Un método de producir un producto oxígeno a partir de una corriente (10) de alimentación que comprende oxígeno y nitrógeno,

comprendiendo dicho método:

Condensar parcialmente una primera parte (20) de la corriente (10) de alimentación y condensar una corriente constituida, al menos en parte, de una segunda parte (22) de la corriente de alimentación después de que la primera parte de la corriente de alimentación haya sido comprimida, la segunda parte de la corriente de alimentación haya sido comprimida hasta una mayor presión que la de la primera parte de la corriente de alimentación y la primera parte de la corriente de alimentación y la segunda parte de la corriente de alimentación se enfrían dentro de una zona (32) principal de intercambio de calor;

Introducir dicha primera parte (29) de la corriente de alimentación en una columna (36) de alta presión de un sistema de columnas de destilación;

Rectificar el líquido procedente de la condensación de la corriente constituida, al menos en parte, de la segunda corriente de alimentación en la columna (36) de alta presión y una columna (46) de baja presión del sistema de columnas de destilación;

Vaporizar parcialmente una primera corriente (90) de oxígeno líquido bruto compuesta principalmente de la corriente de cola (74) de la columna de oxígeno líquido bruto producida en la columna (36) de alta presión por medio del intercambio indirecto de calor con una corriente (76) rica en nitrógeno compuesta de la corriente de cabeza de la columna rica en nitrógeno producida en la columna (36) de alta presión, produciendo de este modo una corriente (80) que contiene nitrógeno líquido utilizada como reflujo para la columna (36) de alta presión y la columna (46) de baja presión;

Separar las fases de líquido y vapor de la primera corriente (90) de oxígeno líquido bruto después de que haya sido parcialmente vaporizada para formar una corriente (100) de vapor de oxígeno y una segunda corriente (98) de oxígeno líquido bruto;

Pasar una corriente que contiene oxígeno constituida, al menos en parte, por la segunda corriente de oxígeno líquido bruto, en intercambio de calor indirecto con la primera parte de la corriente de alimentación, para de este modo efectuar la condensación parcial de la primera parte de la corriente de alimentación y vaporizar, al menos parcialmente, la corriente que contiene oxígeno;

Introducir la corriente (100) de vapor de oxígeno y la corriente que contiene oxígeno, después de que haya sido al menos parcialmente vaporizada, en puntos sucesivamente más bajos en la columna (46) de baja presión; Producir la ebullición dentro de una porción de cola de la columna (46) de baja presión vaporizando al menos parcialmente una corriente de cola (106) de la columna de líquido rico en oxígeno por intercambio indirecto de calor con la corriente (48) constituida, al menos en parte, por una segunda parte (22) de la corriente (10) de alimentación, efectuando de este modo su condensación sustancial; y

Formar una corriente (118) de producto oxígeno a partir del líquido (114) residual o del vapor producido vaporizando al menos parcialmente la corriente de cola (106) de la columna de líquido rico en oxígeno.

Método y aparato para separar aire.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un método y a un aparato para separar una corriente que contiene oxígeno y nitrógeno, por ejemplo aire, utilizando una columna de alta presión y una de baja presión, en el que la ebullición en la columna de baja presión se produce en dos o más localizaciones. Más particularmente, la presente invención se refiere a un método tal en el que una porción del aire de alimentación se condensa sustancialmente para producir la ebullición en el fondo de la columna de baja presión, otra porción del aire, que se alimenta a baja presión, proporciona ebullición en la columna de baja presión por encima de la producida por la porción del aire alimentado para producir la ebullición del fondo y al menos ambas corrientes de alimentación de aire se destilan, al menos en parte, en la columna de alta presión.

Antecedentes de la invención

En recientes desarrollos relacionados con la generación de energía eléctrica se usa oxígeno en la gasificación del carbón y en la combustión del combustible oxigenado. Típicamente, el oxígeno se genera en una planta de separación de aire por rectificación criogénica de aire. La planta de separación de aire requiere que el aire sea comprimido y, por lo tanto, es deseable que tal gasto de energía sea tan pequeño como sea posible para maximizar la cantidad de energía eléctrica que está disponible para usos fuera de la planta.

Las plantas de separación criogénica del aire emplean típicamente una columna de alta presión y una columna de baja presión. El aire de entrada se comprime e introduce en la columna de alta presión. El aire de alimentación es rectificado para producir una corriente de cabeza y una corriente de la cola de la columna de oxígeno líquido bruto. La corriente de cola de oxígeno líquido bruto de la columna se refina adicionalmente en la columna de baja presión para producir un líquido rico en oxígeno que se lleva a ebullición condensando en la columna de alta presión la corriente de cabeza rica en nitrógeno. La condensación de la corriente de cabeza rica en nitrógeno produce líquido rico en nitrógeno que se usa para mantener en reflujo tanto la columna de alta presión como la columna de baja presión. Parte del líquido rico en nitrógeno puede separarse como producto.

Dado tal enlace térmico entre la columna de alta presión y la columna de baja presión, la presión operacional de la columna de alta presión tiene que ajustarse para que el líquido rico en oxígeno sea capaz de condensar el vapor rico en nitrógeno de la columna de alta presión. Dicho esto, la energía real consumida depende fuertemente de la eficacia con la que se introduce el flujo energía/vapor en las secciones inferiores de la columna de baja presión en las cuales el nitrógeno se extrae del líquido rico en oxígeno que desciende. En la producción de oxígeno de baja pureza, que sería de uso en ciclos de gasificación y combustión de carbón oxigenado, la eficacia de la sección de agotamiento del nitrógeno está lejos de la ideal dando lugar a ineficacias y, por lo tanto, a una oportunidad de reducir el consumo energético en la separación de aire.

En una unidad convencional de dos columnas, el aire de alimentación se comprime dentro de un intervalo relativamente fijo. La columna de alta presión y la columna de baja presión están térmicamente acopladas tal que el nitrógeno de la corriente de cabeza de la columna de alta presión hace que la corriente de cola de la columna de alta presión entre en ebullición.

Por el documento JP-A-0896961 se conoce un método de producir un producto oxígeno a partir de una corriente de alimentación que comprende oxígeno y nitrógeno, comprendiendo dicho método:

- Enfriar una primera parte de la corriente de alimentación dentro de una zona principal de intercambio de calor;

- Enfriar una segunda parte de la corriente de alimentación dentro de una zona principal de intercambio de calor, comprimir la segunda parte enfriada de la corriente de alimentación hasta una presión mayor que la de la primera parte, enfriar parcialmente la segunda parte comprimida de la corriente de alimentación dentro de la zona principal de intercambio de calor, expandir la segunda parte comprimida de la corriente de alimentación e introducirla en una columna de baja presión de un sistema de columnas de destilación;

- Introducir dicha primera parte de la corriente de alimentación en una columna de alta presión del sistema de columnas de destilación;

- Vaporizar parcialmente una primera corriente de oxígeno líquido bruto compuesta principalmente de la corriente de cola de la columna de oxígeno líquido bruto producida en la columna de alta presión a través de un intercambio de calor indirecto con un una corriente rica en nitrógeno compuesta de la corriente de cabeza de la columna rica en nitrógeno producida en la columna de alta presión, produciendo de este modo una corriente que contiene nitrógeno líquido utilizada como reflujo para la columna de alta presión y la columna de baja presión;

- Separar las fases de líquido y vapor de la primera corriente de oxígeno líquido bruto después de haber sido parcialmente vaporizada para formar una corriente de vapor de oxígeno bruto y una segunda corriente de oxígeno líquido bruto;

- Introducir la corriente de vapor de oxígeno bruto y la corriente que contiene oxígeno en la columna de baja presión;

- Producir la ebullición dentro de una porción de la corriente de cola de la columna de baja presión vaporizando al menos parcialmente la corriente de cola de la columna de líquido rico en oxígeno producida dentro de la columna de baja presión por intercambio de calor indirecto con la corriente constituida, al menos en parte, de la segunda parte de la corriente de alimentación, efectuando de este modo una condensación sustancial de la misma; y

- Formar una corriente de producto oxígeno a partir de líquido o de vapor residual, producida vaporizando al menos parcialmente la corriente de cola de líquido rico en oxígeno de la columna.

La patente de EE.UU. nº 5.551.258 describe un método de separación de aire que produce oxígeno de baja pureza en el que la corriente de cabeza de la columna de alta presión y la base de la columna de baja presión están eficazmente desacopladas. En una realización, el aire es comprimido sucesivamente a mayores presiones para producir una corriente de aire de alta presión y una corriente de aire de baja presión. La corriente de aire de alta presión hace entrar en ebullición a la corriente de cola de la columna de baja presión y la corriente de la columna de baja presión hace que entre en ebullición una localización intermedia de la sección de agotamiento de nitrógeno de la columna de baja presión. Ambas corrientes son por lo tanto licuadas o, por lo menos, sustancialmente condensadas e introducidas en la columna de alta presión para su rectificación. Una corriente de oxígeno líquido bruto de la columna de alta presión es subenfriada y luego parcialmente vaporizada condensando parte del reflujo requerido para la columna de alta presión. El oxígeno líquido bruto vaporizado resultante se separa en fases y las fases de líquido y de vapor se introducen en porciones sucesivamente superiores de la columna de baja presión más que en la sección de agotamiento de nitrógeno.

Como puede apreciarse, los calderines intermedios presentes en la columna de baja presión representan un gasto porque la columna de baja presión tiene que ser necesariamente fabricada más alta para acomodar los calderines. Adicionalmente, añadir el oxígeno líquido bruto directamente en las porciones superiores de la columna de baja presión no aumenta la eficiencia de la sección de agotamiento de nitrógeno. De hecho, por medio de esta introducción directa se incurre en un mezclado adicional irreversiblemente.

Como se tratará, la presente invención proporciona un método y un aparato para la producción de oxígeno de baja pureza, el cual es menos caro de fabricar que por la técnica anterior y además mejora la eficiencia de la sección de agotamiento de la columna de baja presión.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un método para producir un producto oxígeno a partir de una corriente de alimentación que comprende... [Seguir leyendo]

1. Un método de producir un producto oxígeno a partir de una corriente (10) de alimentación que comprende oxígeno y nitrógeno, comprendiendo dicho método:

Condensar parcialmente una primera parte (20) de la corriente (10) de alimentación y condensar una corriente constituida, al menos en parte, de una segunda parte (22) de la corriente de alimentación después de que la primera parte de la corriente de alimentación haya sido comprimida, la segunda parte de la corriente de alimentación haya sido comprimida hasta una mayor presión que la de la primera parte de la corriente de alimentación y la primera parte de la corriente de alimentación y la segunda parte de la corriente de alimentación se enfrían dentro de una zona (32) principal de intercambio de calor;

Introducir dicha primera parte (29) de la corriente de alimentación en una columna (36) de alta presión de un sistema de columnas de destilación;

Rectificar el líquido procedente de la condensación de la corriente constituida, al menos en parte, de la segunda corriente de alimentación en la columna (36) de alta presión y una columna (46) de baja presión del sistema de columnas de destilación;

Vaporizar parcialmente una primera corriente (90) de oxígeno líquido bruto compuesta principalmente de la corriente de cola (74) de la columna de oxígeno líquido bruto producida en la columna (36) de alta presión por medio del intercambio indirecto de calor con una corriente (76) rica en nitrógeno compuesta de la corriente de cabeza de la columna rica en nitrógeno producida en la columna (36) de alta presión, produciendo de este modo una corriente (80) que contiene nitrógeno líquido utilizada como reflujo para la columna (36) de alta presión y la columna (46) de baja presión;

Separar las fases de líquido y vapor de la primera corriente (90) de oxígeno líquido bruto después de que haya sido parcialmente vaporizada para formar una corriente (100) de vapor de oxígeno y una segunda corriente (98) de oxígeno líquido bruto;

Pasar una corriente que contiene oxígeno constituida, al menos en parte, por la segunda corriente de oxígeno líquido bruto, en intercambio de calor indirecto con la primera parte de la corriente de alimentación, para de este modo efectuar la condensación parcial de la primera parte de la corriente de alimentación y vaporizar, al menos parcialmente, la corriente que contiene oxígeno;

Introducir la corriente (100) de vapor de oxígeno y la corriente que contiene oxígeno, después de que haya sido al menos parcialmente vaporizada, en puntos sucesivamente más bajos en la columna (46) de baja presión;

Producir la ebullición dentro de una porción de cola de la columna (46) de baja presión vaporizando al menos parcialmente una corriente de cola (106) de la columna de líquido rico en oxígeno por intercambio indirecto de calor con la corriente (48) constituida, al menos en parte, por una segunda parte (22) de la corriente (10) de alimentación, efectuando de este modo su condensación sustancial; y

Formar una corriente (118) de producto oxígeno a partir del líquido (114) residual o del vapor producido vaporizando al menos parcialmente la corriente de cola (106) de la columna de líquido rico en oxígeno.

2. El método según la reivindicación 1, en el que:

Una corriente (102) de líquido que contiene oxígeno y nitrógeno se retira de la columna (46) de baja presión en un punto de introducción de la corriente (100) de vapor de oxígeno bruto; y

La corriente (102) de líquido que contiene oxígeno y nitrógeno se combina con la segunda corriente (98) de oxígeno líquido bruto para formar la corriente (104) que contiene oxígeno.

3. El método según la reivindicación 1, en el que:

La corriente (114) de producto oxígeno se bombea y vaporiza dentro de la zona (32) principal de intercambio de calor;

La primera parte (20) de la corriente (10) de alimentación se comprime hasta una primera presión y la segunda parte (22) de la corriente (10) de alimentación se comprime hasta una segunda presión mayor que la primera presión;

Una tercera parte (23) de la corriente (10) de alimentación se comprime adicionalmente hasta una tercera presión, mayor que la segunda presión, y se introduce en la zona (32) principal de intercambio de calor para efectuar la vaporización de la corriente (114) de producto oxígeno después de que haya sido bombeada;

Una primera porción (40) de la tercera parte (23) de la corriente (10) de alimentación se retira de la zona (32) principal de intercambio de calor después de que haya sido parcialmente enfriada y expandida dentro del dispositivo de turboexpansión (42) para producir una corriente (44) de escape que a su vez se introduce en la columna (46) de baja presión;

Una segunda porción (38) de la tercera parte (23) de la corriente (10) de alimentación se enfría y licúa completamente dentro de la zona (32) principal de intercambio de calor, se expande hasta una segunda presión y se combina con la segunda parte (22) de la corriente (10) de alimentación.

4. El método según la reivindicación 1 ó 3, en el que:

La corriente de cola (106) de la columna de líquido rico en oxígeno se vaporiza parcialmente dentro de un intercambiador de calor (50) localizado fuera de la columna (46) de baja presión;

El vapor (112) generado por ebullición se separa del líquido residual (110) contenido en la corriente de cola

(106) de la columna de líquido rico en oxígeno después de que haya sido parcialmente vaporizada;

Se introduce una corriente (112) de vapor generado por ebullición en la región de cola de la columna (46) de baja presión para producir la ebullición; y

Se utiliza una corriente (114) del líquido residual (110) como la corriente (118) de producto oxígeno.

5. El método según la reivindicación 3, en el que:

La corriente (80) que contiene nitrógeno líquido se divide en una primera parte (82) y una segunda parte (84) ;

La primera parte (82) de la corriente (80) que contiene nitrógeno líquido hace que refluya la columna (46) de baja presión y la segunda parte (84) de la corriente (80) que contiene nitrógeno líquido hace que refluya la columna (36) de alta presión;

Una corriente (120) de producto nitrógeno compuesta de una corriente de cabeza de la columna que contiene nitrógeno de la columna (46) de baja presión subenfría la primera parte (82) de la corriente (80) que contiene nitrógeno líquido, la primera corriente (90) de cola de la columna de oxígeno líquido bruto y la corriente (48) constituida, al menos en parte, por la segunda parte (22) de la corriente (10) de alimentación después de que haya sido condensada por medio de intercambio de calor indirecto con la misma;

La corriente (48) constituida, al menos en parte, por la segunda parte (22) de la corriente (10) de alimentación después de que haya sido subenfriada, se divide en una primera (54) y en una segunda (56) corrientes subsidiarias;

Cada una de la primera corriente de cola (90) de la columna de oxígeno líquido bruto, la segunda parte (84) de la corriente (80) que contiene nitrógeno líquido y la primera (54) y segunda (56) corrientes subsidiarias son expandidas;

La primera (54) y segunda (56) corrientes subsidiarias se introducen, respectivamente, en la columna (36) de alta presión y en la columna (46) de baja presión; y

La corriente (120) de producto nitrógeno se introduce en la zona (32) principal de intercambio de calor y se calienta completamente.

6. El método según la reivindicación 3, en el que la primera parte (20) de la corriente (10) de alimentación y la segunda parte (22) de la corriente de alimentación se comprimen hasta la primera presión y la segunda presión, respectivamente, por:

Compresión de la corriente (10) de alimentación en un primer compresor (12) y purificación de la corriente de alimentación de los contaminantes de mayor punto de ebullición;

División de la corriente (10) de alimentación, después de que haya sido purificada, en la primera parte (20) de la corriente de alimentación y la segunda parte (22) de la corriente de alimentación; y

Compresión de la segunda parte (22) de la corriente de alimentación en un segundo compresor (24) .

7. El método según la reivindicación 3, en el que la primera parte (20) de la corriente (10) de alimentación, la segunda parte (22) de la corriente de alimentación y la tercera parte (23) de la corriente de alimentación se comprimen hasta la primera presión, la segunda presión y la tercera presión, respectivamente, por:

Compresión de la corriente (10) de alimentación en un primer compresor (12) y purificación de la corriente de alimentación de los contaminantes de mayor punto de ebullición;

División de la corriente (10) de alimentación, después de que haya sido purificada, en la primera parte (20) de la corriente de alimentación, la segunda parte (22) de la corriente de alimentación y la tercera parte (23) de la corriente de alimentación;

Compresión de la segunda parte (22) de la corriente de alimentación en un segundo compresor (24) , y

Compresión de la tercera parte (23) de la corriente de alimentación en un tercer compresor (26) .

8. Un aparato (1) para producir un producto oxígeno a partir de una corriente (10) de alimentación que comprende oxígeno y nitrógeno, comprendiendo dicho aparato:

Un primer compresor (12) para comprimir una primera parte (20) de la corriente (10) de alimentación hasta una primera presión y un segundo compresor (24) para comprimir una segunda parte (22) de la corriente de alimentación hasta una segunda presión, siendo la segunda presión mayor que la primera presión;

Una zona (32) principal de intercambio de calor en comunicación por flujo con el primer compresor (12) y el segundo compresor (24) , configurada para enfriar la primera parte (20) de la corriente de alimentación y la segunda parte (22) de la corriente (10) de alimentación por medio de intercambio de calor indirecto con las corrientes (114, 120) de retorno producidas por rectificación criogénica del aire y que incluyen una corriente

(114) de producto oxígeno compuesta del producto oxígeno;

Un primer intercambiador de calor (34) interpuesto entre la zona (32) principal de intercambio de calor y una columna (36) de alta presión de un sistema de columnas de destilación que comprende la columna (36) de alta presión y una columna (46) de baja presión, el primer intercambiador de calor (34) configurado para condensar parcialmente la primera parte (20) de la corriente (10) de alimentación por medio de intercambio de calor indirecto con una corriente (104) que contiene oxígeno formada, al menos en parte, a partir de una segunda corriente (98) de oxígeno líquido bruto, para de este modo vaporizar, al menos parcialmente, la corriente (104) que contiene oxígeno, estando el primer intercambiador de calor (34) conectado a la columna (36) de alta presión para introducir la primera parte (20) de la corriente (10) de alimentación después de que haya sido parcialmente condensada dentro del primer intercambiador de calor (34) en la columna (36) de alta presión;

Un segundo intercambiador de calor (50) en comunicación por flujo con la zona (32) principal de intercambio de calor y la columna (46) de baja presión del sistema de columnas de destilación y configurado para condensar una corriente (48) constituida, al menos en parte, por la segunda parte (22) de la corriente (10) de alimentación por medio de intercambio de calor indirecto con una corriente de cola (106) de la columna de líquido rico en oxígeno compuesta de una corriente de cola líquido rico en oxígeno de la columna producida en la columna (46) de baja presión, para de este modo vaporizar, al menos parcialmente, la corriente de cola (106) de la columna de líquido rico en oxígeno;

El segundo intercambiador de calor (50) en comunicación por flujo con la columna (36) de alta presión y la columna (46) de baja presión para introducir una primera (54) y una segunda (56) porción de la corriente (48) constituida, al menos en parte, por la segunda parte (22) de la corriente (10) de alimentación, después de la condensación en el intercambiador de calor (5) , en la columna (36) de alta presión y la columna (46) de baja presión, respectivamente, para de este modo rectificar el líquido resultante a partir de su condensación sustancial;

Un tercer intercambiador de calor (78) conectado a la columna (36) de destilación de alta presión y configurado para vaporizar parcialmente una primera corriente (90) de oxígeno líquido bruto, compuesta principalmente de la corriente de cola (74) de oxígeno líquido bruto de la columna producida en la columna (36) de alta presión por medio de intercambio indirecto de calor con una corriente (76) rica en nitrógeno compuesta de la corriente de cabeza de la columna rica en nitrógeno producida en la columna (36) de alta presión, produciendo de este modo una corriente (80) que contiene nitrógeno líquido;

El tercer intercambiador de calor (78) también en comunicación por flujo tanto con la columna (36) de alta presión como con la columna (46) de baja presión, para que la columna (46) de baja presión sea mantenida a reflujo con una primera parte (82) de la corriente (80) que contiene nitrógeno líquido y la columna (36) de alta presión sea mantenida a reflujo con una segunda parte (84) de la corriente (80) que contiene nitrógeno líquido;

Un separador de fases (96) conectado al tercer intercambiador de calor (78) para separar las fases de líquido y de vapor de la primera corriente (90) de oxígeno líquido bruto después de que haya sido parcialmente vaporizada para formar una corriente (100) de vapor de oxígeno bruto y la segunda corriente (98) de oxígeno líquido bruto;

El separador de fases (96) y el primer intercambiador de calor (34) también están conectados con la columna

(46) de baja presión del sistema de columnas de destilación tal que la corriente (100) de vapor de oxígeno bruto y la corriente (104) que contiene oxígeno, después de que haya sido parcialmente vaporizada, se introducen en puntos sucesivamente inferiores en la columna (46) de baja presión; y

El segundo intercambiador de calor (50) también está en comunicación por flujo con la columna (46) de baja presión tal que se produce la generación de vapor por ebullición dentro de una porción de cola de la columna

(46) de baja presión por medio de la vaporización, al menos parcial, de una corriente de cola (106) de la columna de líquido rico en oxígeno, y en comunicación por flujo con la zona (32) principal de intercambio de

calor tal que se forma la corriente (118) de producto oxígeno a partir del líquido o del vapor residual producidos por la vaporización, al menos parcial, de la corriente de cola (106) de la columna de líquido rico en oxígeno y se introduce en la zona (32) principal de intercambio de calor.

9. El aparato según la reivindicación 8, que comprende:

Un primer conducto conectado con la columna (46) de baja presión tal que se retire una corriente (102) que contiene oxígeno y nitrógeno de la columna (46) de baja presión en un punto de introducción de la corriente

(100) de vapor de oxígeno bruto; y

Un segundo conducto conectado entre el separador de fases (96) y el primer intercambiador de calor (34) y conectado al primer conducto tal que la corriente (102) que contiene oxígeno y nitrógeno se combine con la segunda corriente (98) de oxígeno líquido bruto aguas arriba del primer intercambiador de calor (34) para formar la corriente (104) que contiene oxígeno.

10. El aparato según la reivindicación 8, en el que:

El separador de fases (96) es un primer separador de fases;

Un segundo separador de fases (108) está conectado al segundo intercambiador de calor (50) para separar el vapor generado por ebullición del líquido residual (110) contenido en la corriente de cola (106) de la columna de líquido rico en oxígeno después de que haya sido parcialmente vaporizada;

El segundo separador de fases (108) está conectado a la región de cola de la columna (46) de baja presión para que una corriente (112) de vapor generado por ebullición se introduzca en la región de cola de la columna

(46) de baja presión para producir la ebullición; y

El segundo separador de fases (108) está también en comunicación por flujo con la zona (32) principal de intercambio de calor para introducir una corriente (114) del líquido residual (110) en la zona (32) principal de intercambio de calor, para de este modo formar la corriente (118) de producto oxígeno.

11. El aparato según la reivindicación 8, en el que:

Una bomba (116) está posicionada para presurizar la corriente (114) de producto oxígeno, estando la bomba

(116) conectada a la zona (32) principal de intercambio de calor para que la corriente (114) de producto oxígeno, después de haber sido presurizada, se vaporice dentro de la zona (32) principal de intercambio de calor;

Un tercer compresor (26) está conectado a la zona (32) principal de intercambio de calor para comprimir una tercera parte (23) de la corriente (10) de alimentación a una tercera presión, mayor que la segunda presión, para efectuar la vaporización de la corriente (114) de producto oxígeno después de que haya sido bombeada;

La zona (32) principal de intercambio de calor está configurada tal que una primera porción (40) de la tercera parte (23) de la corriente (10) de alimentación sea descargada desde la zona (32) principal de intercambio de calor después de que haya sido parcialmente enfriada;

Un dispositivo de expansión (42) está conectado a la zona (32) principal de intercambio de calor para que la primera porción (40) de la tercera parte (23) de la corriente (10) de alimentación se expanda, para de este modo producir una corriente (44) de escape, estando el dispositivo de expansión (42) también conectado a la columna

(46) de baja presión para que la corriente (44) de escape, sea introducida en la columna (46) de baja presión;

La zona (32) principal de intercambio de calor está también configurada tal que una segunda porción (38) de la tercera parte (23) de la corriente (10) de alimentación se enfría y licúa completamente dentro de la zona (32) principal de intercambio de calor, y

Un dispositivo de expansión (124) está conectado a la zona (32) principal de intercambio de calor y en comunicación por flujo con el segundo intercambiador de calor (50) tal que la segunda porción (38) de la tercera parte (23) de la corriente (10) de alimentación se expanda hasta la segunda presión y se combine con la segunda parte (22) de la corriente (10) de alimentación aguas arriba del segundo intercambiador de calor (24) .

12. El aparato según la reivindicación 11, en el que:

El separador de fases (96) es un primer separador de fases;

Un segundo separador de fases (108) está conectado al segundo intercambiador de calor (50) para separar el vapor generado por ebullición del líquido residual (110) contenido en la corriente de cola (106) de la columna de líquido rico en oxígeno después de que haya sido parcialmente vaporizada;

El segundo separador de fases (108) está conectado a la región de cola de la columna (46) de baja presión para que una corriente (112) de vapor generado por ebullición se introduzca en la región de cola de la columna

(46) de baja presión para producir la ebullición; y

El segundo separador de fases (108) está también en comunicación por flujo con la zona (32) principal de intercambio de calor para introducir una corriente (114) del líquido residual (110) en la zona (32) principal de intercambio de calor, para de este modo formar la corriente (118) de producto oxígeno.

13. El aparato según la reivindicación 11, en el que:

Una unidad de subenfriamiento (52, 86, 92) está conectada a la porción superior de la columna (46) de baja presión, el segundo intercambiador de calor (50) , la columna (36) de alta presión y el tercer intercambiador de calor (78) y está configurada tal que una corriente (120) de producto nitrógeno compuesta de una corriente de cabeza de la columna que contiene nitrógeno de la columna (46) de baja presión subenfríe la primera parte (82) de la corriente (80) de líquido que contiene nitrógeno, la primera corriente (90) de cola de la columna de oxígeno líquido bruto y la corriente (48) constituida, al menos en parte, por la segunda parte (22) de la corriente

(10) de alimentación después de que haya sido condensada;

La unidad de subenfriamiento (52, 86, 92) también está en comunicación en flujo con las columnas de alta y baja presión (36, 46) tal que la corriente (48) constituida, al menos en parte, por la segunda parte (22) de la corriente (10) de alimentación después de que haya sido subenfriada, se divida en una primera (54) y una segunda (56) corrientes subsidiarias y se introduzcan en las columnas de alta y baja presión (36, 46) ;

Una primera (58) y una segunda (60) válvulas de expansión están interpuestas entre la unidad de subenfriamiento (52, 86, 92) y las columnas de alta y baja presión (36, 46) para expandir la primera (54) y la segunda (56) corrientes subsidiarias hasta la presión de la columna de alta presión y la presión de la columna de baja presión; y

La unidad de subenfriamiento (52, 86, 92) también está conectada a la zona (32) principal de intercambio de calor tal que la corriente (120) de producto nitrógeno se introduzca en la zona (32) principal de intercambio de calor y se caliente completamente.

14. El aparato según la reivindicación 8, en el que:

Una unidad de purificación (18) está conectada al primer compresor (12) para purificar la corriente (10) de alimentación de los contaminantes de mayor punto de ebullición; y

El segundo compresor (24) está conectado a la unidad de purificación (18) tal que la corriente (10) de alimentación, después de que haya sido purificada, se divida en la primera parte (20) de la corriente de alimentación y la segunda parte (22) de la corriente de alimentación se comprime en el segundo compresor (24) .

15. El aparato según la reivindicación 11, en el que el tercer compresor (26) también está conectado con la unidad de purificación (18) tal que la corriente (10) de alimentación, después de que haya sido purificada, también se divide en la tercera parte (23) de la corriente de alimentación y la tercera parte de la corriente de alimentación se comprime en el tercer compresor (26) .