산소 농후 유체(130)를 산소 생성물(134)로서 회수하고, 한가지 이상의 중간 증기(100), 질소 농후 상단 유체(110) 및 질소 농후 유체 (140)중 일부 또는 전부를 질소 생성물(122, 144)로서 회수하는 단계를 포함하며,
    단계 C)에서, 증기 스트림(90)이 고압 칼럼(10)의 상단 아래의 1 내지 15의 평형단으로부터 취해지고, 고압 액체(92)가 증기 스트림(90)이 취해지는 수준 또는 그보다 높은 수준으로 고압 칼럼(10)을 통과함을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 중간 증기(100)가 케틀 액체 칼럼(11)의 상부로부터 방출되고 응축된 후, 이에 따라 생성된 액체(102, 104)가 케틀 액체 칼럼으로 통과됨을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 중간 증기(100)가 저압 칼럼(12)과 케틀 액체 칼럼(11)중 하나 이상으로부터의 유체와 간접 열 교환에 의해 응축됨을 특징으로 하는 방법.
  4. 산소와 질소를 생성하기 위한 극저온 정류 장치로서,
    A) 고압 칼럼(10), 저압 칼럼(12) 및 공급 공기(60, 66)를 고압 칼럼으로 통과시키는 수단;
    B) 바닥 리보일러(14)를 갖춘 케틀 액체 칼럼(11) 및 고압 칼럼(10)의 하부로부터 산소 농후 케틀 액체(80)를 케틀 액체 칼럼으로 통과시키는 수단;
    C) 고압 칼럼(10)의 상단 아래로부터 증기(90)를 케틀 액체 칼럼 바닥 리보일러(14)로 통과시키는 수단 및 고압 액체(92)를 케틀 액체 칼럼 바닥 리보일러로 부터 고압 칼럼으로 통과시키는 수단;
    D) 케틀 액체 칼럼(11)의 상부로부터 유체를 저압 칼럼(12)으로 통과시키는 수단; 및
    E)저압 칼럼(12)의 하부로부터 산소 농후 유체(130, 134)를 회수하는 수단 및 하나 이상의 고압 칼럼(10), 저압 칼럼(12) 및 케틀 액체 칼럼(11)의 상부로부터 질소 생성물 (110, 122, 140, 144)을 회수하는 수단을 포함하며,
    고압 칼럼(10) 상단 아래로부터의 증기(90)를 케틀 액체 칼럼 바닥 리보일러(14)로 통과시키는 수단이 고압 칼럼의 상단 아래의 1 내지 15의 평형단 수준에서 고압 칼럼과 연통하고, 케틀 액체 칼럼 바닥 리보일러(14)로부터의 고압 액체(92)를 고압 칼럼(10)으로 통과시키는 수단이 고압 칼럼의 증기(90)가 케틀 액체 칼럼 바닥 리보일러로 통과되는 수준 또는 그보다 높은 수준으로 고압 칼럼과 연통함을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 케틀 액체 칼럼의 하부로부터의 중간 바닥 액체(83)를 저압 칼럼(12)으로 통과시키는 수단을 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 4항에 있어서, 저압 칼럼(12)용 중간 리보일러(15), 케틀 액체 칼럼(11) 상부로부터의 중간 증기(100)를 중간 리보일러로 통과시키는 수단, 및 중간 리보일러로부터의 액체(102, 108)를 저압 칼럼(12)의 상부로 통과시키는 수단을 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
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