CN114041034B - 空气分离装置及空气分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的空气分离装置用于在低温下蒸馏空气，具备：高压塔，用于将高压原料空气分离成高压氮气和高压富氧液态空气；低压塔，用于将高压富氧液态空气分离成低压氮气、低压液态氧和富氩液态氧；氩塔，用于将压力高于低压塔压力的富氩液态氧分离成氩气和中压液态氧；第一间接换热器，用于对氩气和低压液态氧进行换热；第二间接换热器，用于对高压氮气和中压液态氧进行换热；第一气液分离室，用于对由第一间接换热器气化的低压氧气和未气化的低压液态氧进行分离；第二气液分离室，用于对由第二间接换热器气化的中压氧气和未气化的中压液态氧进行分离；第一路径，用于连通低压塔的气相部和第二气液分离室的气相部；第二路径，用于连通低压塔的液相部和第二气液分离室；位于第一路径的第一开闭机构；和位于第二路径的第二开闭机构。

Description

空气分离装置及空气分离方法
技术领域
本发明涉及一种空气分离装置及空气分离方法。
背景技术
作为工业制备氧、氮、氩的方法，大多采用所谓的空气液化分离方法，该空气液化分离方法以空气为原料并使之液化，通过沸点差对其组成成分进行蒸馏分离。
图10是表示现有的空气分离装置的大致结构的系统图。如图10所示，现有的空气分离装置200具备空气压缩机211、空气预冷器212、空气提纯器213、空气升压机214、空气升压机后冷却器215、主换热器216、高压塔217、低压塔218、氩塔219、过冷器223、送出液态氧泵P204、配置在氩塔219的顶部的氩塔冷凝器H201、主冷凝器H202及涡轮机224。
在此，在专利文献1中记载有现有的三塔式空气分离装置的结构及空气分离方法(空气分离装置的运转方法)。即，在现有的空气分离装置200中，首先启动高压塔217和低压塔218来产生富氩氧。接着，通过将富氩氧导入到氩塔219进行蒸馏，从而去除氧成分来提取氩。
然而，在现有的空气分离装置200中存在如下问题：由于低压塔218和氩塔219以相同的压力运转，并且在氩塔冷凝器H201中通过与氩气的间接换热进行气化而得到且之后供给到低压塔218的气体流体的氧浓度不能超过40％左右，因此低压塔218的精馏条件变差，难以分离氩。即，如果提高在氩塔冷凝器H201中气化且供给到低压塔的气体流体的氧浓度，则能够改善低压塔218的精馏条件，但在氩塔冷凝器H201中气化的气体流体的饱和温度高于氩气的饱和温度，无法进行间接换热。
另外，专利文献2公开了三塔式空气分离装置的结构及空气分离方法(空气分离装置的运转方法)(以下，称为高性能三塔式工艺)，该三塔式空气分离装置具备低压塔、以高于低压塔的压力运转的氩塔及以高于氩塔的压力运转的高压塔，该空气分离方法利用氩塔的氩气来使低压塔的液态氧气化。就专利文献2所记载的空气分离装置及利用该空气分离装置的空气分离方法而言，氩塔以高于低压塔的压力运转，通过在氩塔冷凝器中与氩气的间接换热而能够将氧气供给到低压塔，因此在改善低压塔的精馏条件且容易分离氩这一点上很有用。
专利文献1：日本专利公开第2000-039257号公报
专利文献2：日本专利第6155515号公报
在启动专利文献2所记载的空气分离装置时，与现有的空气分离装置200同样，需要在低压塔中产生富氩氧，并将该富氩氧导入到氩塔进行蒸馏。然而，专利文献2所记载的空气分离装置与现有的空气分离装置200不同，在高压塔与低压塔之间配置有氩塔，低压塔和高压塔不通过间接换热器进行热集成(heat integration)。因此，如现有的空气分离装置200那样，存在如下问题：难以首先启动高压塔和低压塔后，接着启动氩塔。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，其课题是提供一种容易启动的空气分离装置及空气分离方法。
本发明具有以下结构。
[1]一种空气分离装置，具备：
高压塔，用于将高压的原料空气在低温下进行蒸馏，分离成高压氮气和高压富氧液态空气；
低压塔，用于将所述高压富氧液态空气在低温下进行蒸馏，分离成低压氮气、低压液态氧和富氩液态氧；
氩塔，用于将压力高于所述低压塔的压力的所述富氩液态氧在低温下进行蒸馏，分离成氩气和中压液态氧；
第一间接换热器，用于对所述氩气和所述低压液态氧进行间接换热，使所述氩气液化以生成液态氩，并且使所述低压液态氧气化以生成低压氧气；
第二间接换热器，用于对所述高压氮气和所述中压液态氧进行间接换热，使所述高压氮气液化以生成高压液态氮，并且使所述中压液态氧气化以生成中压氧气；
第一气液分离室，用于将由所述第一间接换热器气化的低压氧气和未气化的低压液态氧分离成气相和液相；
第二气液分离室，用于将由所述第二间接换热器气化的中压氧气和未气化的中压液态氧分离成气相和液相；
第一路径，用于连通所述低压塔的气相部和所述第二气液分离室的气相部；
第二路径，用于连通所述低压塔的液相部和所述第二气液分离室；
位于所述第一路径的第一开闭机构；和
位于所述第二路径的第二开闭机构。
[2]根据前项[1]所述的空气分离装置，其中，所述第一开闭机构具有开度调整功能。
[3]根据前项[1]或[2]所述的空气分离装置，具备：第三路径，用于连通所述氩塔的气相部和所述第二气液分离室的气相部；和第三开闭机构，位于所述第三路径且具有开度调整功能。
[4]根据前项[3]所述的空气分离装置，其中，所述氩塔由串联连接的第一氩塔和第二氩塔构造，所述第二氩塔为所述第二气液分离室，所述第三路径位于所述第一氩塔与所述第二氩塔之间。
[5]根据前项[1]至[4]中任一项所述的空气分离装置，具备：第四路径，用于连通所述低压塔的气相部和所述第一气液分离室的气相部；和第四开闭机构，位于所述第四路径且具有开度调整功能。
[6]一种空气分离方法，使用前项[1]至[5]中任一项所述的空气分离装置，在所述空气分离装置的启动时，对包含氧、氮及氩的原料空气进行压缩、预冷、提纯及冷却，生成高压的原料空气；在所述高压塔中，将所述原料空气在低温下进行蒸馏，分离成高压氮气和高压富氧液态空气；在所述低压塔中，将所述高压富氧液态空气在低温下进行蒸馏，分离成低压氮气、低压液态氧和富氩液态氧；将所述低压液态氧导入到所述第二间接换热器，对所述高压氮气和所述低压液态氧进行间接换热，使所述高压氮气液化以生成高压液态氮，使所述低压液态氧气化以生成低压氧气，并且将所述低压氧气导入到所述低压塔的气相部。
[7]一种空气分离方法，使用前项[1]至[5]中任一项所述的空气分离装置，在所述空气分离装置的启动时，对包含氧、氮及氩的原料空气进行压缩、预冷、提纯及冷却，生成高压的原料空气；在所述高压塔中，将所述原料空气在低温下进行蒸馏，分离成高压氮气和高压富氧液态空气；在所述低压塔中，将所述高压富氧液态空气在低温下进行蒸馏，分离成低压氮气、低压液态氧和富氩液态氧；将对所述低压液态氧进行加压而得到的中压液态氧导入到所述第二间接换热器，对所述高压氮气和所述中压液态氧进行间接换热，使所述高压氮气液化以生成高压液态氮，使所述中压液态氧气化以生成中压氧气，在将所述中压氧气进行减压之后导入所述低压塔的气相部。
[8]根据前项[6]或[7]所述的空气分离方法，在得到所需供给量的所述富氩液态氧之后进行稳态运转，所述稳态运转包括：高压分离工序，将所述原料空气在低温下进行蒸馏，分离成所述高压氮气和所述高压富氧液态空气；低压分离工序，将所述高压富氧液态空气在低温下进行蒸馏，分离成所述低压氮气、所述低压液态氧和所述富氩液态氧；氩分离工序，在将所述富氩液态氧加压成比所述低压分离工序的压力高的压力之后在低温下进行蒸馏，分离成氩气和中压液态氧；第一间接换热工序，对所述氩气和所述低压液态氧进行间接换热，使所述氩气液化以生成液态氩，使所述低压液态氧气化以生成低压氧气；和第二间接换热工序，对所述高压氮气和所述中压液态氧进行间接换热，使所述高压氮气液化以生成高压液态氮，使所述中压液态氧气化以生成中压氧气。
[9]根据前项[8]所述的空气分离方法，其中，所述稳态运转包括：产品导出工序，将一部分所述氩气、在所述第一间接换热工序中未液化的一部分氩气及一部分所述液态氩中的至少一种氩作为产品抽出。
本发明的空气分离装置及空气分离方法容易进行启动。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的空气分离装置结构的一例的系统图。
图2是表示本发明的第一实施方式的空气分离装置的变形例的系统图。
图3是表示本发明的第一实施方式的空气分离装置的变形例的系统图。
图4是表示本发明的第一实施方式的空气分离装置的变形例的系统图。
图5是表示本发明的第一实施方式的空气分离装置的变形例的系统图。
图6是表示本发明的第一实施方式的空气分离装置的变形例的系统图。
图7是表示本发明的第二实施方式的空气分离装置结构的一例的系统图。
图8是表示本发明的第二实施方式的空气分离装置的变形例的系统图。
图9是表示本发明的第二实施方式的空气分离装置的变形例的系统图。
图10是表示现有的空气分离装置结构的系统图。
具体实施方式
下面，使用附图对作为应用本发明的一实施方式的空气分离装置结构及使用该空气分离装置的空气分离方法一并进行详细说明。此外，为了便于理解特征，在以下说明中使用的附图中为了方便起见有时候放大表示特征部分，各结构要素的尺寸比率等并不一定与实际相同。另外，各结构要素的布局有时与实际不同，例如，在图1中低压塔18及氩塔19与高压塔17同样有时也设置于地平面。
在本发明中，“线路”是指能够供流体在内侧空间中流动的流路。线路包括供给线路、导入线路、导出线路、排出线路、回收线路等。线路也可以包括一个以上的分支线和汇合线。线路由金属制或树脂制的一个以上的管道构造。
另外，在线路中流动的流体包括一种气体(gas)、两种以上的混合气体(gas)、一种液体、两种以上的混合液体及它们的混合流体。
阀门包括开闭阀、减压阀、流量调整阀等。
<第一实施方式>
图1是表示本发明的第一实施方式的空气分离装置结构的一例的系统图。
如图1所示，第一实施方式的空气分离装置10具备空气压缩机11、空气预冷器12、空气提纯器13、空气升压机14、空气升压机后冷却器15、主换热器16、高压塔17、低压塔18、氩塔19、第一间接换热器外筒20、第二间接换热器外筒21、第三间接换热器外筒22、过冷器23、膨胀涡轮机24、富氩液态氧泵P1、液态氧泵P2～P4、第一间接换热器H1、第二间接换热器H2、第三间接换热器H3、线路L1～L28、L33和阀V1～V10。
此外，在本说明书中的以下所有实施方式的说明中，“低压”是指低压塔18的工作压力以下且400kPaA以下的压力。
另外，“中压”是指在第二间接换热器H2中生成的氧气及在第三间接换热器H3中生成的富氧空气中的具有最高压力的流体的压力以下且比低压塔18的工作压力高的压力。
另外，“高压”是指比在第二间接换热器H2中生成的氧气及在第三间接换热器H3中生成的富氧空气中的具有最高压力的流体的压力高的压力。
此外，“低温下的蒸馏(以下，简称为“低温蒸馏”)”是指通过在比高压氧的沸点低的温度下使上升气体与下降液体连续直接接触而分离高沸点成分和低沸点成分。
线路L1位于原料空气供给源(未图示)与高压塔17之间。线路L1的一端为用于从原料空气供给源(未图示)引入原料空气的导入口。线路L1的另一端与高压塔17的下部连接。
在线路L1上依次设置有空气压缩机11、空气预冷器12、空气提纯器13及主换热器16。线路L1在空气提纯器13与主换热器16之间分支出线路L2。
空气压缩机11位于线路L1。经由线路L1，从原料空气供给源(未图示)向空气压缩机11导入包含氧、氮及氩的原料空气。空气压缩机11压缩原料空气。由空气压缩机11压缩的原料空气经由线路L1供给到空气预冷器12。
空气预冷器12位于线路L1的空气压缩机11的二次侧。经由线路L1向空气预冷器12导入经压缩的原料空气。空气预冷器12去除经压缩的原料空气的压缩热。由空气预冷器12去除压缩热的原料空气经由线路L1供给到空气提纯器13。
空气提纯器13位于线路L1的空气预冷器12的二次侧。经由线路L1向空气提纯器13导入除掉压缩热后的原料空气。空气提纯器13去除包含在除掉压缩热后的原料空气中的杂质(具体为水、二氧化碳等)。
在空气提纯器13的k中填充有用于吸附去除杂质的吸附剂。空气提纯器13的容器尺寸被设计成如从下方向上方经过内部的空气不会卷起吸附剂那样的规定的某一流速以下。因此，如果经过空气提纯器13的内部的空气的压力低于设计时设想的压力，则即使质量流量相同，经过内部的空气的流速也变大，有可能卷起吸附剂。另外，如果经过空气提纯器13的内部的空气的压力低下，则供给到空气提纯器13的空气中的水分量增加，因此有可能无法在空气提纯器13中充分去除水。因此，即使在装置的启动中，经过空气提纯器13的内部的空气的压力也不优选低于设计时设想的压力。
由空气提纯器13去除杂质的一部分原料空气在被主换热器16冷却之后，经由线路L1供给到高压塔17的下部，剩余部分供给到从线路L1分支出的线路L2。
线路L2位于空气提纯器13与主换热器16之间的线路L1与高压塔17之间。线路L2的一端为用于引入去除杂质后的原料空气的导入口。线路L2的另一端与高压塔17的下部连接。
在线路L2上依次设置有空气升压机14、空气升压机后冷却器15、主换热器16及阀V2。
空气升压机14位于线路L2。经由线路L2向空气升压机14导入去除杂质后的原料空气。空气升压机14进一步压缩被导入的原料空气。由空气升压机14进一步压缩的高压原料空气经由线路L2导入空气升压机后冷却器15。
空气升压机后冷却器15位于线路L2上的空气升压机14的二次侧。经由线路L2向空气升压机后冷却器15导入高压原料空气。空气升压机后冷却器15去除高压原料空气的压缩热。由空气升压机后冷却器15去除压缩热后的高压原料空气在经过主换热器16及阀V2之后，经由线路L2供给到高压塔17的下部或中间部。
主换热器16被配置为横跨线路L1、L2、L6、L9、L14、L21、L27。线路L1、L2、L6、L9、L14、L21、L27的一部分分别经过主换热器16。在主换热器16中，通过在线路L1、L2中流动的高温流体与在线路L6、L9、L14、L21、L27中流动的低温流体进行间接换热，从而冷却各高温流体，对各低温流体进行加温。
阀V2位于主换热器16与高压塔17之间的线路L2上。阀V2只要具有减压功能则不受特别限定，优选在全闭(开度0％)与全开(开度100％)之间能够自如调整开度。经由线路L2向阀V2供给由空气升压机后冷却器15及主换热器16冷却后的高压原料空气。阀V2根据其开度对在线路L2中流动的高压原料空气进行减压。
即，就线路L1而言，在由空气压缩机11压缩原料空气，由空气预冷器12进行预冷，由空气提纯器13进行提纯，并且由主换热器16进行冷却之后，供给到高压塔17。
另外，就线路L2而言，在由空气升压机14压缩由空气提纯器13提纯的一部分空气，由空气升压机后冷却器15进行预冷，由主换热器16进行冷却，并且由阀V2进行减压之后，供给到高压塔17。
在高压塔17上分别连接有线路L1、L2、L10。
高压塔17在低温下对包含由线路L1供给的原料空气、由线路L2供给的高压流体和由线路L10供给的流体的混合流体进行蒸馏，分离成高压氮气和高压富氧液态空气。通过该低温下的蒸馏，在高压塔17的上部浓缩高压氮气，在高压塔17的下部浓缩高压富氧液态空气。
线路L8位于高压塔17与第二间接换热器H2之间。线路L8的一端与高压塔17的上部连接。线路L8的另一端与第二间接换热器H2的液化通路入口连接。线路L8抽出在高压塔17的上部浓缩的一部分高压氮气并供给到第二间接换热器H2。
第二间接换热器H2收容在后述的第二间接换热器外筒(第二气液分离室)21的内侧。此外，在本实施方式的空气分离装置10的稳态运转时(以下，有时也简称为“稳态运转时”)，在第二间接换热器外筒21的内侧储存有中压液态氧。在第二间接换热器H2的液化通路入口处连接有线路L8，在第二间接换热器H2的液化通路出口处连接有后述的线路L10。
第二间接换热器H2在稳态运转时，对由线路L8供给的高压氮气和储存在第二间接换热器外筒21的内侧的中压液态氧进行间接换热，使高压氮气液化以生成高压液态氮，并且使中压液态氧气化以生成中压氧气。
线路L9是从线路L8分支的产品高压氮气(HPGN2)的回收线路。向线路L9供给在线路L8中流动的一部分高压氮气。线路L9被配置为其一部分经过主换热器16。由此，在线路L9中流动的高压氮气在由主换热器16进行热回收之后，作为产品高压氮气(HPGN2)被回收。
线路L10位于第二间接换热器H2与高压塔17之间。线路L10的一端与第二间接换热器H2的液化通路出口连接。线路L10的另一端与高压塔17的顶部连接。线路L10用于将在第二间接换热器H2中生成的高压液态氮供给到高压塔17的顶部。
线路L11从线路L10分支，并且与低压塔18的顶部连接。线路L11被配置为其一部分经过过冷器23。在线路L11上设置有阀V3。线路L11抽出在第二间接换热器H2中生成的一部分高压液态氮，该一部分高压液态氮在过冷器23中冷却，并且在由阀V3减压之后供给到低压塔18。
阀V3位于低压塔18与过冷器23之间的线路L11上。阀V3只要具有减压功能则不受特别限定，优选在全闭(开度0％)与全开(开度100％)之间能够自如调整开度。经由线路L11向阀V3供给在第二间接换热器H2中生成的一部分高压液态氮。阀V3根据其开度对在线路L11中流动的高压液态氮进行减压。
线路L12为从线路L11分支的产品高压液态氮(HPLN2)的回收线路。向线路L12供给在线路L11中流动的一部分高压液态氮。在线路L12中流动的高压液态氮作为产品高压液态氮(HPLN2)被回收。
线路L13位于高压塔17与低压塔18之间。线路L13的一端与高压塔17的底部连接。线路L13的另一端与低压塔18的中间部连接。线路L13被配置为其一部分经过过冷器23。在线路L13上设置有阀V5。在线路L13中，从高压塔17的底部抽出的一部分高压富氧液态空气由过冷器23冷却，并且由阀V5减压之后被供给到低压塔18。
阀V5位于线路L13上。阀V5只要具有减压功能则不受特别限定，优选在全闭(开度0％)与全开(开度100％)之间能够自如调整开度。经由线路L13向阀V5供给高压富氧液态空气。阀V5根据其开度对在线路L13中流动的高压富氧液态空气进行减压。
线路L5从线路L13分支。线路L5的一端经由线路L13与高压塔17的底部连接。线路L5的另一端与第三间接换热器外筒22连接。在线路L5上设置有阀V1。在线路L5中，从高压塔17的底部抽出的一部分高压富氧液态空气由阀V1进行减压之后，被供给到第三间接换热器外筒22。
阀V1位于线路L5上。阀V1只要具有减压功能则不受特别限定，优选在全闭(开度0％)与全开(开度100％)之间能够自如调整开度。经由线路L5向阀V1供给高压富氧液态空气。阀V1根据其开度对在线路L5中流动的高压富氧液态空气进行减压，生成中压富氧液态空气。
线路L3位于高压塔与第三间接换热器H3之间。线路L3的一端与高压塔17的中间部或下部连接。线路L3的另一端与第三间接换热器H3的液化通路入口连接。线路L3抽出在高压塔17的中间部或下部上升的一部分高压富氮空气，并且供给到第三间接换热器H3。
此外，代替从高压塔17的中间部或下部抽出高压富氮空气，线路L3也可以从线路L1分支而抽出一部分高压原料空气，或者从高压塔17的上部抽出高压氮气。
第三间接换热器外筒22收容第三间接换热器H3。第三间接换热器外筒22用于储存在由阀V1减压后由线路L5供给的流体(中压富氧液态空气)、由第三间接换热器H3气化的中压富氧空气与未由第三间接换热器H3气化的中压富氧液态空气的混合流体，并且将上述混合流体分离成中压富氧空气和中压富氧液态空气。在第三间接换热器外筒22上分别连接有线路L5、L6、L7。
第三间接换热器H3收容在第三间接换热器外筒22的内侧。第三间接换热器H3的液化通路入口与线路L3连接。第三间接换热器H3的液化通路出口与线路L4连接。第三间接换热器H3对由线路L3供给的流体和储存在第三间接换热器外筒22中的中压富氧液态空气进行间接换热，使由线路L3供给的流体液化以生成高压液化气流体，并且使储存在第三间接换热器外筒22中的中压富氧液态空气气化以生成中压富氧空气。
线路L4位于第三间接换热器H3与低压塔18之间。线路L4的一端与第三间接换热器H3的液化通路出口连接。线路L4的另一端与低压塔18的中间部或上部连接。线路L4被配置为其一部分经过过冷器23。在线路L4上设置有阀V4。在线路L4中，在过冷器23中冷却由第三间接换热器H3生成的高压液化气流体，并且在由阀V4减压之后供给到低压塔18。
阀V4位于低压塔18与过冷器23之间的线路L4上。阀V4只要具有减压功能则不受特别限定，优选在全闭(开度0％)与全开(开度100％)之间能够自如调整开度。经由线路L4向阀V4供给由第三间接换热器H3生成的高压液化气流体。阀V4根据其开度对在线路L4中流动的高压液化气流体进行减压。
线路L6位于第三间接换热器外筒22与低压塔18之间。线路L6的一端与第三间接换热器外筒22的气体取出口(顶部)连接。线路L6的另一端与低压塔18的中间部连接。线路L6被配置为其一部分经过主换热器16。在线路L6上设置有膨胀涡轮机24。在线路L6中，通过主换热器16对由第三间接换热器H3生成的中压富氧空气进行热回收，接着在通过膨胀涡轮机24使该中压富氧空气进行绝热膨胀以产生装置运转所需的寒冷之后供给到低压塔18的中间部。
膨胀涡轮机24位于主换热器16与低压塔18之间的线路L6上。向膨胀涡轮机24导入由第三间接换热器H3生成且由主换热器16进行热回收的中压富氧空气。膨胀涡轮机24通过使中压富氧空气进行绝热膨胀而产生装置运转所需的寒冷。由膨胀涡轮机24进行绝热膨胀后的流体经由线路L6供给到低压塔18的中间部。
线路L7位于第三间接换热器外筒22与低压塔18之间。线路L7的一端与第三间接换热器外筒22的液体取出口(底部)连接。线路L7的另一端与低压塔18的中间部连接。在线路L7上设置有阀V6。在线路L7中，在由阀V6对储存在第三间接换热器外筒22的内部的中压富氧液态空气进行减压之后供给到低压塔18。
阀V6位于线路L7上。阀V6只要具有减压功能则不受特别限定，优选在全闭(开度0％)与全开(开度100％)之间能够自如调整开度。经由线路L7向阀V6供给储存在第三间接换热器外筒22的内部的中压富氧液态空气。阀V6根据其开度对在线路L7中流动的流体进行减压。
在低压塔18上分别连接有线路L4、L6、L7、L11、L13、L14、L15、L16、L19、L26、L33。
低压塔18在低温下对包含由线路L4供给的流体、由线路L6供给的流体、由线路L7供给的流体、由线路L11供给的流体、由线路L13供给的流体、由线路L16供给的流体和由线路L26供给的流体的混合流体进行蒸馏，分离成低压氮气、低压液态氧和富氩液态氧。通过该低温下的蒸馏，在低压塔18的上部浓缩低压氮气，在低压塔18的底部浓缩低压液态氧。
线路L14为产品低压氮气(LPGN2)的回收线路。线路L14的一端与低压塔18的顶部连接。线路L14的另一端为产品低压氮气(LPGN2)的取出口。向线路L14供给低压氮气。线路L14被配置为其一部分经过过冷器23及主换热器16。由此，在线路L14中流动的低压氮气在由过冷器23及主换热器16进行热回收之后，作为产品低压氮气(LPGN2)被回收。
线路L15位于低压塔18与第一间接换热器外筒20之间。线路L15的一端与低压塔18的底部连接。线路L15的另一端与第一间接换热器外筒20连接。在线路L15上设置有液态氧泵P2。线路L15抽出在低压塔18的底部浓缩的一部分低压液态氧，并且在由液态氧泵P2进行加压之后供给到第一间接换热器外筒20。
液态氧泵P2位于线路L15。经由线路L15向液态氧泵P2供给低压液态氧。液态氧泵P2对在线路L15中流动的低压液态氧进行加压。
此外，在低压塔18设置于比第一间接换热器外筒20足够高的位置上的情况下，由于能够利用液位差对低压液态氧进行加压，因此有时可以省略液态氧泵P2。
线路L19位于低压塔18与氩塔19之间。线路L19的一端与低压塔18的中间部连接。线路L19的另一端与氩塔19的中间部或下部连接。向线路L19供给在低压塔18的中间部浓缩的一部分富氩液态氧。在线路L19上设置有富氩液态氧泵P1。在由富氩液态氧泵P1对在线路L19中流动的富氩液态氧进行加压之后供给到氩塔19。
富氩液态氧泵P1位于线路L19上。经由线路L19向富氩液态氧泵P1供给富氩液态氧。富氩液态氧泵P1对在线路L19中流动的富氩液态氧进行加压。
此外，在连接到低压塔18的中间部的线路L19的一端处于比连接到氩塔19的中间部或下部的线路L19的另一端足够高的位置上的情况下，由于能够利用液位差对富氩液态氧进行加压及送液，因此有时可以省略富氩液态氧泵P1。
线路L33为用于向低压塔18导入液氮的导入线路。线路L33的一端为液氮的供给口。线路L33的另一端连接到低压塔18的上部。在线路L33上设置有未图示的阀(开闭阀)。本实施方式的空气分离装置10能够经由线路L33向低压塔18供给液氮。由此，在启动空气分离装置10时，能够由液氮冷却低压塔18，因此能够缩短启动时间。
第一间接换热器外筒(第一气液分离室)20位于低压塔18与氩塔19之间。即，第一间接换热器外筒20被设置为比低压塔18靠下方且比氩塔19靠上方。第一间接换热器外筒20收容第一间接换热器H1。在第一间接换热器外筒20上分别连接有线路L15、L16、L17。第一间接换热器外筒20储存从低压塔18经由线路L15供给的低压液态氧、由第一间接换热器H1气化的低压氧气与未由第一间接换热器H1气化的低压液态氧的混合流体，并且将上述混合流体分离成低压氧气和低压液态氧。
第一间接换热器H1收容在第一间接换热器外筒20的内侧。第一间接换热器H1的液化通路入口与线路L20连接。第一间接换热器H1的液化通路出口与线路L22连接。第一间接换热器H1在稳态运行时，对经由线路L20供给的氩气和储存在第一间接换热器外筒20中的低压液态氧进行间接换热，使由线路L20供给的氩气液化以生成液态氩，并且使储存在第一间接换热器外筒20中的低压液态氧气化以生成低压氧气。
线路L16位于第一间接换热器外筒20与低压塔18之间。线路L16的一端与第一间接换热器外筒20的气体取出口(气相部)连接。线路L16的另一端与低压塔18的下部(气相部)连接。在线路L16上设置有阀(第四开闭机构)V8。线路L16从第一间接换热器外筒20的气相部抽出由第一间接换热器H1生成的低压氧气，并且供给到低压塔18的下部。
在本实施方式的空气分离装置10中，由线路L16构造第四路径，该第四路径连通低压塔18的气相部与第一间接换热器外筒(第一气液分离室)20的气相部。
第四路径为用于将由第一间接换热器H1生成且储存在第一间接换热器外筒20中的低压氧气供给到低压塔18的气相部的路径。
此外，第四路径也可以包括线路L16以外的流路。
即，储存在第一间接换热器外筒20中的低压氧气在到达低压塔18之前经过的所有流路为第四路径。
阀(第四开闭机构)V8位于线路L16上。阀V8只要具有能够使线路L16的流路(第四路径)处于开放状态及关闭状态的功能则不受特别限定，优选在全闭(开度0％)与全开(开度100％)之间能够自如调整开度。经由线路L16向阀V8供给储存在第一间接换热器外筒20中的低压氧气。阀V8根据其开度对在线路L16中流动的低压氧气进行减压。
线路L17位于第一间接换热器外筒20与第二间接换热器外筒21之间。线路L17的一端与第一间接换热器外筒20的液体取出口(底部)连接。线路L17的另一端与第二间接换热器外筒21连接。在线路L17上设置有阀(第二开闭机构)V7。线路L17抽出储存在第一间接换热器外筒20中的低压液态氧，并且在由阀V7减压之后供给到第二间接换热器外筒21。
在本实施方式的空气分离装置10中，由线路L15、第一间接换热器外筒20及线路L17构造第二路径，该第二路径连通低压塔18的底部(液相部)与第二间接换热器外筒(第二气液分离室)21。
第二路径为用于将在低压塔18的液相部浓缩的低压液态氧供给到第二间接换热器外筒21的路径。
此外，第二路径也可以包括除了上述线路及设备以外的流路。
即，在低压塔18的液相部浓缩的低压液态氧在到达第二间接换热器外筒21之前所经由的所有流路为第二路径。例如，在启动时，将低压塔18的低压液态氧经由线路L19、氩塔19、线路L24供给到第二间接换热器外筒21(第二气液分离室)的情况下，这些路径为第二路径。在该情况下，虽然在图1中未图示，但在线路L19上设置有作为第二开闭机构的阀。
阀(第二开闭机构)V7位于线路L17上。阀V7只要具有能够使线路L17的流路(第二路径)处于开放状态及关闭状态的功能则不受特别限定，优选在全闭(开度0％)与全开(开度100％)之间能够自如调整开度。经由线路L17向阀V7供给储存在第一间接换热器外筒20中的低压液态氧。阀V7根据其开度对在线路L17中流动的低压液态氧进行减压。
线路L18为从线路L17分支的产品低压液态氧(LPLO2)的回收线路。向线路L18供给在线路L17中流动的一部分低压液态氧。在线路L18中流动的低压液态氧作为产品低压液态氧(LPLO2)被回收。
线路L20位于氩塔19与第一间接换热器H1之间。线路L20的一端与氩塔19的上部连接。线路L20的另一端与第一间接换热器H1的液化通路入口连接。线路L20抽出在氩塔19的上部浓缩的氩气，并且供给到第一间接换热器H1。
线路L21为从线路L20分支的产品氩气(GAR)的回收线路。向线路L21供给在线路L20中流动的一部分氩气。线路L21被配置为其一部分经过主换热器16。由此，在线路L21中的流动的氩气在由主换热器16进行热回收之后，作为产品氩气(GAR)被回收。
线路L22位于第一间接换热器H1与氩塔19之间。线路L22的一端与第一间接换热器H1的液化通路出口连接。线路L22的另一端与氩塔19的上部连接。线路L22用于将由第一间接换热器H1生成的液态氩供给到氩塔19。
线路L23为从线路L22分支的产品液态氩(LAR)的回收线路。向线路L23供给在线路L22中流动的一部分液态氩。在线路L23中流动的液态氩作为产品液态氩(LAR)被回收。
氩塔19位于低压塔18与高压塔17之间。氩塔19被配置为比低压塔18靠下方且比高压塔17靠上方。
另外，氩塔19位于第一间接换热器外筒20与第二间接换热器外筒21之间。氩塔19被配置为比第一间接换热器外筒20靠下方且比第二间接换热器外筒21靠上方。
在氩塔19上分别连接有线路L19、L20、L22、L24、L25。氩塔19在低温下对包含由线路L19供给的富氩液态氧、由线路L22供给的流体和由线路L25供给的流体的混合流体进行蒸馏，分离成氩气和中压液态氧。此外，在比低压塔18高的压力下进行氩塔19中的蒸馏。通过该低温下的蒸馏，在氩塔19的上部浓缩氩气，在氩塔19的下部浓缩中压液态氧。
线路L24位于氩塔19与第二间接换热器外筒21之间。线路L24的一端与氩塔19的底部连接。线路L24的另一端与第二间接换热器外筒21连接。向线路L24供给储存在氩塔19的下部的一部分中压液态氧。在线路L24上设置有液态氧泵P3。在线路L24中流动的中压液态氧通过液态氧泵P3供给到第二间接换热器外筒21。
液态氧泵P3位于线路L24上。液态氧泵P3对在线路L24中流动的中压液态氧进行送液。
此外，在氩塔19设置于比第二间接换热器外筒21足够高的位置上的情况下，由于能够利用液位差进行中压液态氧的送液，因此有时可以省略液态氧泵P3。
第二间接换热器外筒(第二气液分离室)21位于氩塔19与高压塔17之间。第二间接换热器外筒21被配置为比氩塔19靠下方且比高压塔17靠上方。第二间接换热器外筒21收纳第二间接换热器H2。在第二间接换热器外筒21上分别连接有线路L17、L24、L25、L27。第二间接换热器外筒21储存经由线路L24供给的中压液态氧、经由线路L17供给的低压液态氧、由第二间接换热器H2气化的中压氧气和未由第二间接换热器H2气化的中压液态氧的混合流体，并且将上述混合流体分离成中压氧气和中压液态氧。
线路L25位于第二间接换热器外筒21与氩塔19之间。线路L25的一端与第二间接换热器外筒21的气体取出口(气相部)连接。线路L25的另一端与氩塔19的下部(气相部)连接。由第二间接换热器H2生成且储存在第二间接换热器外筒21中的中压氧气导出到线路L25中。在线路L25上设置有阀(第三开闭机构)V9。在线路L25中流动的中压氧气供给到氩塔19的下部。
在本实施方式的空气分离装置10中，由线路L25构造第三路径，该第三路径连通氩塔19的气相部与第二间接换热器外筒(第二气液分离室)21的气相部。
第三路径为用于将由第二间接换热器H2生成且储存在第二间接换热器外筒21中的中压氧气供给到氩塔19的气相部的路径。
此外，第三路径也可以包括线路L25以外的流路。
即，储存在第二间接换热器外筒21中的中压氧气在到达氩塔19之前所经由的所有流路为第三路径。
阀(第三开闭机构)V9位于线路L25上。阀V9只要具有能够使线路L25的流路(第三路径)处于开放状态及关闭状态的功能则不受特别限定，优选在全闭(开度0％)与全开(开度100％)之间能够自如调整开度。经由线路L25向阀V9供给储存在第二间接换热器外筒21中的中压氧气。阀V9根据其开度对在线路L25中流动的中压氧气进行减压。
线路L26从线路L25分支。线路L26位于第二间接换热器外筒21与低压塔18之间。线路L26的一端与线路L25的分支点连接。线路L26的另一端与低压塔18的下部(气相部)连接。向线路L26供给在线路L25中流动的一部分中压氧气。即，经由线路L25向线路L26供给由第二间接换热器H2生成且储存在第二间接换热器外筒21的内部的一部分中压氧气。在线路L26上设置有阀(第一开闭机构)V10。在线路L26中流动的中压氧气在由阀V10减压之后供给到低压塔18的下部(气相部)。
在本实施方式的空气分离装置10中，由线路L25和线路L26构造第一路径，该第一路径连通低压塔18的下部(气相部)和第二间接换热器外筒(第二气液分离室)21的下部(气相部)。
第一路径为用于将由第二间接换热器H2生成的中压氧气供给到低压塔18的气相部的路径。
此外，线路L26的一端也可以与第二间接换热器外筒21的气体取出口(气相部)直接连接，以代替与线路L25的分支点连接。
在该情况下，由第二间接换热器H2生成的中压氧气经由线路L26供给到低压塔18的气相部。
即，线路L26为第一路径。
另外，线路L26的一端也可以与氩塔19的气体取出口(气相部)、线路L20的分支点或线路L21的分支点连接。
在该情况下，由第二间接换热器H2生成的中压氧气在经由第二间接换热器外筒21、线路L25、氩塔19、线路L20及线路L21中的任一个或者全部之后，经由线路L26供给到低压塔18的气相部。
即，由第二间接换热器H2生成的中压氧气在到达低压塔18的气相部之前所经由(至少包括线路L26)的所有流路为第一路径。
阀(第一开闭机构)V10位于线路L26上。阀V10只要具有能够使线路L26的流路(第一路径)处于开放状态及关闭状态的功能则不受特别限定，优选在全闭(开度0％)与全开(开度100％)之间能够自如调整开度。经由线路L26向阀V10供给储存在第二间接换热器外筒21中的一部分中压氧气。阀V10根据其开度对在线路L26中流动的中压氧气进行减压。
线路L27为产品高压氧气(HPGO2)的回收线路。线路L27的一端与第二间接换热器外筒21的液体取出口(底部)连接。线路L27的另一端为产品高压氧气(HPGO2)的取出口。向线路L27供给储存在第二间接换热器外筒21中的一部分中压液态氧。在线路L27上设置有液态氧泵P4。线路L27被配置为其一部分经过主换热器16。由此，在线路L27中流动的中压液态氧在由液态氧泵P4加压且由主换热器16气化并进行热回收之后，作为产品高压氧气(HPGO2)被回收。
液态氧泵P4位于线路L27上。经由线路L27向液态氧泵P4供给储存在第二间接换热器外筒21中的中压液态氧。液态氧泵P4对在线路L27中流动的中压液态氧进行加压。
此外，在第二间接换热器外筒21设置于足够高的位置上的情况下，由于能够利用液位差对中压液态氧进行加压，因此有时还可以省略液态氧泵P4。
此外，线路L27的一端也可以与第一间接换热器外筒20的液体取出口连接。在该情况下，向线路L27供给储存在第一间接换热器外筒20中的一部分低压液态氧。在线路L27中流动的低压液态氧在由液态氧泵P4加压且由主换热器16气化并进行热回收之后，作为产品高压氧气(HPGO2)被回收。
线路L28为从线路L27分支的产品中压液态氧(MPLO2)的回收线路。向线路L28供给在线路L27中流动的一部分中压液态氧。由此，在线路L28中流动的中压液态氧作为产品中压液态氧(MPLO2)被回收。
过冷器23被配置为横跨线路L4、L11、L13、L14。线路L4、L11、L13、L14中的一部分分别经过过冷器23。在过冷器23中，对在线路L14中流动的低温流体和在线路L4、L11、L13中流动的高温流体进行间接换热，从而低温流体被加温，各高温流体被冷却。此外，过冷器23中的低温流体与高温流体的组合并不限定于此。
此外，虽然在图1中未图示，但在回收产品低压氧气(LPGO2)时，本实施方式的空气分离装置10也可以具有一端与第一间接换热器外筒20或低压塔18的下部连接且其一部分经过主换热器16的产品导出线路。在该情况下，在产品导出线路中流动的低压氧气在由主换热器16进行热回收之后，作为产品低压氧气(LPGO2)被回收。
另外，在回收产品中压氧气(MPGO2)时，本实施方式的空气分离装置10也可以具有一端与第二间接换热器外筒21或氩塔19的下部连接且一部分经过主换热器16的产品导出线路。在该情况下，在产品导出线路中流动的中压氧气在由主换热器16进行热回收之后，作为产品中压氧气(MPGO2)被回收。
另外，在代替回收产品低压氧气(LPGO2)、产品中压氧气(MPGO2)、产品中压液态氧(MPLO2)及产品低压液态氧(LPLO2)而不回收产品高压氧气(HPGO2)的情况下，或者在产品高压氧气(HPGO2)的压力低下的情况(例如，300kPaA以下的情况)下，可以省略线路L2、空气升压机14、空气升压机后冷却器15、阀V2及液态氧泵P4。
另外，在本实施方式的空气分离装置10中，可根据各设备的布局，适当变更输送低压液态氧或中压液态氧的线路L15、L17、L24的连接位置。
例如，在本实施方式的空气分离装置10中，也可以将线路L15的一端所连接的地点由第一间接换热器外筒20变更为氩塔19的底部，通过线路L15将低压塔18的低压液态氧供给到氩塔19的底部，并且将线路L24的一端所连接的地点由第二间接换热器外筒21变更为第一间接换热器外筒20，通过线路L24将氩塔19的中压液态氧供给到第一间接换热器外筒20。此时，也可以根据由各设备的布局引起的液位差在各线路上设置液态氧泵，还可以将液态氧泵变更为阀。
下面，对本实施方式的空气分离装置10的运转方法即空气分离方法的一例进行详细说明。
就本实施方式的空气分离装置10的运转方法(空气分离方法)而言，首先，将空气分离装置10从常温状态启动，在成为能够回收产品氩气(GAR)或产品液态氩(LAR)的状态之后转移到稳态运转。
下面，参照图1的同时示出空气分离装置10从启动时到切换为稳态运转为止的步骤。
(启动时)
就本实施方式的空气分离方法而言，在空气分离装置10的启动时，对包含氧、氮及氩的原料空气进行压缩、预冷、提纯及冷却，生成高压原料空气，在高压塔17中，将原料空气在低温下进行蒸馏，分离成高压氮气和高压富氧液态空气，在低压塔18中，将所述高压富氧液态空气在低温下进行蒸馏，分离成低压氮气、低压液态氧和富氩液态氧。此时，在将所述低压液态氧进行加压之后导入到第二间接换热器外筒(第二气液分离室)21，对所述高压氮气和将所述低压液态氧加压而得到的中压液态氧进行间接换热，使所述高压氮气液化以生成高压液态氮，并且使所述中压液态氧气化以生成中压氧气，将所述中压氧气减压之后导入到低压塔18的气相部。
接着，在氩塔19中，将所述富氩液态氧在低温下进行蒸馏，分离成氩气和中压液态氧。此时，对所述氩气和所述低压液态氧进行间接换热，使所述氩气液化以生成液态氩，并且使所述低压液态氧气化以生成低压氧气。与此同时，将从第二间接换热器外筒(第二气液分离室)导出且导入到低压塔18的气相部的所述中压氧气的流量进行减量或者设为零。
接着，如果在氩塔19的塔顶中浓缩规定浓度的氩气，则抽出规定流量的产品(产品液态氩LAR、产品氩气GAR等)，转移到稳态运转状态。
具体而言，首先，依次启动空气压缩机11、空气预冷器12及空气提纯器13，将压缩、提纯及冷却后的压力约800kPaA的原料空气供给到高压塔17。同时，使用启动用的旁通线路(未图示)来将一部分原料空气供给到膨胀涡轮机24，通过使一部分原料空气进行绝热膨胀而产生低温空气。通过所产生的低温空气，来慢慢冷却高压塔17、低压塔18、氩塔19、第一间接换热器H1、第二间接换热器H2、第三间接换热器H3、第一间接换热器外筒20、第二间接换热器外筒21、第三间接换热器外筒22、过冷器23、富氩液态氧泵P1、液态氧泵P2～P4、各线路及各阀。
接着，如果各设备冷却至饱和温度附近，则使用用于供给液态氮的线路L33，从低压塔18的上部向低压塔18内供给液态氮。所供给的液氮经由低压塔18、线路L15、液态氧泵P2、第一间接换热器外筒20、线路L17及阀V7而作为液化气流体储存在第二间接换热器外筒21中。
此时，在第一间接换热器外筒20中不储存液化气流体，以便在第一间接换热器H1中不产生间接换热。即，阀V7(第二开闭机构)处于打开状态，根据阀V7的开度来开放线路L17(第二路径)。
当在第二间接换热器外筒21中储存有液化气流体时，通过收容在第二间接换热器外筒21中的第二间接换热器H2开始与供给到高压塔17中的高压空气的间接换热。通过该换热，高压空气进行液化的同时，在第二间接换热器外筒21中产生气体流体。经液化的高压液态空气从线路L10供给到高压塔17，成为高压塔17的回流液，在高压塔17中开始低温蒸馏。
另一方面，将阀V10设为打开状态，将在第二间接换热器外筒21中产生的气体流体经由线路L25、L26(第一路径)及阀V10(第一开闭机构)供给到低压塔18的下部。由此，在低压塔18中，通过从下部供给的气体流体与从顶部供给的液态氮的气液接触而开始低温蒸馏。
此时，将阀V9设为打开状态，将在第二间接换热器外筒21中产生的一部分气体流体经由线路L25、阀V9、氩塔19、线路L20及线路L21排出到大气中。由此，虽然氩塔19被冷却，但由于不存在回流液，因此不会开始低温蒸馏。
根据上述步骤，首先，启动高压塔17和低压塔18。由此，在高压塔17的上部浓缩高压氮气，在高压塔17的下部浓缩高压富氧液态空气。另外，在低压塔18的上部浓缩低压氮气，在低压塔18的中间部浓缩富氩液态氧，在低压塔18的下部浓缩低压液态氧。
而在空气分离装置10的启动时，也在低压塔18的压力与稳态运转时相同的压力下运转，例如在约130kPaA下运转。假设在构造第一路径的线路L26上未设置阀V10的情况下，第二间接换热器外筒21的压力也为约130kPaA，由第二间接换热器H2进行热集成(heatintegration)的高压塔17的压力为约500kPaA。因此，作为稳态运转时的高压塔17的压力且设计成约800kPaA的空气提纯器13的压力低下至500kPaA附近，有可能卷起空气提纯器13内部的吸附剂，或者有可能因供给到空气提纯器13的空气的水分量增加而无法充分去除水。
根据本实施方式的空气分离装置10，通过操作设置于线路L26的阀V10，能够将第二间接换热器外筒21的压力调节为与稳态运转时相同的230kPaA左右。由此，能够将高压塔17的压力维持为约800kPaA，因此能够避免空气提纯器13的压力低下。
通过低压塔18中的低温蒸馏，在低压塔18的中间部浓缩富氩液态氧。接着，开始运转富氩液态氧泵P1，从低压塔18的中间部向线路L19导出一部分富氩液态氧。接着，经由线路L19及富氩液态氧泵P1，开始向氩塔19供给富氩液态氧。与此同时，调节阀V7的开度，开始向第一间接换热器外筒20储存低压液态氧。
接着，如果在第一间接换热器外筒20中储存有低压液态氧，则在第一间接换热器H1中开始低压液态氧与由氩塔19供给的中压氧气的间接换热。在第一间接换热器外筒20内使低压液态氧气化以产生低压氧气的同时，使由氩塔19供给的中压氧气液化以产生中压液态氧。此外，在该时刻，在氩塔19中不进行低温蒸馏，因此在氩塔19的上部不会浓缩氩气，而是存在中压氧气。
接着，将阀V8设为打开状态，将第一间接换热器外筒20的低压氧气导出到线路L16。导出的低压氧气经由线路L16及阀V8供给到低压塔18的下部。另一方面，由第一间接换热器H1液化的中压液态氧经由线路L22供给到氩塔19的上部，成为氩塔19的回流液，在氩塔19中开始低温蒸馏。
而在开始低温蒸馏的阶段，在氩塔19的上部不会浓缩氩成分，氧成为主成分。因此，在第一间接换热器H1中进行液态氧与氧气的间接换热，与稳态运转时的液态氧与氩气的间接换热相比较，流体间的压力差较小。
假设在线路L16(第四路径)上未设置阀V8(第四开闭机构)且在线路L25(第三路径)上未设置阀V9(第三开闭机构)的情况下，第一间接换热器外筒20的压力与低压塔18的压力相同且为130kPaA左右，由第一间接换热器H1进行热集成的氩塔19的压力为低于稳态运转时的约150kPaA。因此，与氩塔19相连的第二间接换热器外筒21的压力低于稳态运转时的压力230kPaA，高压塔17的压力也会下降。因此，如前所述，有可能因空气提纯器13的压力低下而产生故障。此外，在该情况下，即使将调节第二间接换热器外筒21的压力的阀V10设为全闭，第二间接换热器外筒21的压力也成为无法保持稳态运转时的压力的状态。
根据本实施方式的空气分离装置10，在线路L16(第四路径)上设置有阀V8(第四开闭机构)，在线路L25(第三路径)上设置有阀V9(第三开闭机构)。在此，在氩塔19的上部浓缩氩气之前的期间，能够通过调整设置于线路L16上的阀V8的开度，从而将第一间接换热器外筒20的压力设为高于稳态运转时的压力，并且将氩塔19及与此相相连的第二间接换热器外筒21的压力维持在与稳态运转时相同的程度。如此，由于能够通过调整阀V8的开度，将高压塔17的压力与稳态运转时同样维持在约800kPaA，因此能够避免空气提纯器13的压力低下。
另外，根据本实施方式的空气分离装置10，也可以通过调整设置于线路L25的阀V9的开度以代替使用阀V8，从而维持第二间接换热器外筒21的压力为与稳态运转时相同的程度。与上述阀V8同样，通过调整阀V9的开度，能够将高压塔17的压力与稳态运转时同样维持在约800kPaA，因此能够避免空气提纯器13的压力低下。
接着，通过阀V8或阀V9的操作，以将第二间接换热器外筒21的压力维持在与稳态运转时相同的程度的方式进行调节的同时，缩小阀V10的开度，最终设为全闭或微开(稳态运转时的阀开度)。通过该操作，减少在线路L26中流动的中压氧气的流量，将向氩塔19供给的中压氧气增加至规定量。
然后，确认在氩塔19的上部浓缩氩，并且从线路L21或线路L23导出的产品氩气(GAR)或产品液态氩(LAR)增加至规定量的情况，完成空气分离装置10的启动。
(稳态运转时)
在本实施方式的空气分离装置10的运转方法(空气分离方法)中，在空气分离装置10的启动之后，向稳态运转转移。
在本实施方式的空气分离方法中，在空气分离装置10的启动之后，进行包括以下各工序的稳态运转。
·在高压塔17中，将原料空气在低温下进行蒸馏，分离成高压氮气和高压富氧液态空气(高压分离工序)。
·在低压塔18中，将高压富氧液态空气在低温下进行蒸馏，分离成低压氮气、低压液态氧和富氩液态氧(低压分离工序)。
·在氩塔19中，将富氩液态氧加压至比低压分离工序的压力高的压力之后，在低温下进行蒸馏，分离成氩气和中压液态氧(氩分离工序)。
·在第一间接换热器H1中，对氩气和低压液态氧进行间接换热，使氩气液化以生成液态氩，并且使低压液态氧气化以生成低压氧气(第一间接换热工序)。
·在第二间接换热器H2中，对高压氮气和中压液态氧进行间接换热，使高压氮气液化以生成高压液态氮，并且使中压液态氧气化以生成中压氧气(第二间接换热工序)。
·在线路L21或线路L23中，将一部分氩气、在第一间接换热工序中未液化的一部分氩气及一部分液态氩中的至少一种氩作为产品氩气(GAR)或产品液态氩(LAR)回收(产品导出工序)。
此外，在本实施方式的空气分离方法中，在稳态运转时，阀V10(第一开闭机构)处于全闭而流体在线路L26(第一路径)中不流动，或者阀V10处于微开而只有少量的中压氧气在线路L26中流动。能够通过在线路L26中流动的少量的中压氧气，调节低压塔18的上升气体量，并且调节从线路L19导出的富氩液态氧的组分。
如以上说明的那样，本实施方式的空气分离装置10具备：高压塔17，用于将高压原料空气在低温下进行蒸馏，分离成高压氮气和高压富氧液态空气；低压塔18，用于将所述高压富氧液态空气在低温下进行蒸馏，分离成低压氮气、低压液态氧和富氩液态氧；氩塔19，用于将压力比低压塔18的压力高的所述富氩液态氧在低温下进行蒸馏，分离成氩气和中压液态氧；第一间接换热器H1，对所述氩气和所述低压液态氧进行间接换热，使所述氩气液化以生成液态氩，并且使所述低压液态氧气化以生成低压氧气；第二间接换热器H2，对所述高压氮气和所述中压液态氧进行间接换热，使所述高压氮气液化以生成高压液态氮，并且使所述中压液态氧气化以生成中压氧气；第一间接换热器外筒(第一气液分离室)20，用于将由第一间接换热器H1气化的低压氧气和未气化的低压液态氧分离成气相和液相；第二间接换热器外筒(第二气液分离室)21，用于将由第二间接换热器H2气化的中压氧气和未气化的中压液态氧分离成气相和液相；第一路径(线路L25、L26)，用于连通低压塔18的气相部和第二间接换热器外筒21的气相部；第二路径(线路L17)，用于连通低压塔18的液相部和第二间接换热器外筒21；第一开闭机构(阀V10)，位于第一路径；和第二开闭机构(阀V7)，位于第二路径。
根据本实施方式的空气分离装置10，通过切换阀V7的开闭状态，能够开放或切断第二路径，该第二路径连通低压塔18的液相部和第二间接换热器外筒21。
另外，根据本实施方式的空气分离装置10，通过切换阀V10的开闭状态，能够开放或切断第一路径，该第一路径连通低压塔18的气相部和第二间接换热器外筒21的气相部。
本实施方式的空气分离方法在专利文献2所记载的现有的高性能三塔式工艺中也最先启动高压塔17和低压塔18，在低压塔18中产生富氩氧。接着，将该富氩液态氧导入到氩塔19进行蒸馏。由此，能够由氩塔19去除氧成分来提取氩，并且启动氩塔19。
根据本实施方式的空气分离方法，能够容易启动空气分离装置10。
根据本实施方式的空气分离装置10及空气分离方法，在稳态运转时，阀V10(第一开闭机构)处于全闭而流体在线路L26(第一路径)中不流动，或者阀V10处于微开而只有少量的中压氧气在线路L26中流动。与此相对，在空气分离装置10的启动时，打开阀V10，由第二间接换热器H2生成的大部分(至少一半以上)中压氧气在线路L26中流动。由此，在通过氩塔19中的低温蒸馏来生成将被供给到第一间接换热器H1的氩气之前的阶段，能够启动高压塔17和低压塔18。接着，通过低压塔18中的低温蒸馏来分离富氩液态氧，能够生成作为氩塔19的原料的富氩液态氧。
另外，根据本实施方式的空气分离装置10及空气分离方法，在空气分离装置10的启动时，通过操作阀V10调整开度，从而能够将第二间接换热器外筒21内的压力维持在与稳态运转时相同的程度的压力。由此，能够将由第二间接换热器H2液化的高压氮气的压力及供给到高压塔17的原料空气的压力维持在与稳态运转时相同的程度的压力，并且将在空气提纯器13中流动的空气的压力维持在与稳态运转时相同的程度的压力，因此能够防止由空气提纯器13的压力低下引起的故障。
此外，在空气分离装置10的启动时，启动高压塔17和低压塔18，接着，如果在第一间接换热器外筒20中储存有由低压塔18供给的低压液态氧并在第一间接换热器H1中开始进行间接换热，则向第一间接换热器H1的液化通路入口供给的流体并不是氩气，而是饱和压力低于氩气的饱和压力的氧气。因此，通过在第一间接换热器H1中的间接换热，存在于氩塔19的氧气在比稳态运转时低的压力下进行液化，氩塔19及与此相连的第二间接换热器外筒21的压力有可能低于稳态运转时的压力。
本实施方式的空气分离装置10在线路L16(第四路径)上具有阀V8(第四开闭机构)，通过阀V8的操作，能够将第一间接换热器外筒20的压力维持在比稳态运转时高的压力。由此，能够将氩塔19及第二间接换热器外筒21的压力维持在与稳态运转时相同的程度。
另外，本实施方式的空气分离装置10在线路L25(第三路径)上具有阀V9(第三开闭机构)，通过阀V9的操作，在氩塔19的压力低下的情况下也能够将第二间接换热器外筒21的压力维持在与稳态运转时相同的程度。
另外，根据本实施方式的空气分离装置10，通过操作阀V8或阀V9，能够防止在装置的启动时由空气提纯器13的压力低下引起的故障，其中该空气提纯器13的压力低下起因于第二间接换热器外筒21的压力低下。进而，在稳态运转时进行抑制处理量的减量运转时，具有如下优点：能够实现低压塔18及氩塔19的压力损失的下降，能够防止由第一间接换热器H1及第二间接换热器H2的流体之间的温度差的低下引起的高压塔17的压力低下，并且能够将产品高压氮气(HPGN2)的压力维持恒定。
另外，根据本实施方式的空气分离装置10及空气分离方法，在空气分离装置10的启动时，利用从膨胀涡轮机24导出的低温空气冷却各设备的阶段中，通过将阀V10设为打开状态，能够经由线路L26及线路L25(即，第一路径)将供给到低压塔18的低温空气供给到氩塔19的下部。如此，通过在与上述方向相反的方向上使用第一路径，向氩塔19供给低温空气，从而能够在比较短的时间内冷却氩塔19。在该情况下，从膨胀涡轮机24导出的低温空气在经由线路L6、低压塔18、线路L26、线路L25、氩塔19、线路L20及线路L21冷却各设备之后排出到大气中。
与此相对，在不具有包括线路L26的第一路径的情况下，利用线路L19来冷却氩塔19。然而，由于在稳态运转时在线路L19中流动液态流体，因此线路L19通常使用比气体线路细的管道。因此，难以使大量气体流体在线路L19中流动，氩塔19的冷却时间较长。
此外，作为防止启动时的空气提纯器13的压力低下的方法，还可以在线路L1的空气提纯器13的二次侧设置压力调节阀，但由于该线路的管道口径比较大而阀成为大型且成本提高，因此更优选使用上述装置及方法。
(第一实施方式的变形例)
作为应用本发明的第一实施方式的空气分离装置10的结构为一例，并不限定于此。
图2及图3是表示本发明的第一实施方式的空气分离装置的变形例的系统图。
此外，图4～图6是表示本发明的第一实施方式的空气分离装置的变形例的主要部分的系统图。
根据使用本实施方式的空气分离装置10的空气分离方法，在空气分离装置10的启动时，首先启动高压塔17和低压塔18。并且，优选在低压塔18中浓缩低压氮气、富氩液态氧和低压液态氧之前的期间，避免在第一间接换热器H1中开始进行间接换热。
即，如果在低压塔18中未浓缩低压液态氧的阶段，在第一间接换热器H1中开始进行间接换热，则氩塔19内的气体流体进行液化，氩塔19内成为大气压以下，有可能吸入包含大气中的杂质的空气，或者有可能损坏氩塔19。
因此，根据使用本实施方式的空气分离装置10的空气分离方法，调节位于线路L17的阀V7的开度，以便低压液态氧不会储存于第一间接换热器外筒20。
作为其他方法，也可以使用作为第一实施方式的变形例的空气分离装置10A。
如图2所示，空气分离装置10A在上述空气分离装置10的结构的基础上，具备线路L31和阀V12。
线路L31位于低压塔18与第二间接换热器外筒21(或氩塔19)之间。线路L31从线路L15分支。线路L31的一端与液态氧泵P2的二次侧的线路L15(分支点)连接。线路L31的另一端与氩塔19或第二间接换热器外筒21连接。在线路L31上设置有阀V12。在阀V12处于打开状态时，经由线路L15及液态氧泵P2向线路L31供给在低压塔18中浓缩的低压液态氧被加压而成的中压液态氧。在线路L31中流动的中压液态氧经由阀V12供给到氩塔19或第二间接换热器外筒21。
阀V12位于线路L31上。阀V12只要具有能够使线路L31的流路(第二路径的一部分)处于开放状态及关闭状态的功能则不受特别限定，优选在全闭(开度0％)与全开(开度100％)之间能够自如调整开度。经由线路L15及线路L31向阀V12供给在低压塔18中浓缩的低压液态氧被加压而成的中压液态氧。阀V12根据其开度来供给在线路L31中流动的中压液态氧。
在此，在空气分离装置10A中，由线路L15及线路L31构造第二路径，该第二路径连通低压塔18的底部(液相部)和第二间接换热器外筒(第二气液分离室)21。另外，阀V12为第二开闭机构。
根据使用图2所示的空气分离装置10A的空气分离方法，具有线路L15、L31(即，第二路径)及阀V12(第二开闭机构)，因此在装置的启动时，能够将一部分或所有量的低压液态氧供给到氩塔19的底部或第二间接换热器外筒21，而不会向第一间接换热器外筒20供给低压液态氧。
此外，作为其他方法，也可以使用作为第一实施方式的变形例的空气分离装置10B。
如图3所示，空气分离装置10B在上述空气分离装置10的结构中线路L15、L24的结构不同，而且具备线路L32和阀V13。
线路L15位于低压塔18与氩塔19之间。线路L15的一端与低压塔18的底部连接。线路L15的另一端与氩塔19的下部连接。向线路L15供给在低压塔18的底部浓缩的低压液态氧。在线路L15上设置有阀V14。在线路L15中流动的低压液态氧经由阀V14供给到氩塔19的下部。
线路L24位于氩塔19与第一间接换热器外筒20之间。线路L24的一端与氩塔19的底部连接。线路L24的另一端与第一间接换热器外筒20连接。在稳态运转时，向线路L24供给储存在氩塔19的下部的中压液态氧。在线路L24上设置有液态氧泵P3。在线路L24中流动的中压液态氧通过液态氧泵P3供给到第一间接换热器外筒20。
线路L32从线路L24分支。线路L32位于氩塔19与第二间接换热器外筒21之间。线路L32的一端与液态氧泵P3的二次侧的线路L24(分支点)连接。线路L32的另一端与第二间接换热器外筒21连接。在线路L32上设置有阀V13。在阀V13处于打开状态时，经由线路L24向线路L32供给在氩塔19的底部浓缩的中压液态氧。在线路L32中流动的中压液态氧供给到第二间接换热器外筒21。
阀V13位于线路L32上。阀V13只要具有能够使线路L32的流路(第二路径的一部分)处于开放状态及关闭状态的功能则不受特别限定，优选在全闭(开度0％)与全开(开度100％)之间能够自如调整开度。经由线路L24及线路L32向阀V13供给在氩塔19的底部浓缩的中压液态氧。阀V13根据其开度供给在线路L32中流动的中压液态氧。
在此，在空气分离装置10B中，通过线路L15、氩塔19及线路L24、L32构成第二路径，该第二路径连通低压塔18的底部(液相部)和第二间接换热器外筒(第二气液分离室)21。另外，阀V13为第二开闭机构。
根据使用图3所示的空气分离装置10B的空气分离方法，具有线路L15、氩塔19、线路L24、L32(即，第二路径)及阀V13(第二开闭机构)，因此在装置的启动时，将一部分或所有量的中压液态氧供给到第二间接换热器外筒21，而不会向第一间接换热器外筒20供给中压液态氧。
此外，作为其他方法，也可以使用作为第一实施方式的变形例的空气分离装置10C。
如图4所示，空气分离装置10C从上述空气分离装置10的结构省略第一间接换热器外筒20，并且追加线路L34及第一气液分离器25。
线路L34位于第一间接换热器H1与第一气液分离器25之间。线路L34的一端与第一间接换热器H1的气化通路出口连接。线路L34的另一端与第一气液分离器25连接。向线路L34导出由第一间接换热器H1对低压液态氧进行气化而成的低压氧气与未气化的低压液态氧的气液两相的混合流体。在线路L34中流动的低压氧气与低压液态氧的混合流体供给到第一气液分离器25。
第一气液分离器25位于第一间接换热器H1与氩塔19之间。在第一气液分离器25上分别连接有线路L16、L17、L34。第一气液分离器25储存经由线路L34供给的低压氧气与低压液态氧的混合流体，并且分离成气相的低压氧气和液相的低压液态氧。
线路L16位于第一气液分离器25与低压塔18之间。线路L16的一端与第一气液分离器25的气体取出口(顶部)连接。线路L16的另一端与低压塔18的气相部连接。在线路L16上设置有阀(第四开闭机构)V8。从第一气液分离器25的气相部向线路L16导出低压氧气。在线路L16中流动的低压氧气供给到低压塔18的下部。
在此，在空气分离装置10C中，由线路L16构造第四路径，该第四路径连通低压塔18的气相部和第一气液分离器(第一气液分离室)25的气相部。另外，阀V8为第四开闭机构。
根据作为第一实施方式的变形例的空气分离装置10C，与第一实施方式的空气分离装置10同样，能够先启动高压塔17和低压塔18，接着容易启动氩塔19。
另外，根据使用图4所示的空气分离装置10C的空气分离方法，由于具有线路L16(第四路径)及阀V8(第四开闭机构)，因此在启动时，在氩塔19的上部浓缩氩气之前的期间，能够通过调整设置于线路L16的阀V8的开度，使第一气液分离器25及第一间接换热器H1的气化通路的压力大于稳态运转时的压力，并且使氩塔19及与此相连的第二间接换热器外筒21的压力维持在与稳态运转时相同的程度。如此，由于能够通过调整阀V8的开度，将高压塔17的压力维持在与稳态运转时相同的程度的压力(例如，约800kPaA)，因此能够避免空气提纯器13的压力低下。此外，在该情况下，由第一间接换热器H1气化的流体为中压氧气，由第一气液分离器25分离的流体为中压氧气和中压液态氧。
此外，作为其他方法，也可以使用作为第一实施方式的变形例的空气分离装置10D。
另外，如图5所示，空气分离装置10D从上述空气分离装置10的结构省略第一间接换热器外筒20及阀V8，并且追加线路L34。
线路L34位于第一间接换热器H1与低压塔18之间。线路L34的一端与第一间接换热器H1的气化通路出口连接。线路L34的另一端与低压塔18的下部的气相部连接。向线路L34导出由第一间接换热器H1对低压液态氧进行气化而成的低压氧气与未气化的低压液态氧的气液两相的混合流体。在线路L34中流动的低压氧气与低压液态氧的混合流体供给到低压塔18的下部。
在低压塔18的下部储存通过低压塔18中的低温蒸馏分离出的低压液态氧与经由线路L34供给的低压氧气及低压液态氧的混合流体，并且分离成气相的低压氧气和液相的低压液态氧。在此，在空气分离装置10D中，低压塔18的下部为第一气液分离室。
根据作为第一实施方式的变形例的空气分离装置10D，与第一实施方式的空气分离装置10同样，能够先启动高压塔17和低压塔18，接着容易启动氩塔19。
此外，作为其他方法，也可以使用作为第一实施方式的变形例的空气分离装置10E。
此外，如图6所示，空气分离装置10E从上述空气分离装置10的结构省略第二间接换热器外筒21，并且追加线路L35及第二气液分离器26。
线路L35位于第二间接换热器H2与第二气液分离器26之间。线路L35的一端与第二间接换热器H2的气化通路出口连接。线路L35的另一端与第二气液分离器26连接。向线路L35导出由第二间接换热器H2对中压液态氧进行气化而成的中压氧气与未气化的中压液态氧的气液两相的混合流体。在线路L35中流动的中压氧气与中压液态氧的混合流体供给到第二气液分离器26。
第二气液分离器26位于第二间接换热器H2与高压塔17之间。在第二气液分离器26上分别连接有线路L25、L27、L35。第二气液分离器26储存经由线路L35供给的中压氧气与中压液态氧的混合流体，并且分离成气相的中压氧气和液相的中压液态氧。
线路L25位于第二气液分离器26与氩塔19之间。线路L25的一端与第二气液分离器26的气体取出口(顶部)连接。线路L25的另一端与氩塔19的气相部连接。在线路L25上设置有阀(第三开闭机构)V9。从第二气液分离器26的气相部向线路L25导出中压氧气。在线路L25中流动的中压氧气供给到氩塔19的下部。
在此，在空气分离装置10E中，由线路L25构造第三路径，该第三路径连通氩塔19的气相部和第二气液分离器(第二气液分离室)26的气相部。另外，阀V9为第三开闭机构。
根据作为第一实施方式的变形例的空气分离装置10E，与第一实施方式的空气分离装置10同样，能够先启动高压塔17和低压塔18，接着容易启动氩塔19。
另外，根据使用图6所示的空气分离装置10E的空气分离方法，由于具有线路L25(第三路径)及阀V9(第三开闭机构)，因此在启动时，在氩塔19的上部浓缩氩气之前的期间，能够通过调整设置于线路L25上的阀V9的开度，从而将第二气液分离器26的压力维持在与稳态运转时相同的程度。如此，由于能够通过调整阀V9的开度，将高压塔17的压力维持在与稳态运转时相同的程度的压力(例如，约800kPaA)，因此能够避免空气提纯器13的压力低下。
<第二实施方式>
图7是表示本发明的第二实施方式的空气分离装置结构的一例的系统图。在图7中，对与图1所示的第一实施方式的空气分离装置10相同的结构部分使用相同的附图标记，并省略其说明。
如图7所示，本实施方式的空气分离装置30被构造为除了以下列举的变更点以外，与上述的第一实施方式的空气分离装置10同样。
·本实施方式的空气分离装置30具备串联连接的第一氩塔19a和第二氩塔19b，以代替第一实施方式的空气分离装置10的氩塔19。
·本实施方式的空气分离装置30从结构要素中除去第一实施方式的空气分离装置10的第二间接换热器外筒21。
·本实施方式的空气分离装置30将第二间接换热器H2收容在第二氩塔19b的底部。
·本实施方式的空气分离装置30具有线路L29、L30、阀V11及液态氩泵P5，以代替构造第一实施方式的空气分离装置10的线路L24、L25、阀V9及液态氧泵P3。
·本实施方式的空气分离装置30的线路L26的结构与第一实施方式的空气分离装置10不同。
·本实施方式的空气分离装置30的线路L17的结构与第一实施方式的空气分离装置10不同。
下面，对与变更点有关的结构进行详细说明。
第一氩塔19a位于第一间接换热器外筒20与第二氩塔19b之间。在第一氩塔19a上分别连接有线路L20、L22、L29、L30。第一氩塔19a通过将经由线路L22供给的液态氩和经由线路L30供给的低纯度氩气在比低压塔18的压力高的压力下进行低温蒸馏，从而分离成氩气和低纯度液态氩。通过该低温蒸馏，在第一氩塔19a的上部浓缩氩气，在第一氩塔19a的下部浓缩低纯度液态氩。
第二氩塔(第二气液分离室)19b位于第一氩塔19a与高压塔17之间。在第二氩塔19b上分别连接有线路L17、L19、L26、L27、L29、L30。在第二氩塔19b的底部收容有第二间接换热器H2。第二氩塔19b通过将由富氩液态氧泵P1加压的富氩液态氧、经由线路L29供给的低纯度液态氩、经由线路L17供给的低压液态氧和由第二间接换热器H2气化而生成的中压氧气在比低压塔18的压力高的压力下进行低温蒸馏，从而分离成低纯度氩气和中压液态氧。通过该低温蒸馏，在第二氩塔19b的上部浓缩低纯度氩气，在第二氩塔19b的下部浓缩中压液态氧。
线路L29位于第一氩塔19a与第二氩塔19b之间。线路L29的一端与第一氩塔19a的底部连接。线路L29的另一端与第二氩塔19b的顶部(或上部)连接。向线路L29导出储存在第一氩塔19a的底部的一部分低纯度液态氩。在线路L29上设置有液态氩泵P5。在线路L29中流动的低纯度液态氩在由液态氩泵P5加压之后供给到第二氩塔19b的顶部。
液态氩泵P5位于线路L29上。液态氩泵P5对从第一氩塔19a的底部导出到线路L29的低纯度液态氩进行加压。
线路L30位于第二氩塔19b与第一氩塔19a之间。线路L30的一端与第二氩塔19b的顶部(或上部)连接。线路L30的另一端与第一氩塔19a的下部连接。向线路L30导出在第二氩塔19b的顶部浓缩的低纯度氩气(稳态运转时)或中压氧气(启动时)。在线路L30上设置有阀(第三开闭机构)V11。在线路L30中流动的低纯度氩气经由阀V11供给到第一氩塔19a的下部。
在本实施方式的空气分离装置30中，由线路L30构造第三路径，该第三路径连通第一氩塔19a(氩塔)的气相部和第二氩塔19b(第二气液分离室)的气相部。
第三路径为用于将储存在第二氩塔19b的气相部的低纯度氩气或中压氧气供给到第一氩塔19a的气相部的路径。
此外，第三路径也可以包括线路L30以外的流路。即，在储存于第二氩塔19b的低纯度氩气或中压氧气到达第一氩塔19a之前所经由的所有路径为第三路径。
阀V11位于线路L30上。阀V11只要具有减压功能则不受特别限定，优选在全闭(开度0％)与全开(开度100％)之间能够自如调整开度。经由线路L30向阀V11供给在第二氩塔19b的顶部浓缩的低纯度氩气。阀V11根据其开度对在线路L30中流动的流体进行减压。
第二间接换热器H2收容在第二氩塔19b的底部。第二间接换热器H2的液化通路入口与线路L8的一端连接。第二间接换热器H2的液体取出口与线路L17的一端连接。第二间接换热器H2通过对由线路L8供给的高压氮气和储存在第二氩塔19b的底部的中压液态氧进行间接换热，使高压氮气液化以生成高压液态氮，并且使中压液态氧气化以生成中压氧气。
在本实施方式中，第二氩塔19b为第二气液分离室，储存由第二间接换热器H2气化而生成的中压氧气与未由第二间接换热器H2气化的中压液态氧的混合流体，并且将该混合流体分离成中压氧气和中压液态氧。
线路L17位于第一间接换热器外筒20与第二氩塔19b之间。线路L17的一端与第一间接换热器外筒20的液体取出口(底部)连接。线路L17的另一端与第二氩塔19b的底部(或下部)连接。向线路L17导出储存于第一间接换热器外筒20且未由第一间接换热器H1气化的一部分低压液态氧。在线路L17上设置有阀V7。在线路L17中流动的低压液态氧经由阀V7供给到第二氩塔19b的底部。
线路L19位于低压塔18与第二氩塔19b之间。线路L19的一端与低压塔18的中间部连接。线路L19的另一端与第二氩塔19b的中间部或下部连接。向线路L19供给在低压塔18的中间部浓缩的一部分富氩液态氧。在线路L19上设置有富氩液态氧泵P1。在线路L19中流动的富氩液态氧在由富氩液态氧泵P1加压之后供给到第二氩塔19b。
线路L26位于第二氩塔19b(第二气液分离室)与低压塔18之间。线路L26的一端与第二氩塔19b的下部连接。线路L26的另一端与低压塔18的下部连接。向线路L26导出储存在第二氩塔19b的下部的一部分中压氧气。在线路L26上设置有阀V10(第一开闭机构)。在线路L26中流动的中压氧气在由阀V10减压之后供给到低压塔18的下部。
本实施方式的空气分离装置30由线路L26构造第一路径，该第一路径连通低压塔18的下部(气相部)和第二氩塔(第二气液分离室)19b的下部(气相部)。
此外，在本实施方式的空气分离装置30中，以线路L26的一端与第二氩塔19b的下部连接的结构为一例进行了说明，但并不限定于此。也有线路L26的一端与第二氩塔19b的中间部或上部的气体取出口、线路L30的分支点、第一氩塔19a的气体取出口、线路L20的分支点或者线路L21的分支点连接的情况。
在该情况下，由第二间接换热器H2生成的中压氧气经由第二氩塔19b、线路L30、第一氩塔19a、线路L20及线路L21中的任一个或全部，然后在经由线路L26并由阀V10减压之后供给到低压塔18的下部。
即，由第二间接换热器H2生成的中压氧气在到达低压塔18的气相部之前所经由的所有流路为第一路径。
下面，对本实施方式的空气分离装置30的运转方法即空气分离方法的一例进行详细说明。
就本实施方式的空气分离装置30的运转方法(空气分离方法)而言，首先，将空气分离装置30从常温状态启动，在成为能够回收产品氩气(GAR)或产品液态氩(LAR)的状态之后转移到稳态运转。
下面，参照图7的同时示出空气分离装置30从启动时到切换为稳态运转为止的步骤。
(启动时)
就本实施方式的空气分离方法而言，在空气分离装置30的启动时，对包含氧、氮及氩的原料空气进行压缩、预冷、提纯及冷却，生成高压原料空气，在高压塔17中，将原料空气在低温下进行蒸馏，分离成高压氮气和高压富氧液态空气，在低压塔18中，将所述高压富氧液态空气在低温下进行蒸馏，分离成低压氮气、低压液态氧和富氩液态氧。此时，在将所述低压液态氧进行加压之后得到的中压液态氧导入到第二氩塔(第二气液分离室)19b，对所述高压氮气和所述中压液态氧进行间接换热，使所述高压氮气液化以生成高压液态氮，并且使所述中压液态氧气化以生成中压氧气，在将所述中压氧气减压之后导入到低压塔18的气相部。
然后，在第一氩塔19a和第二氩塔19b中，将所述富氩液态氧在低温下进行蒸馏，分离成氩气和中压液态氧。此时，对所述氩气和所述低压液态氧进行间接换热，使所述氩气液化以生成液态氩，并且使所述低压液态氧气化以生成低压氧气。与此同时，将从第二氩塔19b(第二气液分离室)导出且导入到低压塔18的气相部的所述中压氧气的流量进行减量或者设为零。
然后，如果在第一氩塔19a的塔顶中浓缩规定浓度的氩气，则抽出规定流量的产品(产品液态氩LAR、产品氩气GAR等)，转移到稳态运转状态。
具体而言，首先，依次启动空气压缩机11、空气预冷器12及空气提纯器13，将压缩、提纯及冷却后的压力约800kPaA的原料空气供给到高压塔17。同时，使用启动用的旁通线路(未图示)来将一部分原料空气供给到膨胀涡轮机24，通过使一部分原料空气进行绝热膨胀而产生低温空气。通过所产生的低温空气，来慢慢冷却高压塔17、低压塔18、第一氩塔19a、第二氩塔19b、第一间接换热器H1、第二间接换热器H2、第三间接换热器H3、第一间接换热器外筒20、第三间接换热器外筒22、过冷器23、富氩液态氧泵P1、液态氧泵P2、P4、液态氩泵P5、各线路及各阀。
接着，如果各设备冷却至饱和温度附近，则使用用于供给液态氮的线路L33，从低压塔18的上部向低压塔18内供给液态氮。所供给的液氮经由低压塔18、线路L15、液态氧泵P2、第一间接换热器外筒20、线路L17及阀V7而作为液化气流体储存在第二氩塔19b中。
此时，在第一间接换热器外筒20中不储存液化气流体，以便在第一间接换热器H1中不会产生间接换热。即，将阀V7(第二开闭机构)设为打开状态，根据阀V7的开度来开放线路L17(第二路径)。
当在第二氩塔19b中储存有液化气流体时，通过收容在第二氩塔19b中的第二间接换热器H2开始与供给到高压塔17中的高压空气的间接换热。通过该换热，高压空气进行液化的同时，在第二氩塔19b中产生气体流体。经液化的高压液态空气从线路L10供给到高压塔17，成为高压塔17的回流液，在高压塔17中开始低温蒸馏。
另一方面，将阀V10设为打开状态，在第二氩塔19b中产生的气体流体经由线路L26(第一路径)及阀V10(第一开闭机构)供给到低压塔18的下部。由此，在低压塔18中，通过从下部供给的气体流体与从顶部供给的液态氮的气液接触而开始低温蒸馏。
此时，将阀V11设为打开状态，在第二氩塔19b中产生的一部分气体流体经由线路L30、阀V11、第一氩塔19a、线路L20及线路L21排出到大气中。由此，虽然第一氩塔19a被冷却，但由于不存在回流液，因此不会开始低温蒸馏。
根据上述步骤，首先，启动高压塔17和低压塔18。由此，在高压塔17的上部浓缩高压氮气，在高压塔17的下部浓缩高压富氧液态空气。另外，在低压塔18的上部浓缩低压氮气，在低压塔18的中间部浓缩富氩液态氧，在低压塔18的下部浓缩低压液态氧。
通过低压塔18中的低温蒸馏，在低压塔18的中间部浓缩富氩液态氧。接着，开始运转富氩液态氧泵P1，从低压塔18的中间部向线路L19导出一部分富氩液态氧。接着，经由线路L19及富氩液态氧泵P1，开始向第二氩塔19b供给富氩液态氧。与此同时，调节阀V7的开度，开始向第一间接换热器外筒20储存低压液态氧。
接着，如果在第一间接换热器外筒20中储存有低压液态氧，则在第一间接换热器H1中开始低压液态氧与由第一氩塔19a供给的中压氧气的间接换热。在第一间接换热器外筒20内使低压液态氧气化以产生低压氧气的同时，使由第一氩塔19a供给的中压氧气液化以产生中压液态氧。此外，在该时刻，在第一氩塔19a中不进行低温蒸馏，因此在第一氩塔19a的上部不会浓缩氩气，存在中压氧气。
接着，将阀V8设为打开状态，将第一间接换热器外筒20的一部分低压氧气导出到线路L16。导出的低压氧气经由线路L16及阀V8供给到低压塔18的下部。另一方面，由第一间接换热器H1液化的中压液态氧经由线路L22供给到第一氩塔19a的上部，成为第一氩塔19a的回流液，接着从第一氩塔19a的底部导出的流体经由线路L29及液态氩泵P5供给到第二氩塔19b，成为第二氩塔19b的回流液。由此，在第一氩塔19a和第二氩塔19b中开始低温蒸馏。
但是，在开始低温蒸馏的阶段，在第一氩塔19a的上部不会浓缩氩成分，氧成为主成分。因此，在第一间接换热器H1中进行液态氧与氧气的间接换热，与稳态运转时的液态氧与氩气的间接换热相比较，流体间的压力差较小。
假设在线路L16(第四路径)上未设置阀V8(第四开闭机构)且在线路L30(第三路径)上未设置阀V11(第三开闭机构)的情况下，第一间接换热器外筒20的压力与低压塔18的压力相同且为130kPaA左右，由第一间接换热器H1进行热集成的第一氩塔19a的压力为低于稳态运转时的约150kPaA。另外，与第一氩塔19a相连的第二氩塔19b的压力也低于稳态运转时的压力230kPaA。因此，高压塔17的压力也较低，与第一实施方式的空气分离装置10同样，有可能因空气提纯器13的压力低下而产生故障。此外，在该情况下，即使将调节第二氩塔19b的压力的阀V10设为全闭，第二氩塔19b的压力也成为无法保持稳态运转时的压力的状态。
根据本实施方式的空气分离装置30，在线路L16(第四路径)上设置有阀V8(第四开闭机构)，在线路L30(第三路径)上设置有阀V11(第三开闭机构)。在此，在第一氩塔19a的上部浓缩氩气之前的期间，能够通过调整设置于线路L16的阀V8的开度，从而将第一间接换热器外筒20的压力设为高于稳态运转时的压力，并且将第一氩塔19a及与此相连的第二氩塔19b的压力维持在与稳态运转时相同的程度。如此，由于能够通过调整阀V8的开度，将高压塔17的压力与稳态运转时同样维持在约800kPaA，因此能够避免空气提纯器13的压力低下。
另外，根据本实施方式的空气分离装置30，也可以通过调整设置于线路L30的阀V11的开度以代替使用阀V8，从而维持第二氩塔19b的压力为与稳态运转时相同的程度。与上述阀V8同样，通过调整阀V11的开度，能够将高压塔17的压力与稳态运转时同样维持在约800kPaA，因此能够避免空气提纯器13的压力低下。
接着，通过阀V8或阀V11的操作，以将第二氩塔19b的压力维持在与稳态运转时相同的程度的方式进行调节的同时，缩小阀V10的开度，最终设为全闭或微开(稳态运转时的阀开度)。通过该操作，减少在线路L26中流动的中压氧气的流量，将向第一氩塔19a供给的中压氧气增加至规定量。
然后，确认在第一氩塔19a的上部浓缩氩，并且从线路L21或线路L23导出的产品氩气(GAR)或产品液态氩(LAR)增加至规定量的情况，完成空气分离装置30的启动。
(稳态运转时)
在本实施方式的空气分离装置30的运转方法(空气分离方法)中，在空气分离装置30的启动之后，向稳态运转转移。
在本实施方式的空气分离方法中，在空气分离装置30的启动之后，进行包括以下各工序的稳态运转。
·在高压塔17中，将原料空气在低温下进行蒸馏，分离成高压氮气和高压富氧液态空气(高压分离工序)。
·在低压塔18中，将高压富氧液态空气在低温下进行蒸馏，分离成低压氮气、低压液态氧和富氩液态氧(低压分离工序)。
·在第一氩塔19a及第二氩塔19b中，将富氩液态氧加压至比低压分离工序的压力高的压力之后，在低温下进行蒸馏，分离成氩气和中压液态氧(氩分离工序)。
·在第一间接换热器H1中，对氩气和低压液态氧进行间接换热，使氩气液化以生成液态氩，并且使低压液态氧气化以生成低压氧气(第一间接换热工序)。
·在第二氩塔中的第二间接换热器H2中，对高压氮气和中压液态氧进行间接换热，使高压氮气液化以生成高压液态氮，并且使中压液态氧气化以生成中压氧气(第二间接换热工序)。
·在线路L21或线路L23中，将一部分氩气、在第一间接换热工序中未液化的一部分氩气及一部分液态氩中的至少一种氩作为产品氩气(GAR)或产品液态氩(LAR)回收(产品导出工序)。
此外，在本实施方式的空气分离方法中，在稳态运转时，阀V10(第一开闭机构)处于全闭而流体在线路L26(第一路径)中不流动，或者阀V10处于微开而只有少量的中压氧气在线路L26中流动。
如以上说明的那样，本实施方式的空气分离装置30具备：高压塔17，用于将高压原料空气在低温下进行蒸馏，分离成高压氮气和高压富氧液态空气；低压塔18，用于将所述高压富氧液态空气在低温下进行蒸馏，分离成低压氮气、低压液态氧和富氩液态氧；第一氩塔19a及第二氩塔19b，用于将压力比低压塔18的压力高的所述富氩液态氧在低温下进行蒸馏，分离成氩气和中压液态氧；第一间接换热器H1，用于对所述氩气和所述低压液态氧进行间接换热，使所述氩气液化以生成液态氩，并且使所述低压液态氧气化以生成低压氧气；第二间接换热器H2，用于对所述高压氮气和所述中压液态氧进行间接换热，使所述高压氮气液化以生成高压液态氮，并且使所述中压液态氧气化以生成中压氧气；第一间接换热器外筒(第一气液分离室)20，用于将由第一间接换热器H1气化的低压氧气和未气化的低压液态氧分离成气相和液相；第二氩塔(第二气液分离室)19b，用于将由第二间接换热器H2气化的中压氧气和未气化的中压液态氧分离成气相和液相；第一路径(线路L26)，用于连通低压塔18的气相部和第二氩塔19b的气相部；第二路径(线路L17)，用于连通低压塔18的液相部和第二氩塔19b；位于第一路径的第一开闭机构(阀V10)；和位于第二路径的第二开闭机构(阀V7)。
根据本实施方式的空气分离装置30，通过切换阀V7的开闭状态，能够开放或切断第二路径，该第二路径连通低压塔18的液相部和第二氩塔19b。
另外，根据本实施方式的空气分离装置30，通过切换阀V10的开闭状态，能够开放或切断第一路径，该第一路径连通低压塔18的气相部和第二氩塔19b的气相部。
本实施方式的空气分离方法在高性能三塔式工艺中也最先启动高压塔17和低压塔18，在低压塔18中产生富氩氧。接着，将该富氩液态氧导入到第二氩塔19b，在第一氩塔19a和第二氩塔19b中进行蒸馏。由此，能够由第一氩塔19a去除氧成分并提取氩，从而启动第一氩塔19a和第二氩塔19b(氩塔)。
根据本实施方式的空气分离方法，能够容易启动空气分离装置30。
另外，根据本实施方式的空气分离装置30及空气分离方法，在空气分离装置30的稳态运转时，阀V10处于全闭而流体在线路L26中不流动，或者阀V10处于微开而只有少量的中压氧气在气体旁通线路L26中流动。与此相对，在空气分离装置30的启动时，打开阀V10，由第二间接换热器H2生成的大部分(至少一半以上)中压氧气在线路L26中流动，从而在通过第一氩塔19a及第二氩塔19b中的低温蒸馏来生成将被供给到第一间接换热器H1的氩气之前的阶段，能够启动高压塔17和低压塔18。此外，通过低压塔18中的低温蒸馏来分离富氩液态氧，能够生成作为第一氩塔19a及第二氩塔19b的原料的富氩液态氧。
另外，在空气分离装置30的启动时，通过操作阀V10，能够将第二氩塔19b的压力调节为与稳态运转时相同的程度的压力。由此，能够将由第二间接换热器H2液化的高压氮气的压力及供给到高压塔17中的原料空气的压力维持在与稳态运转时相同的程度的压力。因此，能够将在空气提纯器13中流动的空气的压力维持在与稳态运转时相同的程度的压力，能够防止由空气提纯器13的压力低下引起的故障。
另外，在空气分离装置30的启动时，启动高压塔17和低压塔18，接着，在第一间接换热器外筒20中储存由低压塔18供给的低压液态氧并在第一间接换热器H1中开始进行间接换热时，向第一间接换热器H1的液化通路入口供给的流体并不是氩气，而是饱和压力低于氩气的氧气。因此，通过第一间接换热器H1中的间接换热，存在于第一氩塔19a的氧气在比稳态运转时低的压力下开始液化，第一氩塔19a及与此相连的第二氩塔19b的压力有可能低于稳态运转时的压力。根据本实施方式的空气分离装置30及空气分离方法，通过操作阀V8，能够将第一间接换热器外筒20的压力维持在比稳态运转时高的压力，并且能够将第一氩塔19a及第二氩塔19b的压力维持在与稳态运转时相同的程度。
另外，在空气分离装置30的启动时，通过操作阀V11，在第一氩塔19a的压力低下的情况下也能够将第二氩塔19b的压力维持在与稳态运转时相同的程度。
如上所述，通过调节阀V8或阀V11来防止第二氩塔19b的压力低下，由此在装置的启动时能够防止由空气提纯器13的压力低下引起的故障。此外，当在稳态运转时进行抑制处理量的减量运转时，具有如下优点：能够实现低压塔18、第一氩塔19a及第二氩塔19b的压力损失的下降，能够防止由第一间接换热器H1及第二间接换热器H2的流体间温度差的低下引起的高压塔17的压力低下，并且能够将产品高压氮气(HPGN2)的压力维持恒定。
此外，也可以是从空气分离装置30的结构要素除去第一间接换热器外筒20、线路L15、L16、阀V8和液态氧泵P2并在低压塔18的底部收容第一间接换热器H1的结构。
(第二实施方式的变形例)
作为应用本发明的第二实施方式的空气分离装置30的结构为一例，并不限定于此。
图8是表示本发明的第二实施方式的空气分离装置的变形例的系统图。
此外，图9是表示本发明的第二实施方式的空气分离装置的变形例的主要部分的系统图。
根据使用本实施方式的空气分离装置30的空气分离方法，在空气分离装置30的启动时，首先启动高压塔17和低压塔18。并且，优选在低压塔18中浓缩低压氮气、富氩液态氧和低压液态氧之前的期间，避免在第一间接换热器H1中开始进行间接换热。
因此，根据使用本实施方式的空气分离装置30的空气分离方法，调节位于线路L17的阀V7的开度，以便低压液态氧不会储存于第一间接换热器外筒20。
作为其他方法，也可以使用作为第二实施方式的变形例的空气分离装置30A。
如图8所示，空气分离装置30A在上述空气分离装置30的结构基础上，具备线路L31和阀V12。
线路L31位于低压塔18与第二氩塔19b之间。线路L31从线路L15分支。线路L31的一端与液态氧泵P2的二次侧的线路L15(分支点)连接。线路L31的另一端与第二氩塔19b连接。在线路L31上设置有阀V12。在阀V12处于打开状态时，经由线路L15及液态氧泵P2向线路L31供给在低压塔18中浓缩的低压液态氧被加压而成的中压液态氧。在线路L31中流动的中压液态氧经由阀V12供给到第二氩塔19b。
阀V12位于线路L31上。阀V12只要具有能够使线路L31的流路(第二路径的一部分)处于开放状态及关闭状态的功能则不受特别限定，优选在全闭(开度0％)与全开(开度100％)之间能够自如调整开度。经由线路L15及线路L31向阀V12供给在低压塔18中浓缩的低压液态氧被加压而成的中压液态氧。阀V12根据其开度来供给在线路L31中流动的中压液态氧。
在此，在空气分离装置30A中，由线路L15及线路L31构造第二路径，该第二路径连通低压塔18的底部(液相部)和第二氩塔(第二气液分离室)19b。另外，阀V12为第二开闭机构。
根据使用图8所示的空气分离装置30A的空气分离方法，由于具有线路L15、L31(即，第二路径)及阀V12(第二开闭机构)，因此在装置的启动时，能够将一部分或所有量的低压液态氧供给到第二氩塔19b，而不会向第一间接换热器外筒20供给低压液态氧。
此外，作为其他方法，也可以使用作为第二实施方式的变形例的空气分离装置30B。
如图9所示，空气分离装置30B在上述空气分离装置30的结构中追加线路L35。另外，在空气分离装置30的下方，在上述空气分离装置30中收容在第二氩塔19b的内侧的第二间接换热器H2被配置在第二氩塔19b的外侧。
线路L35位于第二间接换热器H2与第二氩塔19b之间。线路L35的一端与第二间接换热器H2的气化通路出口连接。线路L35的另一端与第二氩塔19b的下部的气相部连接。向线路L35导出由第二间接换热器H2对中压液态氧进行气化而成的中压氧气与未气化的中压液态氧的气液两相的混合流体。在线路L35中流动的中压氧气与中压液态氧的混合流体供给到第二氩塔19b的下部。
在第二氩塔19b的下部储存通过第二氩塔19b中的低温蒸馏分离出的中压液态氧与经由线路L35供给的中压氧气及中压液态氧的混合流体，并且分离成气相的中压氧气和液相的中压液态氧。
在此，在空气分离装置30B中，第二氩塔19b的下部为第二气液分离室，线路L26为连通低压塔18的气相部和第二氩塔19b的下部(第二气液分离室)的气相部的第一路径。
根据作为第二实施方式的变形例的空气分离装置30B，与第二实施方式的空气分离装置30同样，能够先启动高压塔17和低压塔18，接着容易启动第一氩塔19a及第二氩塔19b。
此外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可进行各种变更。例如，上述的第一及第二实施方式的空气分离装置10、30也可以是将使用循环氮压缩机以代替空气升压机14从高压塔17导出且由主换热器16进行热回收的高压氮气压缩、冷却及液化之后供给到高压塔17的结构。
另外，上述的第一及第二实施方式的空气分离装置10、30也可以是如下的结构：即，代替通过使由第三间接换热器H3生成的中压富氧空气进行绝热膨胀而产生装置运转所需的寒冷的膨胀涡轮机24，通过使一部分原料空气或从高压塔17导出的高压氮气进行绝热膨胀而产生装置运转所需的寒冷。
另外，上述的第一及第二实施方式的空气分离装置10、30也可以是如下的结构：即，在第三间接换热器H3中液化的流体为使一部分原料空气进行绝热膨胀而得到的流体，以替代在高压塔17的中间部或下部上升的高压富氮空气。
产业上的可利用性
本发明的空气分离装置及空气分离方法为从空气中分离及回收氮、氧及氩的方法，在蒸馏技术和气液分离技术等领域可进行产业上的利用。
附图标记说明
10、30 空气分离装置
11 空气压缩机
12 空气预冷器
13 空气提纯器
14 空气升压机
15 空气升压机后冷却器
16 主换热器
17 高压塔
18 低压塔
19 氩塔
19a 第一氩塔
19b 第二氩塔
20 第一间接换热器外筒
21 第二间接换热器外筒
22 第三间接换热器外筒
23 过冷器
24 膨胀涡轮机
25 第一气液分离器
26 第二气液分离器
P1 富氩液态氧泵
P2～P4 液态氧泵
P5 液态氩泵
H1 第一间接换热器
H2 第二间接换热器
H3 第三间接换热器
L1～L35 线路
V1～V14 阀

Claims (9)

1.一种空气分离装置，具备：
高压塔，用于将高压的原料空气在低温下进行蒸馏，分离成高压氮气和高压富氧液态空气；
低压塔，用于将所述高压富氧液态空气在低温下进行蒸馏，分离成低压氮气、低压液态氧和富氩液态氧；
氩塔，用于将压力高于所述低压塔的压力的所述富氩液态氧在低温下进行蒸馏，分离成氩气和中压液态氧；
第一间接换热器，用于对所述氩气和所述低压液态氧进行间接换热，使所述氩气液化以生成液态氩，并且使所述低压液态氧气化以生成低压氧气；
第二间接换热器，用于对所述高压氮气和所述中压液态氧进行间接换热，使所述高压氮气液化以生成高压液态氮，并且使所述中压液态氧气化以生成中压氧气；
第一气液分离室，用于将由所述第一间接换热器气化的低压氧气和未气化的低压液态氧分离成气相和液相；
第二气液分离室，用于将由所述第二间接换热器气化的中压氧气和未气化的中压液态氧分离成气相和液相；
第一路径，用于连通所述低压塔的气相部和所述第二气液分离室的气相部；
第二路径，用于连通所述低压塔的液相部和所述第二气液分离室；
位于所述第一路径的第一开闭机构；和
位于所述第二路径的第二开闭机构。
2.根据权利要求1所述的空气分离装置，其中，
所述第一开闭机构具有开度调整功能。
3.根据权利要求1或2所述的空气分离装置，具备：
第三路径，用于连通所述氩塔的气相部和所述第二气液分离室的气相部；和
第三开闭机构，位于所述第三路径且具有开度调整功能。
4.根据权利要求3所述的空气分离装置，其中，
所述氩塔由串联连接的第一氩塔和第二氩塔构造，
所述第二氩塔为所述第二气液分离室，
所述第三路径位于所述第一氩塔与所述第二氩塔之间。
5.根据权利要求1或2所述的空气分离装置，具备：
第四路径，用于连通所述低压塔的气相部和所述第一气液分离室的气相部；和
第四开闭机构，位于所述第四路径且具有开度调整功能。
6.一种空气分离方法，使用权利要求1至5中任一项所述的空气分离装置，其中，
在所述空气分离装置的启动时，
对包含氧、氮及氩的原料空气进行压缩、预冷、提纯及冷却，生成高压的原料空气；
在所述高压塔中，将所述原料空气在低温下进行蒸馏，分离成高压氮气和高压富氧液态空气；
在所述低压塔中，将所述高压富氧液态空气在低温下进行蒸馏，分离成低压氮气、低压液态氧和富氩液态氧；
将所述低压液态氧导入到所述第二间接换热器，对所述高压氮气和所述低压液态氧进行间接换热，使所述高压氮气液化以生成高压液态氮，使所述低压液态氧气化以生成低压氧气，并且将所述低压氧气导入到所述低压塔的气相部。
7.一种空气分离方法，使用权利要求1至5中任一项所述的空气分离装置，其中，
在所述空气分离装置的启动时，
对包含氧、氮及氩的原料空气进行压缩、预冷、提纯及冷却，生成高压的原料空气；
在所述高压塔中，将所述原料空气在低温下进行蒸馏，分离成高压氮气和高压富氧液态空气；
在所述低压塔中，将所述高压富氧液态空气在低温下进行蒸馏，分离成低压氮气、低压液态氧和富氩液态氧；
将对所述低压液态氧进行加压而得到的中压液态氧导入到所述第二间接换热器，对所述高压氮气和所述中压液态氧进行间接换热，使所述高压氮气液化以生成高压液态氮，使所述中压液态氧气化以生成中压氧气，在将所述中压氧气进行减压之后导入所述低压塔的气相部。
8.根据权利要求6或7所述的空气分离方法，其中，
在得到所需供给量的所述富氩液态氧之后进行稳态运转，所述稳态运转包括：
高压分离工序，将所述原料空气在低温下进行蒸馏，分离成所述高压氮气和所述高压富氧液态空气；
低压分离工序，将所述高压富氧液态空气在低温下进行蒸馏，分离成所述低压氮气、所述低压液态氧和所述富氩液态氧；
氩分离工序，在将所述富氩液态氧加压成比所述低压分离工序的压力高的压力之后在低温下进行蒸馏，分离成氩气和中压液态氧；
第一间接换热工序，对所述氩气和所述低压液态氧进行间接换热，使所述氩气液化以生成液态氩，使所述低压液态氧气化以生成低压氧气；和
第二间接换热工序，对所述高压氮气和所述中压液态氧进行间接换热，使所述高压氮气液化以生成高压液态氮，使所述中压液态氧气化以生成中压氧气。
9.根据权利要求8所述的空气分离方法，其中，
所述稳态运转包括：产品导出工序，将一部分所述氩气、在所述第一间接换热工序中未液化的一部分氩气及一部分所述液态氩中的至少一种氩作为产品抽出。
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