[go: up one dir, main page]

CN104903669A - 空气分离方法及空气分离装置 - Google Patents

空气分离方法及空气分离装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104903669A
CN104903669A CN201480004053.9A CN201480004053A CN104903669A CN 104903669 A CN104903669 A CN 104903669A CN 201480004053 A CN201480004053 A CN 201480004053A CN 104903669 A CN104903669 A CN 104903669A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
medium
air
oxygen
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480004053.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104903669B (zh
Inventor
橘博志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyo Nippon Sanso Corp
Original Assignee
Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyo Nippon Sanso Corp filed Critical Taiyo Nippon Sanso Corp
Publication of CN104903669A publication Critical patent/CN104903669A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104903669B publication Critical patent/CN104903669B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04193—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions
    • F25J3/04206—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions including a so-called "auxiliary vaporiser" for vaporising and producing a gaseous product
    • F25J3/04212—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions including a so-called "auxiliary vaporiser" for vaporising and producing a gaseous product and simultaneously condensing vapor from a column serving as reflux within the or another column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04436—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using at least a triple pressure main column system
    • F25J3/04448—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using at least a triple pressure main column system in a double column flowsheet with an intermediate pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04296—Claude expansion, i.e. expanded into the main or high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04303—Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
    • F25J3/04709—Producing crude argon in a crude argon column as an auxiliary column system in at least a dual pressure main column system
    • F25J3/04715—The auxiliary column system simultaneously produces oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04872—Vertical layout of cold equipments within in the cold box, e.g. columns, heat exchangers etc.
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04872—Vertical layout of cold equipments within in the cold box, e.g. columns, heat exchangers etc.
    • F25J3/04884—Arrangement of reboiler-condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/10—Processes or apparatus using separation by rectification in a quadruple, or more, column or pressure system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/40—Air or oxygen enriched air, i.e. generally less than 30mol% of O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/02—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams using a pump in general or hydrostatic pressure increase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/50—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/20—Boiler-condenser with multiple exchanger cores in parallel or with multiple re-boiling or condensing streams

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

本发明的目的在于提供一种空气分离方法及空气分离装置，其能够抑制氩的产率的下降的同时，提取更多的中压氮气、压力高于中压氮气的高压氮气、液氧或液氮等。提供一种空气分离方法，其特征在于，利用氩塔的顶部的氩气和中压塔的顶部的中压氮气使低压塔的底部的低压液氧再沸，并且利用高压塔的顶部的高压氮气使氩塔的底部的中压液氧再沸。

Description

空气分离方法及空气分离装置
技术领域
本发明涉及一种空气分离方法及空气分离装置。
本申请基于2013年2月26日在日本申请的特愿2013-036185号要求优先权，并在此援引其内容。
背景技术
图6是表示现有的空气分离装置的大致结构的系统图。
以往，在通过将空气进行深冷分离来制造氧和氩等时，例如，使用如图6所示的空气分离装置200。
参照图6，空气分离装置200具有空气压缩机201、空气预冷器202、空气提纯器204、涡轮鼓风机205、涡轮鼓风机后冷却器206、涡轮208、主热交换器211、低压塔213、被配置在低压塔213内的底部的低压塔再沸器214、中压塔216、过冷器218、氩塔221和被配置在氩塔221的塔顶部的氩塔冷凝器222。
当使用空气分离装置200来制造氧、氮和氩等时，通过使用氩塔冷凝器222来使从中压塔216的底部导出的富氧液态空气气化之后，作为富氧空气供给到低压塔213中。
在空气分离装置200中，通过使用位于中压塔216的塔顶部的中压氮气，来使位于低压塔213的底部的低压液氧再沸。
另外，当使用空气分离装置200来制造氧、氮和氩等时，除氩气和液氩(LAR)之外，还可以从低压塔213的塔底提取液氧(LPLO2)，或从中压塔216的塔顶抽出中压氮气(MPGN2)或液氮(MPLN2)，但随着它们的流量的增加，氩的产率下降。
此外，所谓“产率”是指各产品的流量对待供给到空气分离装置200中的原料空气的流量的比例。
专利文件1中公开了一种能够通过使用复式柱的低温蒸馏，使对空气进行分离而得到的气体状氧的量增加的空气分离方法及成套设备。
专利文件1中公开了在低压柱、中压柱和氩柱的基础上追加混合柱，通过将混合柱的塔顶蒸馏气体供给到低压柱的底部再沸器中来改善氧的产率的方法。
另外，专利文件1中公开了即使在相当于原料空气量的10～15％的流量从中压柱作为中压氮气提取的情况，或相当于原料空气量的10～15％的流量作为送风空气被送到低压柱的情况下，也能够维持或改善氩的产率。
进一步，专利文件1中公开了使中压氮气或原料空气的一部分在涡轮中进行膨胀而作为低压氮或送风空气，由此能够产生寒冷，以提取液化气体产品。总之，即使在提取一定量液化气体产品时，也能够维持或增加氩的产率。
专利文件2中公开了能够改善氩的产率的技术。具体而言，专利文件2中公开了通过将从高压塔的底部导出的富氧液态空气供给到气液接触部中并进行低温蒸馏，将在此分离出的不同的氧浓度的气体供给到各个低压塔中，从而改善低压塔的精馏条件，以增加氩的产率。
专利文件1：特开2001-194058号公报
专利文件2：美国专利第4737177号公报
就现状来说，关于空气分离，例如，使用图6所示的空气分离装置200，但在使用这种装置的情况下，当大量提取压力高于低压塔213的氮气(中压氮气)、液氧和液氮来作为产品时，存在氩的产率下降的问题。
另一方面，在专利文件1、2中公开的技术中具有改善氩的产率的记载，但实际上氩产率的改善仅为几％左右，无法充分改善产率。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种空气分离方法及空气分离装置，其能够抑制氩的产率的下降的同时，提取更多的中压氮气、压力高于中压氮气的高压氮气、液氧或液氮等。
为了解决上述问题，本发明提供一种空气分离方法，其特征在于，包括：低压氧分离工序，对作为被供给到低压塔中的低压原料且包含氧、氮和氩的混合流体进行低温蒸馏，从而将所述混合流体分离为低压氮气、低压液氧和液化进料氩(液化フィードアルゴン)；氩分离工序，对所述液化进料氩进行低温蒸馏，从而分离为氩气和中压液氧；第一间接热交换工序，通过所述氩气与所述低压液氧的间接热交换，使所述氩气液化而生成液氩，并且使所述低压液氧的一部分气化而生成低压氧气；第二间接热交换工序，通过使从中压塔供给的中压氮气与所述低压液氧进行间接热交换，来使所述中压氮气液化而生成中压液氮，并且使所述低压液氧的一部分气化而生成低压氧气；第三间接热交换工序，通过使从高压塔供给的高压氮气与所述中压液氧进行间接热交换，来使所述高压氮气液化而生成高压液氮，并且使所述中压液氧的一部分气化而生成中压氧气；第一产品导出工序，将所述氩气的一部分、在所述第一间接热交换工序中未被液化的氩气和所述液氩的一部分中的至少一种氩作为产品抽出；以及第二产品导出工序，将在所述第一间接热交换工序及第二间接热交换工序中未被气化的低压液氧、在所述第三间接热交换工序中未被气化的中压液氧、位于所述中压塔的塔顶部的中压氮气的一部分、位于所述中压塔的塔顶部的中压液氮的一部分、位于所述高压塔的塔顶部的高压氮气的一部分和位于所述高压塔的塔顶部的高压液氮的一部分中的至少一种以上作为产品抽出。
另外，优选在上述空气分离方法中，进一步包括：高压氮分离工序，对将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯和冷却而得到的高压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为高压氮气和高压富氧液态空气；中压氮分离工序，对将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯和冷却而得到的中压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为中压氮气和中压富氧液态空气；以及低压原料供给工序，使所述高压富氧液态空气和所述中压富氧液态空气减压，并将减压后的该高压富氧液态空气和该中压富氧液态空气中的至少一个作为所述低压原料供给到所述低压塔中。
另外，优选在上述空气分离方法中，进一步包括：高压氮分离工序，对将包含氧、氮和氩的空气压缩、提纯和冷却而得到的高压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为高压氮气和高压富氧液态空气；中压氮分离工序，通过使所述高压富氧液态空气减压，并对其一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为中压氮气和中压富氧液态空气；第四间接热交换工序，通过所述高压氮气的一部分与所述中压富氧液态空气的间接热交换，使所述高压氮气的一部分液化而生成高压液氮，并且使所述中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气；以及低压原料供给工序，使在所述第四间接热交换工序中未被气化的中压富氧液态空气减压，并作为所述低压原料供给到所述低压塔中。
另外，优选在上述空气分离方法中，代替所述第四间接热交换工序，包括第五间接热交换工序，所述第五间接热交换工序通过所述高压原料空气的一部分或在所述高压塔内上升的高压富氮空气的一部分与所述中压富氧液态空气的间接热交换，使所述高压原料空气的一部分或所述高压富氮空气的一部分液化而生成高压液态空气或高压富氮液态空气，并且使所述中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气。
另外，优选在上述空气分离方法中，进一步包括：高压氮分离工序，对将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯和冷却而得到的高压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为高压氮气和高压富氧液态空气；中压氮分离工序，通过将所述高压富氧液态空气的一部分或全部减压之后进行低温蒸馏，从而分离为中压氮气和中压富氧液态空气；第四间接热交换工序，通过所述高压氮气的一部分与所述中压富氧液态空气的间接热交换，使该高压氮气的一部分液化而生成高压液氮，并且使所述中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气；第六间接热交换工序，通过所述高压原料空气的一部分或在所述高压塔内上升的高压富氮空气的一部分与在所述第四间接热交换工序中未被气化的所述中压富氧液态空气的间接热交换，使所述高压原料空气的一部分或所述高压富氮空气的一部分液化而生成高压液态空气或高压富氮液态空气，并且使所述中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气；以及低压原料供给工序，使在所述第六间接热交换工序中未被气化的所述中压富氧液态空气减压，并作为所述低压原料供给到所述低压塔中。
另外，为了解决上述问题，本发明提供一种空气分离装置，其特征在于，具有：低压塔，对作为低压原料且包含氧、氮和氩的混合流体进行低温蒸馏，从而分离为低压氮气、低压液氧和液化进料氩；氩塔，对所述液化进料氩进行低温蒸馏，从而分离为氩气和中压液氧；第一低压塔再沸器，通过所述氩气与所述低压液氧的间接热交换，使所述氩气液化而生成液氩，并且使所述低压液氧的一部分气化而生成低压氧气；第二低压塔再沸器，通过从中压塔供给的中压氮气与所述低压液氧的间接热交换，使所述中压氮气液化而生成中压液氮，并且使所述低压液氧的一部分气化而生成低压氧气；氩塔再沸器，通过从高压塔供给的高压氮气与所述中压液氧的间接热交换，使所述高压氮气液化而生成高压液氮，并且使所述中压液氧的一部分气化而生成中压氧气；第一产品导出管道，将所述氩气的一部分、在所述第一低压塔再沸器中未被液化的氩气和所述液氩的一部分中的至少一种氩作为产品抽出；以及第二产品导出管道，将在所述第一低压塔再沸器及第二低压塔再沸器中未被气化的低压液氧、在所述氩塔再沸器中未被气化的中压液氧、位于所述中压塔的塔顶部的中压氮气的一部分、位于所述中压塔的塔顶部的中压液氮的一部分、位于所述高压塔的塔顶部的高压氮气的一部分和位于所述高压塔的塔顶部的高压液氮的一部分中的至少一种以上作为产品抽出。
另外，优选在上述空气分离装置中，具有所述高压塔和所述中压塔，所述高压塔通过对将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯、冷却而得到的高压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为高压氮气和高压富氧液态空气，所述中压塔通过对将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯、冷却而得到的中压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为所述中压氮气和中压富氧液态空气，进一步具有低压原料供给管道，所述低压原料供给管道将减压后的所述高压富氧液态空气和所述中压富氧液态空气中的至少一个作为所述低压原料供给到所述低压塔中道。
另外，优选在上述空气分离装置中，具有所述高压塔和所述中压塔，所述高压塔通过对将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯和冷却而得到的高压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为高压氮气和高压富氧液态空气，所述中压塔通过对所述高压富氧液态空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为所述中压氮气和中压富氧液态空气，进一步具有：第一中压塔再沸器，通过所述高压氮气的一部分与所述中压富氧液态空气的间接热交换，使所述高压氮气的一部分液化而生成高压液氮，并且使所述中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气；以及低压原料供给管道，使在所述第一中压塔再沸器中未被气化的所述中压富氧液态空气减压，并作为所述低压原料供给到所述低压塔中。
另外，优选在上述空气分离装置中，代替所述第一中压塔再沸器，具有第二中压塔再沸器，所述第二中压塔再沸器通过所述高压原料空气的一部分或在所述高压塔内上升的高压富氮空气的一部分与所述中压富氧液态空气的间接热交换，使所述高压原料空气的一部分或所述高压富氮空气的一部分液化而生成高压液态空气或高压富氮液态空气，并且使所述中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气。
另外，优选在上述空气分离装置中，具有所述高压塔和所述中压塔，所述高压塔通过对将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯和冷却而得到的高压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为高压氮气和高压富氧液态空气，所述中压塔通过将所述高压富氧液态空气的一部分或全部减压之后进行低温蒸馏，从而分离为所述中压氮气和所述中压富氧液态空气，进一步具有：第一中压塔再沸器，通过所述高压氮气的一部分与所述中压富氧液态空气的间接热交换，使所述高压氮气的一部分液化而生成高压液氮，并且使所述中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气；第三中压塔再沸器，通过所述高压原料空气的一部分或在所述高压塔内上升的所述高压富氮空气的一部分与在所述第一中压塔再沸器中未被气化的所述中压富氧液态空气的间接热交换，使所述高压原料空气的一部分或所述高压富氮空气的一部分液化而生成高压液态空气或高压富氮液态空气，并且使所述中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气；以及低压原料供给管道，使在所述第三中压塔再沸器中未被气化的所述中压富氧液态空气减压，并作为所述低压原料供给到所述低压塔中。
根据本发明的空气分离方法及空气分离装置，能够抑制氩的产率的下降的同时，与以往相比能够大量提取压力高于低压塔的操作压力的氮气、液氧和液氮。
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的大致结构的系统图。
图2是表示本发明的第二实施方式的空气分离装置的大致结构的系统图。
图3是表示本发明的第三实施方式的空气分离装置的大致结构的系统图。
图4是表示本发明的第四实施方式的空气分离装置的大致结构的系统图。
图5是放大表示本发明的第五实施方式的空气分离装置的主要部分的系统图。
图6是表示现有的空气分离装置的大致结构的系统图。
具体实施方式
下面，参照附图，对应用了本发明的实施方式进行详细说明。此外，在下面的说明中所使用的附图用于说明本发明的实施方式的结构，有时图示的各部的大小、厚度和尺寸等与实际的空气分离装置的尺寸关系不同。
(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的大致结构的系统图。
参照图1，本发明的第一实施方式的空气分离装置10具有空气压缩机11、空气预冷器12、空气提纯器14、空气鼓风机15、空气鼓风机后冷却器16、主热交换器18、高压塔21、中压塔23、涡轮鼓风机25、涡轮鼓风机后冷却器26、涡轮28、过冷器29、低压塔31、第一低压塔再沸器33、第二低压塔再沸器34、氩塔36、氩塔再沸器38、第一产品导出管道A1、A2、第二产品导出管道B1～B6、第三产品导出管道C1～C3、第一至第三低压原料供给管道D1～D3和管道L1～L17。
此外，在本发明中，所谓“低压”为低压塔31的运转压力以及低于低压塔31的运转压力的压力，是指400kPaA以下的压力。另外，所谓“中压”是指中压塔23的运转压力以及低于中压塔23的运转压力且高于低压塔31的运转压力的压力。另外，所谓“高压”是指高于中压塔23的运转压力的压力。
空气压缩机11被设置在管道L1上，并经由管道L1，与用于供给包含氧、氮和氩的空气(原料空气)的原料空气供给源(未图示)和空气预冷器12连接。
空气压缩机11对包含氧、氮和氩的空气进行压缩。通过空气压缩机11压缩的该空气(原料空气)经由管道L1被输送到空气预冷器12中。
管道L1的一端与原料空气供给源(未图示)连接，另一端与管道L2(另一端连接于高压塔21的底部的管道)的一端成为一体。
空气预冷器12被设置在位于空气压缩机11与空气提纯器14之间的管道L1上。空气预冷器12经由管道L1与空气压缩机11和空气提纯器14连接。
空气预冷器12去除通过空气压缩机11压缩的空气的压缩热。通过空气预冷器12除去压缩热后的空气经由管道L1被输送到空气提纯器14中。
空气提纯器14被设置在位于空气预冷器12与空气鼓风机15之间的管道L1上。空气提纯器14经由管道L1与空气预冷器12和空气鼓风机15连接。
空气提纯器14去除通过空气预冷器12除去压缩热后的空气中所包含的杂质(具体而言，例如水、二氧化碳等)。通过空气提纯器14去除该杂质后的空气经由管道L1被输送到空气鼓风机15中，并且被供给到从位于空气提纯器14与空气鼓风机15之间的管道L1分支的管道L3中。
空气鼓风机15被设置在位于空气提纯器14与空气鼓风机后冷却器16之间的管道L1上。空气鼓风机15与空气提纯器14和空气鼓风机后冷却器16连接。
空气鼓风机15进一步压缩去除杂质后的空气的一部分。通过空气鼓风机15压缩的空气经由管道L1被输送到空气鼓风机后冷却器16中。
空气鼓风机后冷却器16被设置在位于空气鼓风机15的下游侧的管道L1上。空气鼓风机后冷却器16经由管道L1与空气鼓风机15连接。
空气鼓风机后冷却器16除去由空气鼓风机15压缩的空气的压缩热。由空气鼓风机后冷却器16冷却的空气的一部分被供给到管道L2中，剩余部分经由从管道L1的一端分支出的管道L4被供给到涡轮鼓风机25中。
主热交换器18被设置在管道L2、L3的一部分、管道L5的一部分、第一产品导出管道A1的一部分、第二产品导出管道B1、B3的一部分和第三产品导出管道C1～C3的一部分上。
主热交换器18通过使流过管道L2、L3、L5的高温流体与流过第一产品导出管道A1、第二产品导出管道B1、B3和第三产品导出管道C1～C3的低温流体进行间接热交换来冷却各高温流体，并对各低温流体进行加温。
由空气鼓风机后冷却器16冷却的空气通过主热交换器18冷却而成为高压原料空气(通过将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯和冷却而生成的原料空气)。高压原料空气经由管道L2被供给到高压塔21中。另外，从管道L1分支出的管道L3的空气通过主热交换器18冷却而成为中压原料空气(通过将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯和冷却而生成的原料空气)。中压原料空气经由管道L3被供给到中压塔23中。
另外，通过主热交换器18冷却的后述的涡轮用高压原料空气经由管道L5被供给到涡轮28中。
高压塔21与管道L2的一端连接。通过高压塔21对高压原料空气进行低温蒸馏，从而分离为高压氮气和高压富氧液态空气。
在高压塔21中，通过上述低温蒸馏，高压氮气被浓缩在高压塔21的塔上部，高压富氧液态空气被浓缩在高压塔21的塔底部。
高压塔21的塔底部与第一低压原料供给管道D1(另一端与低压塔31的上部连接的管道)的一端连接。
上述高压富氧液态空气经由第一低压原料供给管道D1、过冷器29和减压阀V1，作为低压原料被供给到低压塔31的上部。
高压塔21的塔顶部与管道L12(另一端与氩塔再沸器38连接的管道)的一端连接。高压塔21内的高压氮气(在氩塔再沸器38中液化前的高压氮气)经由管道L12被供给到氩塔再沸器38中。
第二产品导出管道B3与高压塔21的塔顶部连接。第二产品导出管道B3的一部分通过主热交换器18。第二产品导出管道B3为用于抽出高压氮气的一部分的管道。
第二产品导出管道B4为从位于过冷器29的下游侧的管道L11分支出的管道。第二产品导出管道B4为用于抽出在氩塔再沸器38中液化的高压液氮的管道。
管道L16与管道L10、L11的一端连接。另外，管道L16与低压塔31的塔顶部连接。
管道L16将通过管道L10、L11输送来的流体供给到低压塔31中。
中压塔23与管道L3的一端连接。通过中压塔23对中压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为中压氮气和中压富氧液态空气。
在中压塔23中，通过低温蒸馏，中压氮气被浓缩在中压塔23的塔上部，中压富氧液态空气被浓缩在中压塔23的塔底部。
中压塔23的塔底部与第二低压原料供给管道D2(另一端与低压塔31的中部连接的管道)的一端连接。上述中压富氧液态空气经由第二低压原料供给管道D2、过冷器29和减压阀V2，作为低压原料被供给到低压塔31的中部。
中压塔23的塔顶部与管道L9(另一端与第二低压塔再沸器34连接的管道)的一端连接。中压塔23内的中压氮气经由管道L9被供给到第二低压塔再沸器34中。
第二产品导出管道B1的一端与中压塔23的塔顶部连接。第二产品导出管道B1的一部分通过主热交换器18。第二产品导出管道B1为用于抽出在第二低压塔再沸器34中液化前的中压氮气的一部分的管道。
涡轮鼓风机25与管道L4的一端和管道L5的一端连接。涡轮鼓风机25使经由管道L4输送来的空气进一步升压，从而成为涡轮用高压原料空气。由涡轮鼓风机25升压的涡轮用高压原料空气经由管道L5、涡轮鼓风机后冷却器26和主热交换器18，被输送到涡轮28中。
在涡轮鼓风机后冷却器26中，对由涡轮鼓风机25升压的涡轮用高压原料空气进行冷却。被涡轮鼓风机后冷却器26冷却的涡轮用高压原料空气通过管道L5被输送，并由主热交换器18冷却。之后，涡轮用高压原料空气被供给到涡轮28中。
涡轮28与管道L5的一端和第三低压原料供给管道D3(另一端与低压塔31的中部连接的管道)的一端连接。
涡轮28通过使经由涡轮鼓风机后冷却器26和主热交换器18的涡轮用高压原料空气进行绝热膨胀而成为低压涡轮空气。低压涡轮空气经由第三低压原料供给管道D3被供给到低压塔31的中部。
过冷器29被设置在第一低压原料供给管道D1的一部分、第二低压原料供给管道D2的一部分、管道L10的一部分、管道L11的一部分、第三产品导出管道C1的一部分和第三产品导出管道C3的一部分上。
过冷器29通过使流过第一低压原料供给管道D1、第二低压原料供给管道D2、管道L10和管道L11的高温流体与流过第三产品导出管道C1和第三产品导出管道C3的低温流体进行间接热交换来冷却各高温流体，并对各低温流体进行加温。
低压塔31与管道L16的一端、第一低压原料供给管道D1的一端、第二低压原料供给管道D2的一端、第三低压原料供给管道D3的一端、管道L6的一端、管道L14的一端、第三产品导出管道C3的一端、第三产品导出管道C1的一端和第二产品导出管道B5的一端连接。
由减压阀V3减压的高压液氮和由减压阀V4减压的中压液氮经由管道L16，作为回流液被供给到低压塔31的塔顶部。
由过冷器29冷却且由减压阀V1减压的高压富氧液态空气经由第一低压原料供给管道D1，作为低压原料被供给到低压塔31的上部。
由过冷器29冷却且由减压阀V2减压的中压富氧液态空气经由第二低压原料供给管道D2，作为低压原料被供给到低压塔31的中部，并且由涡轮28膨胀的低压涡轮空气经由第三低压原料供给管道D3，作为低压原料被供给到低压塔31的中部。
从氩塔36的塔底部抽出且由减压阀V8减压的中压液氧经由管道L14被供给到低压塔31的下部。
通过低压塔31对包含高压富氧液态空气、中压富氧液态空气和低压涡轮空气的低压原料(换言之，包含氧、氮和氩的混合流体)进行低温蒸馏，从而分离为低压氮气、低压液氧和液化进料氩。
此时，低压氮气被浓缩在低压塔31的塔上部，低压液氧被浓缩在低压塔31的塔底部，液化进料氩被浓缩在低压塔31的下部。
低压塔31的下部经由管道L6与氩塔36的中部或下部连接。由低压塔31分离的液化进料氩经由管道L6被供给到氩塔36的中部或下部。
第三产品导出管道C3与低压塔31的塔顶部连接。第三产品导出管道C3通过过冷器29和主热交换器18。第三产品导出管道C3为将经由过冷器29和主热交换器18被热回收的低压氮气(从低压塔31内的塔顶部导出的低压氮气)作为产品抽出时使用的管道。
第三产品导出管道C1的一端与位于第一及第二低压塔再沸器33、34的上方的低压塔31的底部连接。另外，第三产品导出管道C1的一部分通过主热交换器18和过冷器29。
第三产品导出管道C1为用于抽出在第一及第二低压塔再沸器33、34中气化的低压氧气的一部分的管道。
第二产品导出管道B5的一端与位于第一及第二低压塔再沸器33、34的下方的低压塔31的底部连接。第二产品导出管道B5为用于抽出在第一及第二低压塔再沸器33、34中未被气化的低压液氧的管道。
第一低压塔再沸器33被配置在低压塔31的底部内。第一低压塔再沸器33与管道L7(另一端与氩塔36的塔顶部连接的管道)的一端和管道L8的一端连接。
氩塔36内的氩气经由管道L7被供给到第一低压塔再沸器33中。
在第一低压塔再沸器33中，使从氩塔36供给的氩气的一部分或全部与低压塔31内的低压液氧进行间接热交换，由此使氩气液化而生成液氩，并且通过使低压液氧气化而生成低压氧气。
第一产品导出管道A1为从管道L7分支出的管道。第一产品导出管道A1的一部分通过主热交换器18。第一产品导出管道A1为用于抽出液化前的氩气的一部分的管道。
另外，也具有第一产品导出管道A1为在第一低压塔再沸器33的出口处从管道L8分支出的管道的情况，在这种情况下，第一产品导出管道A1为用于抽出在第一低压塔再沸器33中未液化的氩气的管道。
第一产品导出管道A2为从管道L8分支出的管道。第一产品导出管道A2为用于抽出流过管道L8的液氩的管道。
第二低压塔再沸器34以与第一低压塔再沸器33相对的方式被配置在低压塔31的底部内。第二低压塔再沸器34与管道L9(另一端与中压塔23的塔顶部连接的管道)的一端和管道L10的一端连接。
中压塔23内的中压氮气的一部分或全部经由管道L9被供给到第二低压塔再沸器34中。
在第二低压塔再沸器34中，使从中压塔23供给的中压氮气的一部分或全部与低压塔31内的低压液氧进行间接热交换，由此使中压氮气液化而生成中压液氮，并且通过低压液氧气化而生成低压氧气。
在第二低压塔再沸器34中生成的中压液氮被供给到管道L10中。
管道L10的一部分通过过冷器29。
第二产品导出管道B2为从管道L10分支出的管道。第二产品导出管道B2为用于抽出在第二低压塔再沸器34中液化的中压液氮的一部分的管道。
氩塔36与管道L6的一端、管道L7的一端、管道L8的一端、管道L14的一端和第三产品导出管道C2连接。
低压塔31内的液化进料氩经由管道L6被供给到氩塔36中。通过氩塔36对液化进料氩进行低温蒸馏，从而将液化进料氩分离为氩气和中压液氧。
此时，氩气被浓缩在氩塔36的塔上部，中压液氧被浓缩在氩塔36的塔底部。
第三产品导出管道C2与氩塔36的塔底部连接。第三产品导出管道C2为用于抽出在氩塔再沸器38中气化的中压氧气的管道。
第二产品导出管道B6与氩塔36的塔底部连接。第二产品导出管道B6为用于抽出在氩塔再沸器38中未被气化的中压液氧的管道。
氩塔再沸器38被配置在氩塔36内的底部。氩塔再沸器38与另一端连接于高压塔21的塔顶部的管道L12的一端和另一端连接于高压塔21的塔顶部的管道L13的一端连接。高压塔21内的高压氮气的一部分或全部经由管道L12被供给到氩塔再沸器38中。
在氩塔再沸器38中，使高压氮气的一部分或全部与氩塔36内的中压液氧进行间接热交换，由此使高压氮气液化而生成高压液氮，并且使中压液氧的一部分气化而生成中压氧气。
根据第一实施方式的空气分离装置，具有：低压塔31，对作为低压原料且包含氧、氮和氩的混合流体进行低温蒸馏，从而分离为低压氮气、低压液氧和液化进料氩；氩塔36，对液化进料氩进行低温蒸馏，从而分离为氩气和中压液氧；第一低压塔再沸器33，通过氩气与低压液氧的间接热交换，使氩气液化而生成液氩，并且使低压液氧的一部分气化而生成低压氧气；第二低压塔再沸器34，通过从中压塔23供给的中压氮气与低压液氧的间接热交换，使中压氮气液化而生成中压液氮，并且使低压液氧的一部分气化而生成低压氧气；氩塔再沸器38，通过从高压塔21供给的高压氮气与中压液氧的间接热交换，使高压氮气液化而生成高压液氮，并且使中压液氧的一部分气化而生成中压氧气；第一产品导出管道A1，将在第一低压塔再沸器33中液化前的氩气的一部分或在第一低压塔再沸器33中未被液化的氩气作为产品抽出；第一产品导出管道A2，将在第一低压塔再沸器33中液化的液氩的一部分作为产品抽出；第二产品送出管道B5，将在第一及第二低压塔再沸器33、34中未被气化的低压液氧作为产品抽出；第二产品导出管道B6，将在氩塔再沸器中未被气化的中压液氧作为产品抽出；第二产品导出管道B1，将中压氮气的一部分作为产品抽出；第二产品导出管道B2，将中压液氮的一部分作为产品抽出；第二产品导出管道B3，将高压塔21的塔顶部的高压氮气的一部分作为产品抽出；以及第二产品导出管道B4，将高压塔21的塔顶部的高压液氮的一部分作为产品抽出。
如此，通过具有压力高于低压塔31的氩塔36，从而不仅通过位于中压塔23的塔顶部的中压氮气，而且通过位于氩塔36的塔顶部的氩气，也能够使位于低压塔31的底部的低压液氧再沸。
由此，即使在从高压塔21的上部导出高压氮气、从中压塔23的上部导出中压氮气、或者通过增加涡轮用高压原料空气的流量而待供给到高压塔21中的高压原料空气的流量减少的情况下，也能够充分确保低压塔31的上升气体量，因此与图6所示的现有的空气分离装置200相比，能够抑制氩的产率的下降。
例如，当从中压塔23的塔顶部大量提取中压氮气时，在现有的装置中，氩产率大幅下降(例如60％)，但通过使用第一实施方式的空气分离装置10，即使在提取相同量的中压氮气的情况下也能够维持高的氩产率(例如80％以上)。
另外，即使氩产率相同，与现有的装置相比也能够增加高压氮气、中压氮气和涡轮用高压原料空气等的流量。
例如，将氩产率维持在80％时，可供给到涡轮的空气的流量在现有的装置中为原料空气量的约10％，但通过使用第一实施方式的空气分离装置10，能够使可供给到涡轮的空气的流量为原料空气量的20％以上。
其结果，液化气体产品(即，液氩LAR、低压液氧LPLO2、中压液氧MPLO2、中压液氮MPLN2和高压液氮HPLN2)的合计流量在现有的装置中为原料空气量的1％以下，与此相对地，在第一实施方式的空气分离装置10中能够使液化气体产品的合计流量为原料空气量的3％以上。
此外，在第一实施方式的空气分离装置10中，举出作为第一产品导出管道具有第一产品导出管道A1、A2的情况为例进行了说明，但本发明能够适用于具有第一产品导出管道A1、A2中的至少任一个第一产品导出管道的空气分离装置中。
另外，在第一实施方式的空气分离装置10中，举出作为第二产品导出管道具有第二产品导出管道B1～B6的情况为例进行了说明，但本发明能够适用于具有第二产品导出管道B1～B6中的至少一个第二产品导出管道的空气分离装置中。
另外，在第一实施方式的空气分离装置10中，举出作为低压原料供给管道具有第一至第三低压原料供给管道D1～D3的情况为例进行了说明，但本发明能够适用于具有第一至第三低压原料供给管道D1～D3中的至少一个低压原料供给管道的空气分离装置。
下面，参照图1，对使用空气分离装置10时的第一实施方式的空气分离方法进行说明。
首先，通过空气压缩机11，将包含氧、氮和氩的大气中的空气进行压缩。接着，使用空气预冷器12，将压缩后的空气冷却至常温附近的温度。
接着，使用空气提纯器14，去除常温附近的温度的空气中所包含的水分和二氧化碳等杂质。
杂质去除后的空气的一部分通过空气鼓风机15进一步升压。被空气鼓风机15升压的空气通过空气鼓风机后冷却器16除去压缩热，并且通过主热交换器18冷却至露点附近而成为高压原料空气，并被供给到高压塔21中。
在高压塔21中，通过高压原料空气与从氩塔再沸器38供给的高压液氮的气液接触，高压原料空气被低温蒸馏，从而被分离为高压塔21的塔顶部的高压氮气和高压塔21的塔底部的高压富氧液态空气(高压氮分离工序)。
高压塔21的塔顶部中存在的经浓缩的高压氮气的一部分经由管道L12被供给到氩塔再沸器38中。
在氩塔再沸器38中，通过从高压塔21供给的高压氮气的一部分或全部与氩塔36内的中压液氧的间接热交换，使高压氮气液化而生成高压液氮，并且使中压液氧气化而生成中压氧气(第三间接热交换工序)。
当提取作为产品的高压氮气(HPGN2)时，高压塔21的塔顶部的高压氮气(在第三间接热交换工序中液化前的高压氮气)的一部分被导出到第二产品导出管道B3中，并且在由主热交换器18热回收之后作为产品抽出(第二产品导出工序)。
在氩塔再沸器38中液化的高压液氮的一部分为高压塔21的回流液，剩余部分被导出到管道L11中，接着，通过过冷器29冷却，并由减压阀V3减压之后，作为回流液导入到低压塔31中。
当提取作为产品的高压液氮(HPLN2)时，由过冷器29冷却的高压液氮的一部分(产品)经由第二产品导出管道B4被抽出(第二产品导出工序)。
从高压塔21的塔底被导出到第一低压原料供给管道D1中的高压富氧液态空气通过过冷器29冷却。之后，冷却后的高压富氧液态空气由减压阀V1减压，并且作为低压原料(包含氧、氮和氩的混合流体)被供给到低压塔31中(低压原料供给工序)。
经由空气提纯器14的空气的一部分被供给到管道L3中，并且通过主热交换器18冷却至露点附近的温度而成为中压原料空气。中压原料空气被供给到中压塔23中，通过与中压液氮的气液接触被低温蒸馏，从而被分离为中压塔23的塔顶部的中压氮气和中压塔23的塔底部的中压富氧液态空气(中压氮分离工序)。
位于中压塔23的塔顶部的中压氮气通过管道L9被供给到第二低压塔再沸器34中。
在第二低压塔再沸器34中，通过低压塔31内的低压液氧与中压氮气的间接热交换，使该低压液氧蒸发而生成低压氧气，并且通过中压氮气全部凝结而生成中压液氮(第二间接热交换工序)。
当提取作为产品的中压氮气(MPGN2)时，位于中压塔23的塔顶部的中压氮气(在第二间接热交换工序中液化前的中压氮气)的一部分被导出到第二产品导出管道B1中，在通过主热交换器18热回收之后作为产品被抽出(第二产品导出工序)。
在第二低压塔再沸器34中液化的中压液氮的一部分为中压塔23的回流液。另外，中压液氮的剩余部分被导出到管道L10中，之后，通过过冷器29冷却。冷却后的中压液氮由减压阀V4减压，之后，作为回流液被供给到低压塔31中。
当提取作为产品的中压液氮(MPLN2)时，经由从管道L10分支出的第二产品导出管道B2抽出中压液氮的一部分(第二产品导出工序)。
在从中压塔23的塔底通过第二低压原料供给管道D2导出的中压富氧液态空气被过冷器29冷却之后，由减压阀V2减压，并且作为低压原料被供给到低压塔31中(低压原料供给工序)。
通过经由空气鼓风机15和空气鼓风机后冷却器16而升压和冷却后的空气的一部分通过管道L4输送。通过管道L4输送来的空气由涡轮鼓风机25升压，并成为涡轮用高压原料空气。涡轮用高压原料空气被输送到管道L5中，在由涡轮鼓风机后冷却器26除去压缩热之后通过主热交换器18冷却，之后，被导入到涡轮28中。
被导入到涡轮28中的涡轮用高压原料空气通过绝热膨胀至低压塔31的操作压力以产生寒冷，从而成为低压涡轮空气。低压涡轮空气经由第三低压原料供给管道D3被供给到低压塔31中(低压原料供给工序)。
此外，涡轮鼓风机25与涡轮28同轴，通过利用由涡轮28使高压原料空气的一部分膨胀时得到的动力来驱动涡轮鼓风机25。
在低压塔31中，包含由减压阀V1减压的高压富氧液态空气、由减压阀V2减压的中压富氧液态空气和由涡轮28绝热膨胀的低压涡轮空气的低压原料(换言之，包含氧、氮和氩的混合流体)被低温蒸馏，从而被分离为低压塔31的塔顶部的低压氮气、低压塔31的下部的液化进料氩和低压塔31的塔底部的低压液氧(低压氧分离工序)。
位于低压塔31的塔顶部的低压氮气被导出到第三产品导出管道C3中，并经由过冷器29和主热交换器18被热回收之后，作为产品即低压氮气(LPGN2)被抽出。
从低压塔31的下部导出的液化进料氩经由管道L6被供给到氩塔36的中部或下部。
此时，液化进料氩中的氮成分例如优选为500ppm以下。另外，液化进料氩中的氩成分例如优选为3％～20％的范围。
在氩塔36中，液化进料氩被低温蒸馏，从而被分离为氩塔36的塔顶部的氩气和氩塔36的塔底部的中压液氧(氩分离工序)。
在第一低压塔再沸器33中，通过从氩塔36供给的氩气的一部分或全部与低压塔31内的低压液氧的间接热交换，使氩气液化而生成液氩，并且通过使低压液氧气化而生成低压氧气(第一间接热交换工序)。
在第一间接热交换工序中液化的该液氩经由管道L8被供给到氩塔36中。被供给到氩塔36中的液氩为氩塔36的回流液。
当提取作为产品的氩气(GAR)时，氩气(在第一间接热交换工序中液化前的氩气)的一部分或在第一间接热交换工序中未液化的氩气(详细而言，通过对在第一间接热交换工序中部分液化而生成的气液二相的氩流体进行气液分离来得到的氩气)被导出到第一产品导出管道A1中，并且由主热交换器18对该氩气进行热回收之后作为产品被抽出(第一产品导出工序)。
另外，当回收作为产品的液氩(LAR)时，液氩的一部分经由第一产品导出管道A2作为产品被抽出(第一产品导出工序)。
当提取作为产品的低压氧气(LPGO2)时，低压氧气的一部分(换言之，在第一及第二间接热交换工序中气化后的低压液氧的一部分)被导出到第三产品导出管道C1中，之后，通过过冷器29和主热交换器18热回收之后，作为产品被抽出。
当提取作为产品的低压液氧(LPLO2)时，在第一及第二间接热交换工序中未气化的低压液氧经由第二产品导出管道B5作为产品被抽出(第二产品导出工序)。
当提取作为产品的中压氧气(MPGO2)时，在氩塔再沸器38中气化的中压氧气的一部分被导出到第三产品导出管道C2中，并且由主热交换器18热回收之后作为产品被抽出。
当提取作为产品的低压液氧(MPLO2)时，在第三间接热交换工序中未蒸发的中压液氧被导出到第二产品导出管道B6中，并且该中压液氧作为产品被抽出(第二产品导出工序)。
另外，具有如下情况：为了调整与低压塔31的液化进料氩导出部相比下方的部分以及与氩塔36的液化进料氩导入部相比下方的部分的L/V平衡，在氩塔再沸器38中未蒸发的中压液氧经由管道L14(连接氩塔36的底部与低压塔31的底部的管道)被导入到低压塔31的底部，或在第一及第二低压塔再沸器33、34中未蒸发的低压液氧经由管道L15被导入到氩塔36的底部。
例如，当不改变氩塔再沸器38、第一低压塔再沸器33和第二低压塔再沸器34的交换热量，而增大与氩塔36的液化进料氩导入部相比下方的部分的L/V，并减少与低压塔31的液化进料氩导出部相比下方的部分的L/V时，增加流过管道L6的液化进料氩的流量的同时增加流过管道L14的中压液氧的流量，或减少流过管道L15的低压液氧的流量即可。
如上所述，由于高压塔21、中压塔23、低压塔31和氩塔36通过各间接热交换工序被热集成，因此各蒸馏塔的操作压力按低压塔31、氩塔36、中压塔23、高压塔21的顺序提高。
因此，当从操作压力低的蒸馏塔向操作压力高的蒸馏塔供给液化气体流体时(例如，向管道L6等供给液化气体流体时)，能够通过使用被设置于送液路径的液化气体泵(未图示)，或利用各蒸馏塔间的液位差，来输送液化气体流体。
相反，当从操作压力高的蒸馏塔向操作压力低的蒸馏塔供给液化气体流体时，在设计上，蒸馏塔间的液位差增大，从而当仅靠各蒸馏塔的操作压力的压力差无法输送液化气体流体时，也可以利用液化气体泵。
虽然未图示，但作为空气分离装置10的运转中所需的寒冷的产生方法，还可以代替位于空气鼓风机后冷却器16的出口侧的空气，将位于空气提纯器14的出口侧的空气的一部分经由涡轮鼓风机25、涡轮鼓风机后冷却器26和主热交换器18，导入到涡轮28中并使其绝热膨胀，由此产生寒冷。
另外，也具有如下情况：将涡轮28的出口侧的压力设为中压塔23的操作压力附近的值，并且经由图1中虚线所示的管道L17，向中压塔23的下部供给从涡轮28导出的中压涡轮空气。
另外，虽然未图示，但也具有如下情况：代替位于空气鼓风机后冷却器16的出口侧的空气，将从中压塔23的上部导出的中压氮气经由主热交换器18、涡轮鼓风机25、涡轮鼓风机后冷却器26和主热交换器18导入到涡轮28中，由此使中压氮气绝热膨胀，来产生寒冷。
在这种情况下，从涡轮28导出的低压涡轮氮气通过主热交换器18热回收之后，成为产品即低压氮气(LPGN2)的一部分。
另外，虽然未图示，但也具有如下情况：代替位于空气鼓风机后冷却器16的出口侧的空气，将从高压塔21的上部导出的高压氮气经由主热交换器18、涡轮鼓风机25、涡轮鼓风机后冷却器26和主热交换器18导入到涡轮28中，由此使该高压氮气绝热膨胀，来产生寒冷。
此时，当涡轮28的出口侧的压力为低压塔31的操作压力附近的压力时，从涡轮28导出的低压涡轮氮气通过主热交换器18热回收之后，成为产品即低压氮气(LPGN2)的一部分。
另外，虽然未图示，但当涡轮28的出口压力为中压塔23的操作压力附近的压力时，从涡轮28导出的中压涡轮氮气通过主热交换器18热回收之后，成为产品即中压氮气(MPGN2)的一部分，或者被导入到中压塔23的上部或第二低压塔再沸器34中。
另外，虽然未图示，但也具有如下情况：通过从液化气体贮槽或液化气体制造装置导入液氧和液氮来补充寒冷。
在作为产品的氩气中所包含的氩的浓度以及作为产品的液氩中所包含的氩的浓度例如为50％以上，优选为95％以上即可。
如上所述，除氩气和液氩作为产品直接被回收的情况之外，也具有通过在后段设置氩提纯设备来去除氧成分和氮成分等杂质的情况。
另外，即使在不需要作为产品的氩气和作为产品的液氩的情况下，也能够通过提取作为产品的氩气，改善氧产率。
根据第一实施方式的空气分离方法，包括：低压氧分离工序，对作为低压原料且包含氧、氮和氩的混合流体进行低温蒸馏，从而分离为低压氮气、低压液氧和液化进料氩；氩分离工序，对液化进料氩进行低温蒸馏，从而分离为氩气和中压液氧；第一间接热交换工序，通过氩气与低压液氧的间接热交换，使氩气液化而生成液氩，并且使低压液氧的一部分气化而生成低压氧气；第二间接热交换工序，通过从中压塔23供给的中压氮气与低压液氧的间接热交换，使中压氮气液化而生成中压液氮，并且使低压液氧的一部分气化而生成低压氧气；第三间接热交换工序，通过从高压塔21供给的高压氮气与中压液氧的间接热交换，使高压氮气液化而生成高压液氮，并且使中压液氧的一部分气化而生成中压氧气；第一产品导出工序，将在第一间接热交换工序中液化前的氩气的一部分、在第一间接热交换工序中未液化的氩气和液氩的一部分中的至少一个以上作为产品抽取；以及第二产品导出工序，将在第一及第二间接热交换工序中未被气化的低压液氧、在第三间接热交换工序中未被气化的中压液氧、中压氮气的一部分、中压液氮的一部分、高压塔的塔顶部的高压氮气的一部分和高压塔的塔顶部的高压液氮的一部分中的至少一种以上作为产品抽出。
如此，通过包括压力高于低压塔31的氩塔36，从而不仅通过位于中压塔23的塔顶部的中压氮气，而且通过位于氩塔36的塔顶部的氩气，也能够使位于低压塔31的底部的低压液氧再沸。
由此，即使在从高压塔21的上部导出高压氮气、从中压塔23的上部导出中压氮气、或着通过增加涡轮用高压原料空气的流量而待供给到高压塔21中的高压原料空气的流量减少的情况下，也能够充分确保低压塔31的上升气体量，因此与图6所示的现有的空气分离装置200相比，能够抑制氩的产率的下降。
例如，当从中压塔的塔顶部大量提取中压氮气时，在现有的装置200中，氩产率大幅下降(例如60％)，但通过使用第一实施方式的空气分离装置10，即使在提取相同量的中压氮气的情况下也能够维持高的氩产率(例如80％以上)。
另外，即使氩产率相同，与现有的装置相比也能够增加高压氮气、中压氮气和涡轮用高压原料空气等的流量。
例如，将氩产率维持在80％时，可供给到涡轮的空气的流量在现有的装置200中为原料空气量的约10％，但通过使用第一实施方式的空气分离装置10，能够使可供给到涡轮的空气的流量为原料空气量的20％以上。
其结果，液化气体产品(即，液氩LAR、低压液氧LPLO2、中压液氧MPLO2、中压液氮MPLN2和高压液氮HPLN2)的合计流量在现有的装置200中为原料空气量的1％以下，与此相对地，在第一实施方式的空气分离装置10中液化气体产品的合计流量为原料空气量的3％以上。
(第二实施方式)
图2是表示本发明的第二实施方式的空气分离装置的大致结构的系统图。在图2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。
参照图2，第二实施方式的空气分离装置50被构成为，从第一实施方式的空气分离装置10的结构要素中去除空气鼓风机15、空气鼓风机后冷却器16、第一产品导出管道A1、第二产品导出管道B1、B4、B5、B6、第三产品导出管道C2和管道L3，并且具有管道L18～L20、减压阀V5和第一中压塔再沸器53，除此之外，与空气分离装置10相同。
管道L18为从第一低压原料供给管道D1分支出的管道，并经由减压阀V5与中压塔23的下部连接。
中压塔23的原料(中压原料)为位于高压塔21的底部的高压富氧液态空气。位于高压塔21的底部的高压富氧液态空气从高压塔21被导出到第一低压原料供给管道D1之后，被分支到管道L18中，并由减压阀V5减压之后，被供给到中压塔23中。
第一中压塔再沸器53被配置在中压塔23内的底部。第一中压塔再沸器53与从管道L12分支出的管道L19连接。另外，第一中压塔再沸器53与另一端连接于高压塔21的塔顶部的管道L20连接。
在第一中压塔再沸器53中，进行位于中压塔23的下部的中压富氧液态空气与从高压塔21的上部导出的高压氮气的一部分的间接热交换(第四间接热交换工序)。
由此，通过中压富氧液态空气的一部分气化而成为中压富氧空气，并且通过高压氮气液化而成为高压液氮。
在第一中压塔再沸器53中生成的中压富氧空气为中压塔23的上升气体，通过与被导入到中压塔23的塔顶部的中压液氮的气液接触而被蒸馏。由此，氮成分被浓缩在中压塔23的塔顶。
在第一中压塔再沸器53中未蒸发的中压富氧液态空气被导出到第二低压原料供给管道D2中，被减压阀V2减压之后，作为低压原料被供给到低压塔31中(低压原料供给工序)。
另外，被导出到第一低压原料供给管道D1中的高压富氧液态空气被减压阀V1减压之后，作为低压原料被供给到低压塔31中(低压原料供给工序)。
在第一中压塔再沸器53中生成的高压液氮被导出到管道L20中，并被供给到高压塔21中。管道L11与高压塔21的上部连接，并经由过冷器29和减压阀V3与管道L16连接，但也具有管道L11从管道L20分支，并经由过冷器29和减压阀V3与管道L16连接的情况。在这种情况下，在第一中压塔再沸器53中生成的高压液氮的一部分或全部经由管道L20、管道L11和管道L16，成为低压塔31的回流液。
根据第二实施方式的空气分离装置，从第一实施方式的空气分离装置10中去除空气鼓风机15、空气鼓风机后冷却器16和管道L3，并追加管道L18和第一中压塔再沸器53，由此能够由中压塔23对从高压塔21的底部导出的高压富氧液态空气进行蒸馏，所述管道L18通过将高压富氧液态空气的一部分或全部进行减压而供给到中压塔23的下部，所述第一中压塔再沸器53通过使高压氮气的一部分与中压富氧液态空气进行间接热交换，从而使高压氮气的一部分液化，并且使中压富氧液态空气的一部分气化。
由此，能够生成与第一实施方式的空气分离装置10中的中压富氧液态空气相比氧浓度更高的中压富氧液态空气，并且能够将该中压富氧液态空气供给到低压塔31中，因此低压塔31内的下部(将氧进行浓缩的部分)的精馏条件得到改善，从而能够提高氩的产率、液化气体产品的产率、中压氮气的产率和高压氮气的产率。
对使用上述空气分离装置50的第二实施方式的空气分离方法来说，去除通过空气鼓风机15进一步压缩由空气提纯器14提纯的空气的工序、由空气鼓风机后冷却器16对该进一步压缩后的空气进行冷却的工序和通过管道L3将由空气提纯器14提纯的空气的一部分供给到中压塔23中的工序，并追加通过管道L18将高压富氧液态空气供给到中压塔23中的工序和上述说明的第四间接热交换工序，除此之外，能够通过与第一实施方式的空气分离方法相同的技术方法实施。
根据第二实施方式的空气分离方法，从第一实施方式的空气分离方法中去除通过空气鼓风机15进一步压缩由空气提纯器14提纯的空气的工序、由空气鼓风机后冷却器16对该进一步压缩后的空气进行冷却的工序和将由空气提纯器14提纯的空气的一部分供给到中压塔23中的工序，并追加将高压富氧液态空气供给到中压塔23中的工序和使中压富氧液态空气的一部分气化的第四间接热交换工序，由此能够由中压塔23对从高压塔21的底部导出的高压富氧液态空气进行蒸馏。
由此，能够生成与第一实施方式的空气分离方法中的中压富氧液态空气相比氧浓度更高的中压富氧液态空气，并且能够将这些中压富氧液态空气供给到低压塔31中，因此低压塔31内的下部(将氧进行浓缩的部分)的精馏条件得到改善，从而能够提高氩的产率、液化气体产品的产率、中压氮气的产率和高压氮气的产率。
此外，第二实施方式的空气分离装置50能够得到与第一实施方式的空气分离装置10相同的效果。另外，第二实施方式的空气分离方法能够得到与第一实施方式的空气分离方法相同的效果。
(第三实施方式)
图3是表示本发明的第三实施方式的空气分离装置的大致结构的系统图。在图3中，对与图2所示的第二实施方式的空气分离装置50相同的结构部分使用相同的附图标记，并省略其说明。
参照图3，第三实施方式的空气分离装置60被构成为，代替构成第二实施方式的空气分离装置50的第一中压塔再沸器53、管道L19和管道L20，具有第二中压塔再沸器63、第四低压原料供给管道D4、管道L21～L23和减压阀V6、V7，除此之外，与空气分离装置50相同。
第二中压塔再沸器63被配置在中压塔23内的底部。第二中压塔再沸器63与管道L21和第四低压原料供给管道D4连接。
在第二中压塔再沸器63中，进行高压原料空气的一部分或在高压塔21内上升的高压富氮空气的一部分与中压富氧液态空气的间接热交换(第五间接热交换工序)。
由此，第二中压塔再沸器63通过使高压原料空气的一部分或高压富氮空气的一部分液化而生成高压液态空气或高压富氮液态空气，并且使中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气。
第四低压原料供给管道D4的一端与第二中压塔再沸器63连接，另一端与低压塔31的上部连接。在第四低压原料供给管道D4上设置有减压阀V6。
第四低压原料供给管道D4为用于将在第二中压塔再沸器63中生成的高压液态空气或高压富氮液态空气供给到低压塔31中的管道。
管道L21为从用于输送高压原料空气的管道L2分支的管道。管道L21与第二中压塔再沸器63连接。由此，管道L21向第二中压塔再沸器63供给高压原料空气的一部分。
另外，也具有管道L21为从高压塔21的下部分支的管道的情况，在这种情况下，管道L21向第二中压塔再沸器63供给在高压塔21内上升的高压富氮空气的一部分。
管道L22从第四低压原料供给管道D4分支，并经由减压阀V7与中压塔23的中部连接。管道L22为用于将在第二中压塔再沸器63中生成的高压液态空气或高压富氮液态空气供给到中压塔23中的管道。
管道L23从第四低压原料供给管道D4分支，并与高压塔21的中部连接。管道L23为用于将在第二中压塔再沸器63中生成的高压液态空气或高压富氮液态空气供给到高压塔21中的管道。
其中，管道L22、管道L23和减压阀V7并不一定是必须的。
根据第三实施方式的空气分离装置，代替第二实施方式的空气分离装置中的与管道L19和管道L20连接的第一中压塔再沸器53，具有被配置在中压塔23内的底部且与管道L21和第四低压原料供给管道D4连接的第二中压塔再沸器63，由此能够使温度高于高压氮气的高压原料空气或高压富氮空气与中压富氧液态空气进行间接热交换。
由此，能够生成与第二实施方式的空气分离装置50中的中压富氧液态空气相比温度更高(换言之，氧浓度高)的中压富氧液态空气，并且能够将该氧浓度高的中压富氧液态空气供给到低压塔31中。
由此，低压塔31内的下部(将氧进行浓缩的部分)的精馏条件得到改善，因此能够提高氩的产率、液化气体产品的产率、中压氮气的产率和高压氮气的产率。
然而，在之前说明的构成第二实施方式的空气分离装置50的第一中压塔再沸器53中，通过高压氮气液化而生成高压液氮，并且该高压液氮被供给到低压塔31的塔顶部，但在第三实施方式的空气分离装置60中，通过氮浓度低于高压氮气的高压原料空气或高压富氮空气在第二中压塔再沸器63中凝结，来生成高压液态空气或高压富氮液态空气，这些高压液态空气或高压富氮液态空气被供给到低压塔31的上部。
因此，低压塔31内的上部(将氮进行浓缩的部分)的精馏条件恶化，对氧的产率下降的方向起作用。
但是，即使在这种情况下，也改善低压塔31内的下部的精馏条件，因此作为整体精馏条件得到改善，从而提高氩的产率、液化气体产品的产率、中压氮气的产率和高压氮气的产率。
对使用上述空气分离装置60的第三实施方式的空气分离方法来说，代替在第二实施方式的空气分离方法中说明的第四间接热交换工序，包括第五间接热交换工序，除此之外，能够通过与第二实施方式的空气分离方法相同的技术方法进行，所述第五间接热交换工序通过高压原料空气的一部分或在高压塔内上升的高压富氮空气的一部分与中压富氧液态空气的间接热交换，使高压原料空气的一部分或高压富氮空气的一部分液化而生成高压液态空气或高压富氮液态空气，并且使中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气。
根据第三实施方式的空气分离方法，代替第二实施方式的空气分离方法的第四间接热交换工序，追加第五间接热交换工序，由此能够使温度高于高压氮气的高压原料空气或高压富氮空气与中压富氧液态空气进行间接热交换。
由此，能够生成与第二实施方式的空气分离方法中的中压富氧液态空气相比温度更高(换言之，氧浓度高)的中压富氧液态空气，并且能够将该氧浓度高的中压富氧液态空气供给到低压塔31中。
因此，低压塔31内的下部(将氧进行浓缩的部分)的精馏条件得到改善，从而能够提高氩的产率、液化气体产品的产率、中压氮气的产率和高压氮气的产率。
然而，在之前说明的第二实施方式的空气分离方法中所包含的第四间接热交换工序中，通过高压氮气液化而生成高压液氮，并且该高压液氮被供给到低压塔31的塔顶部，但在第三实施方式的空气分离方法中，通过氮浓度低于高压氮气的高压原料空气或高压富氮空气在第五间接热交换工序中凝结，来生成高压液态空气或高压富氮液态空气，并且这些高压液态空气或高压富氮液态空气被供给到低压塔31的上部。
因此，低压塔31内的上部(将氮进行浓缩的部分)的精馏条件恶化，对氧的产率下降的方向起作用。
但是，即使在这种情况下，也改善低压塔31内的下部的精馏条件，因此作为整体精馏条件得到改善，从而提高氩的产率、液化气体产品的产率、中压氮气的产率和高压氮气的产率。
此外，第三实施方式的空气分离装置60能够得到与第一及第二实施方式的空气分离装置10、50相同的效果。
另外，第三实施方式的空气分离方法能够得到与第一及第二实施方式的空气分离方法相同的效果。
(第四实施方式)
图4是表示本发明的第四实施方式的空气分离装置的大致结构的系统图。在图4中，对与图2所示的第二实施方式的空气分离装置50相同的结构部分使用相同的附图标记，并省略其说明。
参照图4，第四实施方式的空气分离装置70被构成为，在第二实施方式的空气分离装置50中追加第三中压塔再沸器72、第四低压原料供给管道D4、管道L21～L23和减压阀V6、V7，除此之外，与空气分离装置50相同。
第三中压塔再沸器72被配置在第一中压塔再沸器53的下方且中压塔23内的底部，并与从用于输送高压原料空气的管道L2分支出的管道L21连接。由此，管道L21向第三中压塔再沸器72供给高压原料空气的一部分。
此外，也具有管道L21为从高压塔21的下部分支出的管道的情况，在这种情况下，管道L21向第三中压塔再沸器72供给在高压塔21内上升的高压富氮空气。
如第二实施方式中说明的那样，在第一中压塔再沸器53中，进行位于中压塔23的下部的中压富氧液态空气与从高压塔21的上部导出的高压氮气的一部分的间接热交换(第四间接热交换工序)，通过中压富氧液态空气的一部分气化而成为中压富氧空气，并且通过高压氮气液化而成为高压液氮。
在第三中压塔再沸器72中，通过使高压原料空气的一部分或在高压塔21内上升的高压富氮空气的一部分与在第一中压塔再沸器53中未被气化的中压富氧液态空气(换言之，在第四间接热交换工序后未被气化的中压富氧液态空气)进行间接热交换，从而使高压原料空气的一部分或高压富氮空气的一部分液化，并且使中压富氧液态空气的一部分气化(第六间接热交换工序)。
通过上述第六间接热交换工序，使中压富氧液态空气气化而成为中压富氧空气，并且使高压原料空气或高压富氮空气的一部分液化而成为高压液态空气或高压富氮液态空气。
在第三中压塔再沸器72中生成的中压富氧空气与在第一中压塔再沸器53中生成的中压富氧空气进行混合，成为中压塔23的上升气体，并通过与被导入到中压塔23的塔顶部的中压液氮的气液接触而被蒸馏。由此，氮成分朝向中压塔23的塔顶部浓缩。
在第三中压塔再沸器72中生成的高压液态空气或高压富氮液态空气被导出到第四低压原料供给管道D4中，被减压阀V6减压之后，作为低压原料被供给到低压塔31中(低压原料供给工序)。
在第三中压塔再沸器72中未被气化的中压富氧液态空气通过第二低压原料供给管道D2输送，被减压阀V2减压之后，作为低压原料被供给到低压塔31中(低压原料供给工序)。
另外，被导出到第一低压原料供给管道D1中的高压富氧液态空气被减压阀V1减压之后，作为低压原料被供给到低压塔31中(低压原料供给工序)。
管道L22从第四低压原料供给管道D4分支，并经由减压阀V7与中压塔23的中部连接。管道L22为用于将在第三中压塔再沸器72中生成的高压液态空气或高压富氮液态空气供给到中压塔23中的管道。
管道L23从第四低压原料供给管道D4分支，并与高压塔21的中部连接。管道L22为用于将在第三中压塔再沸器72中生成的高压液态空气或高压富氮液态空气供给到高压塔21中的管道。
其中，管道L22、管道L23和减压阀V7并不一定是必须的。
根据第四实施方式的空气分离装置，通过在第二实施方式的空气分离装置50中追加使高压原料空气的一部分或在高压塔21内上升的高压富氮空气的一部分与在第一中压塔再沸器53中未被气化的中压富氧液态空气进行间接热交换，从而使高压原料空气的一部分或高压富氮空气的一部分液化，并且使中压富氧液态空气的一部分气化的第三中压塔再沸器72，由此能够使与位于中压塔23的底部的中压富氧液态空气相比位于上部且氧浓度及温度低的中压富氧液态空气与高压氮气进行间接热交换，并且使位于中压塔23的底部的中压富氧液态空气与氮浓度低于高压氮气且温度高的高压原料空气或高压富氮空气进行间接热交换，因此能够在中压塔23的下部和底部有效地使中压富氧液态空气气化而生成中压富氧空气。
由此，能够生成与第二实施方式的空气分离装置50中的中压富氧液态空气相比氧浓度更高的中压富氧液态空气，并且能够将该中压富氧液态空气供给到低压塔31中，因此低压塔31内的下部(将氧进行浓缩的部分)的精馏条件得到改善。
另外，在第三实施方式的空气分离装置60中，通过第二中压塔再沸器63中的间接热交换而生成高压液态空气或高压富氮液态空气，与此相对地，在第四实施方式的空气分离装置70中，能够通过第一中压塔再沸器53中的间接热交换而生成高压液氮，并且能够将该高压液氮供给到低压塔31的塔顶部，因此低压塔31内的上部(将氮进行浓缩的部分)的精馏条件也得到改善。
因此，低压塔31内的整体的精馏条件得到改善，从而能够提高氩的产率、液化气体产品的产率、中压氮气的产率和高压氮气的产率。
使用上述空气分离装置70的第四实施方式的空气分离方法追加了上述说明的第六间接热交换工序，除此之外，能够通过与第二实施方式的空气分离方法相同的技术方法实施。
根据第四实施方式的空气分离方法，通过在第二实施方式的空气分离方法中追加第六间接热交换工序，从而能够使与位于中压塔23的底部的中压富氧液态空气相比位于上部且氧浓度及温度低的中压富氧液态空气与高压氮气进行间接热交换，并且使位于中压塔23的底部的中压富氧液态空气与氮浓度低于高压氮气且温度高的高压原料空气或高压富氮空气进行间接热交换，因此能够在中压塔23的下部和底部有效地使中压富氧液态空气气化而生成中压富氧空气。
由此，能够生成与第二实施方式的空气分离方法中的中压富氧液态空气相比氧浓度更高的中压富氧液态空气，并且能够将该中压富氧液态空气供给到低压塔31中，因此低压塔31内的下部(将氧进行浓缩的部分)的精馏条件得到改善。
另外，在第三实施方式的空气分离方法中，通过第五间接热交换工序生成高压液态空气或高压富氮液态空气，与此相对地，在第四实施方式的空气分离装置70中，能够通过第四间接热交换工序生成高压液氮，并且能够将该高压液氮供给到低压塔31的塔顶部，因此低压塔31内的上部(将氮进行浓缩的部分)的精馏条件也得到改善。
因此，低压塔31内的整体的精馏条件得到改善，从而能够提高氩的产率、液化气体产品的产率、中压氮气的产率和高压氮气的产率。
此外，第四实施方式的空气分离装置70能够得到与第一至第三实施方式的空气分离装置10、50、60相同的效果。
另外，第四实施方式的空气分离方法能够得到与第一至第三实施方式的空气分离方法相同的效果。
(第五实施方式)
图5是放大表示本发明的第五实施方式的空气分离装置的主要部分的系统图。
在图5中，仅图示第五实施方式的空气分离装置80中的第一及第二低压塔再沸器33、34周边的结构。
另外，在图5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。
参照图5，第五实施方式的空气分离装置80被构成为，在第一至第四实施方式的空气分离装置10、50、60、70的结构上进一步具有低压液氧容器81、管道L24、管道L25和液氧泵82，并且使第一低压塔再沸器33配置在低压液氧容器81的内部，除此之外，与第一至第四实施方式的空气分离装置10、50、60、70相同。
第一低压塔再沸器33与管道L7、L8连接。管道L24的一端与低压塔31的底部连接，另一端与低压液氧容器81连接。
管道L25与低压液氧容器81和低压塔31的底部连接。液氧泵82被设置在管道L24上。第三产品导出管道C1的一端与管道L25连接。
在第一至第四实施方式的空气分离装置10、50、60、70中，举出在低压塔31内的底部并列设置有第一低压塔再沸器33和第二低压塔再沸器34的情况为例进行了说明，但如上述结构的第五实施方式的空气分离装置80那样，也可以串联设置第一低压塔再沸器33和第二低压塔再沸器34。
在上述空气分离装置80中，在低压塔31内的底部仅设置有第二低压再沸器34，第一低压塔再沸器33被设置在与低压塔31不同的低压液氧容器81内。
在第二低压塔再沸器34中未气化的低压液氧被抽出到管道L24中，并由液氧泵82加压之后被导入到低压液氧容器81中。
在被设置于低压液氧容器81的第一低压塔再沸器33中，进行被导入到低压液氧容器81中的低压液氧的一部分或全部与从氩塔36供给的氩气的间接热交换(第一间接热交换工序)。
由此，通过低压液氧的一部分或全部被气化而成为低压氧气，并且通过氩气液化而成为液氩。
在第一低压塔再沸器33中生成的低压氧气从低压液氧容器81被导出到管道L25中，并且低压氧气的一部分或全部被导入到低压塔31的底部。
当提取作为产品的低压氧气(LPGO2)时，管道L25的低压氧气的一部分或全部被导出到第三产品导出管道C1中，并由过冷器29和主热交换器18热回收之后作为产品被抽出。
在上述说明的空气分离装置80中，液氧容器81、管道L24和管道L25能够视为低压塔31的结构的一部分，从而能够得到与第一至第四实施方式的空气分离装置10、50、60、70相同的效果。
另外，使用上述结构的空气分离装置80进行的第五实施方式的空气分离方法能够得到与第一至第四实施方式的空气分离方法相同的效果。
以上，对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但本发明并不限定于上述特定的实施方式，在权利要求书所记载的本发明的主旨范围内能够进行各种变形和变更。
例如，作为一直以来广为人知的方法，具有如下方法(例如，专利4939651号公报中公开的方法)：当提取高压氧气(HPGO2)时，从低压塔的塔底部抽出液氧，并由液化气体泵升压至必要的压力，通过将升压后的液氧导入到主热交换器中而使其全部气化，并热回收至常温之后，回收作为产品的高压氧气(HPGO2)，但也可以将这种方法适用于上述说明的第一至第五实施方式的空气分离方法中。
即，当压力高于氩塔36的操作压力的高压氧气(HPGO2)作为产品回收时，从各蒸馏塔导出位于低压塔31的塔底的低压液氧和/或位于氩塔36的塔底的中压液氧，并由液化气体泵(未图示)升压至必要的压力。
由液化气体泵(未图示)升压的高压液氧被导入到主热交换器18中，并在主热交换器18内气化，被热回收至常温之后，作为产品即高压氧气(HPGO2)被回收。
此时，也具有如下情况：由空气提纯器14提纯的空气的一部分被导入到空气升压机(未图示)中，由此进一步升压而成为超高压原料空气，并被导入到主热交换器18中的情况。
通过被导入到主热交换器18中的超高压原料空气与由液化气体泵(未图示)升压的高压液氧的间接热交换，使高压液氧蒸发而生成高压氧气，并且自身全部凝结而成为超高压液态空气。
从主热交换器18导出的超高压液态空气被液化气体涡轮(未图示)或减压阀(未图示)减压之后，被导入到高压塔21、中压塔23和低压塔31中的至少一个以上的塔中。
此外，作为产品的高压氧气和超高压原料空气为气体流体或超临界流体。
另外，作为其它例，例如，当对上述说明的第一至第五实施方式的空气分离装置10、50、60、70、80来说，需要氧气和氩气或液氩，而不需要中压氮气、高压氮气和液氧和液氮时，通过将从空气分离装置10、50、60、70、80提取的产品用高压氮气HPGN2和产品用中压氮气MPGN2导入到动力回收涡轮(未图示)中，来使其绝热膨胀，并回收动力，由此能够降低装置整体的消耗动力。
然而，在上述说明的第一至第五实施方式的空气分离装置10、50、60、70、80中，高压塔21、中压塔23、低压塔31和氩塔36通过各再沸器被热集成。
因此，各塔的操作压力按低压塔31、氩塔36、中压塔23、高压塔21的顺序提高。
例如，专利第4540182号公报中公开的空气分离用低温蒸馏系统为高压塔、中间压塔、低压塔和氩塔被热集成的过程，但氩塔的底部与低压塔的顶部进行热集成，低压塔的操作压力高于氩塔的操作压力，因此与第一至第五实施方式的空气分离装置10、50、60、70、80不同。
(实施例1)
接着，作为实施例1，使用本公司制造的模拟装置(本模拟装置实际上与设计空气分离装置时所使用的模拟装置相同)，实施了使用图2所示的第二实施方式的空气分离装置50时的模拟。
作为模拟的计算条件，使用如下条件：从流量2412的原料空气中提取流量500、压力120kPaA、氧浓度99.6％以上的低压氧气(LPGO2)和流量18、氧浓度1ppm以下、氮浓度1ppm以下的液氩(LAR)，同时尽可能大量提取压力为820kPaA以上且氧浓度为0.1ppm以下的高压氮气(HPGN2)或压力为480kPa以上且氧浓度为0.1ppm以下的中压氮气(MPGN2、图2中未图示)。
表1中示出了各测定部位中的流体的流量、压力和该流体中所包含的氧浓度。
[表1]
参照表1，确认出能够使用第二实施方式的空气分离装置50，从流量2412的原料空气中提取流量为500、压力为120kPaA、氧浓度为99.7％的低压氧气(产品)、流量为18、氧浓度为1ppm(氮浓度为1ppm以下)的液氩(产品)和流量为716、压力为820kPaA、氧浓度为0.1ppm以下的高压氮气(产品)。
其中，并未提取压力为480kPaA以上且氧浓度为0.1ppm以下的中压氮气。
(比较例1)
作为比较例1，为了评价实施例1的有效性，实施了使用图6所示的空气分离装置200时的模拟。
作为模拟的计算条件，与实施例1相同，从流量为2412的原料空气中提取流量为500、压力为120kPaA、氧浓度为99.6％以上的低压氧气(LPGO2)和流量为18、氧浓度为1ppm以下、氮浓度为1ppm以下的液氩(LAR)，同时尽可能大量提取压力为820kPaA以上且氧浓度为0.1ppm以下的高压氮气(HPGN2)或压力为480kPa以上且氧浓度为0.1ppm以下的中压氮气(MPGN2)。
此时，使用实施例1中使用的模拟装置，并且关于其它计算条件(各部的压力损失和各再沸器的流体间的温度差等)使用与实施例1相同的计算条件。
表2中示出了实施例1和比较例1的模拟计算结果。
[表2]
参照表2，两装置(空气分离装置50和空气分离装置200)均能够将流量为500、压力为120kPaA、氧浓度为99.6％以上的低压氧气(LPGO2)和流量为18、氧浓度为1ppm以下、氮浓度为1ppm以下的液氩(LAR)作为产品提取，并且两装置的氩的产率为相同的值。
其中，在实施例1中能够提取流量为716的高压氮气(HPGN2)，与此相对地，在比较例1中无法提取高压氮气(HPGN2)和中压氮气(MPGN2)。
表3中示出了通过模拟计算求出的比较例1和实施例1中所使用的各装置的消耗动力。但是，在比较例1中，无法提取高压氮气(HPGN2)，因此在作为副生成物得到的低压氮气(LPGN2)中通过氮压缩机(未图示)将流量716压缩至压力820kPaA来制造高压氮气。
[表3]
参照表3，能够确认出实施例1与比较例1相比，原料空气的压力高且空气压缩机11的消耗动力增大30％，但由于不需要氮压缩机，因此合计动力约减小6％。
(实施例2)
接着，作为实施例2，使用实施例1中使用的模拟装置，实施了使用图4所示的第四实施方式的空气分离装置70时的模拟。
作为模拟的计算条件，使用如下条件：从流量为2412的原料空气中提取流量为500、压力为120kPaA、氧浓度为99.6％以上的低压氧气(LPGO2)和流量为18、氧浓度为1ppm以下、氮浓度为1ppm以下的液氩(LAR)，同时尽可能大量提取氧浓度为0.1ppm以下的中压液氮(MPLN2)。图4中示出了该结果。
[表4]
(比较例2)
作为比较例2，为了评价实施例2的有效性，使用实施例2中使用的模拟装置和实施例2中使用的计算条件，实施了使用图6所示的空气分离装置200时的模拟。表4中示出了该结果。
(比较例2和实施例2的结果汇总)
参照表4，两装置(空气分离装置70和空气分离装置200)的氩的产率均相同，但在比较例2中，无法提取中压液氮(产品)，与此相对地，在实施例2中能够提取流量92的中压液氮。
在比较例2中，无法提取中压液氮(产品)的理由如下：为了增加液化气体产品的流量，需要增加涡轮208的处理量，由此，低压涡轮空气过多，利用低压塔213处理不完，从而氩的产率下降。
产业上的可利用性
本发明可适用于抑制氩的产率的下降的同时，提取更多的中压氮气、压力高于中压氮气相比的高压氮气、液氧或液氮等的空气分离方法及空气分离装置中。
附图标记说明
10、50、60、70、80…空气分离装置；11…空气压缩机；12…空气预冷器；14…空气提纯器；15…空气鼓风机；16…空气鼓风机后冷却器；18…主热交换器；21…高压塔；23…中压塔；25…涡轮鼓风机；26…涡轮鼓风机后冷却器；28…涡轮；29…过冷器；31…低压塔；33…第一低压塔再沸器；34…第二低压塔再沸器；36…氩塔；38…氩塔再沸器；53…第一中压塔再沸器；63…第二中压塔再沸器；72…第三中压塔再沸器；81…低压液氧容器；82…液氧泵；A1、A2…第一产品导出管道；B1、B2、B3、B4、B5、B6…第二产品导出管道；C1、C2、C3…第三产品导出管道；D1…第一低压原料供给管道；D2…第二低压原料供给管道；D3…第三低压原料供给管道；D4…第四低压原料供给管道；L1～L25…管道；V1～V8…减压阀。

Claims (10)

1.一种空气分离方法，其特征在于，包括：
低压氧分离工序，对作为被供给到低压塔中的低压原料且包含氧、氮和氩的混合流体进行低温蒸馏，从而将所述混合流体分离为低压氮气、低压液氧和液化进料氩；
氩分离工序，对所述液化进料氩进行低温蒸馏，从而分离为氩气和中压液氧；
第一间接热交换工序，通过所述氩气与所述低压液氧的间接热交换，使所述氩气液化而生成液氩，并且使所述低压液氧的一部分气化而生成低压氧气；
第二间接热交换工序，通过使从中压塔供给的中压氮气与所述低压液氧进行间接热交换，来使所述中压氮气液化而生成中压液氮，并且使所述低压液氧的一部分气化而生成低压氧气；
第三间接热交换工序，通过使从高压塔供给的高压氮气与所述中压液氧进行间接热交换，来使所述高压氮气液化而生成高压液氮，并且使所述中压液氧的一部分气化而生成中压氧气；
第一产品导出工序，将所述氩气的一部分、在所述第一间接热交换工序中未被液化的氩气和所述液氩的一部分中的至少一种氩作为产品抽出；以及
第二产品导出工序，将在所述第一间接热交换工序及第二间接热交换工序中未被气化的低压液氧、在所述第三间接热交换工序中未被气化的中压液氧、位于所述中压塔的塔顶部的中压氮气的一部分、位于所述中压塔的塔顶部的中压液氮的一部分、位于所述高压塔的塔顶部的高压氮气的一部分和位于所述高压塔的塔顶部的高压液氮的一部分中的至少一种以上作为产品抽出。
2.根据权利要求1所述的空气分离方法，其特征在于，进一步包括：
高压氮分离工序，对将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯和冷却而得到的高压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为高压氮气和高压富氧液态空气；
中压氮分离工序，对将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯和冷却而得到的中压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为中压氮气和中压富氧液态空气；以及
低压原料供给工序，使所述高压富氧液态空气和所述中压富氧液态空气减压，并将减压后的该高压富氧液态空气和该中压富氧液态空气中的至少一个作为所述低压原料供给到所述低压塔中。
3.根据权利要求1所述的空气分离方法，其特征在于，进一步包括：
高压氮分离工序，对将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯和冷却而得到的高压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为高压氮气和高压富氧液态空气；
中压氮分离工序，通过使所述高压富氧液态空气减压，并对其一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为中压氮气和中压富氧液态空气；
第四间接热交换工序，通过所述高压氮气的一部分与所述中压富氧液态空气的间接热交换，使所述高压氮气的一部分液化而生成高压液氮，并且使所述中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气；以及
低压原料供给工序，使在所述第四间接热交换工序中未被气化的中压富氧液态空气减压，并作为所述低压原料供给到所述低压塔中。
4.根据权利要求3所述的空气分离方法，其特征在于，
代替所述第四间接热交换工序，包括第五间接热交换工序，所述第五间接热交换工序通过所述高压原料空气的一部分或在所述高压塔内上升的高压富氮空气的一部分与所述中压富氧液态空气的间接热交换，使所述高压原料空气的一部分或所述高压富氮空气的一部分液化而生成高压液态空气或高压富氮液态空气，并且使所述中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气。
5.根据权利要求1所述的空气分离方法，其特征在于，进一步包括：
高压氮分离工序，对将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯和冷却而得到的高压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为高压氮气和高压富氧液态空气；
中压氮分离工序，通过将所述高压富氧液态空气的一部分或全部减压之后进行低温蒸馏，从而分离为中压氮气和中压富氧液态空气；
第四间接热交换工序，通过所述高压氮气的一部分与所述中压富氧液态空气的间接热交换，使该高压氮气的一部分液化而生成高压液氮，并且使所述中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气；
第六间接热交换工序，通过所述高压原料空气的一部分或在所述高压塔内上升的高压富氮空气的一部分与在所述第四间接热交换工序中未被气化的所述中压富氧液态空气的间接热交换，使所述高压原料空气的一部分或所述高压富氮空气的一部分液化而生成高压液态空气或高压富氮液态空气，并且使所述中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气；以及
低压原料供给工序，使在所述第六间接热交换工序中未被气化的所述中压富氧液态空气减压，并作为所述低压原料供给到所述低压塔中。
6.一种空气分离装置，其特征在于，具有：
低压塔，对作为低压原料且包含氧、氮和氩的混合流体进行低温蒸馏，从而分离为低压氮气、低压液氧和液化进料氩；
氩塔，对所述液化进料氩进行低温蒸馏，从而分离为氩气和中压液氧；
第一低压塔再沸器，通过所述氩气与所述低压液氧的间接热交换，使所述氩气液化而生成液氩，并且使所述低压液氧的一部分气化而生成低压氧气；
第二低压塔再沸器，通过从中压塔供给的中压氮气与所述低压液氧的间接热交换，使所述中压氮气液化而生成中压液氮，并且使所述低压液氧的一部分气化而生成低压氧气；
氩塔再沸器，通过从高压塔供给的高压氮气与所述中压液氧的间接热交换，使所述高压氮气液化而生成高压液氮，并且使所述中压液氧的一部分气化而生成中压氧气；
第一产品导出管道，将所述氩气的一部分、在所述第一低压塔再沸器中未被液化的氩气和所述液氩的一部分中的至少一种氩作为产品抽出；以及
第二产品导出管道，将在所述第一低压塔再沸器及第二低压塔再沸器中未被气化的低压液氧、在所述氩塔再沸器中未被气化的中压液氧、位于所述中压塔的塔顶部的中压氮气的一部分、位于所述中压塔的塔顶部的中压液氮的一部分、位于所述高压塔的塔顶部的高压氮气的一部分和位于所述高压塔的塔顶部的高压液氮的一部分中的至少一种以上作为产品抽出。
7.根据权利要求6所述的空气分离装置，其特征在于，
具有所述高压塔和所述中压塔，
所述高压塔通过对将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯和冷却而得到的高压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为高压氮气和高压富氧液态空气，
所述中压塔通过对将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯、冷却而得到的中压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为所述中压氮气和中压富氧液态空气，
进一步具有低压原料供给管道，所述低压原料供给管道将减压后的所述高压富氧液态空气和所述中压富氧液态空气中的至少一个作为所述低压原料供给到所述低压塔中。
8.根据权利要求6所述的空气分离装置，其特征在于，
具有所述高压塔和所述中压塔，
所述高压塔通过对将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯和冷却而得到的高压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为高压氮气和高压富氧液态空气，
所述中压塔通过对所述高压富氧液态空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为所述中压氮气和中压富氧液态空气，
进一步具有：
第一中压塔再沸器，通过所述高压氮气的一部分与所述中压富氧液态空气的间接热交换，使所述高压氮气的一部分液化而生成高压液氮，并且使所述中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气；以及
低压原料供给管道，使在所述第一中压塔再沸器中未被气化的所述中压富氧液态空气减压，并作为所述低压原料供给到所述低压塔中。
9.根据权利要求8所述的空气分离装置，其特征在于，
代替所述第一中压塔再沸器，具有第二中压塔再沸器，所述第二中压塔再沸器通过所述高压原料空气的一部分或在所述高压塔内上升的高压富氮空气的一部分与所述中压富氧液态空气的间接热交换，使所述高压原料空气的一部分或所述高压富氮空气的一部分液化而生成高压液态空气或高压富氮液态空气，并且使所述中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气。
10.根据权利要求6所述的空气分离装置，其特征在于，
具有所述高压塔和所述中压塔，
所述高压塔通过对将包含氧、氮和氩的空气进行压缩、提纯和冷却而成的高压原料空气的一部分或全部进行低温蒸馏，从而分离为高压氮气和高压富氧液态空气，
所述中压塔通过将所述高压富氧液态空气的一部分或全部减压之后进行低温蒸馏，从而分离为所述中压氮气和所述中压富氧液态空气，
进一步具有：
第一中压塔再沸器，通过所述高压氮气的一部分与所述中压富氧液态空气的间接热交换，使所述高压氮气的一部分液化而生成高压液氮，并且使所述中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气；
第三中压塔再沸器，通过所述高压原料空气的一部分或在所述高压塔内上升的所述高压富氮空气的一部分与在所述第一中压塔再沸器中未被气化的所述中压富氧液态空气的间接热交换，使所述高压原料空气的一部分或所述高压富氮空气的一部分液化而生成高压液态空气或高压富氮液态空气，并且使所述中压富氧液态空气的一部分气化而生成中压富氧空气；以及
低压原料供给管道，使在所述第三中压塔再沸器中未被气化的所述中压富氧液态空气减压，并作为所述低压原料供给到所述低压塔中。
CN201480004053.9A 2013-02-26 2014-02-03 空气分离方法及空气分离装置 Active CN104903669B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-036185 2013-02-26
JP2013036185A JP5655104B2 (ja) 2013-02-26 2013-02-26 空気分離方法及び空気分離装置
PCT/JP2014/052416 WO2014132751A1 (ja) 2013-02-26 2014-02-03 空気分離方法及び空気分離装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104903669A true CN104903669A (zh) 2015-09-09
CN104903669B CN104903669B (zh) 2016-10-19

Family

ID=51428025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480004053.9A Active CN104903669B (zh) 2013-02-26 2014-02-03 空气分离方法及空气分离装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10436508B2 (zh)
EP (1) EP2963368B1 (zh)
JP (1) JP5655104B2 (zh)
CN (1) CN104903669B (zh)
WO (1) WO2014132751A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105423703A (zh) * 2015-12-16 2016-03-23 新疆天辰气体有限公司 外冷式单级精馏空分装置及方法
CN106595221A (zh) * 2015-10-20 2017-04-26 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 制氧系统和制氧方法
CN108240733A (zh) * 2018-01-24 2018-07-03 北京拓首能源科技股份有限公司 一种利用液化天然气冷能的空气分离系统
CN114041034A (zh) * 2019-07-10 2022-02-11 大阳日酸株式会社 空气分离装置及空气分离方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10137406B2 (en) * 2015-06-11 2018-11-27 Hamilton Sundstrand Corporation Temperature controlled nitrogen generation system
JP6431828B2 (ja) * 2015-08-05 2018-11-28 大陽日酸株式会社 空気液化分離方法及び装置
CN109357475B (zh) * 2018-08-30 2020-05-19 华中科技大学 一种梯级利用lng冷能制取液氧液氮的系统
JP7684997B2 (ja) * 2023-01-24 2025-05-28 大陽日酸株式会社 空気分離方法及び空気分離装置
JP7329714B1 (ja) 2023-04-28 2023-08-18 大陽日酸株式会社 窒素製造方法及び装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1046034A (zh) * 1988-06-02 1990-10-10 联合碳化公司 大量回收氩和提取中压氮的空气分离方法
JP2000356495A (ja) * 1999-06-15 2000-12-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 熱交換器
JP4787796B2 (ja) * 2007-07-09 2011-10-05 大陽日酸株式会社 空気分離方法及び装置
JP2013011374A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Taiyo Nippon Sanso Corp 空気分離方法及び装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS521413B2 (zh) 1972-08-21 1977-01-14
US4533375A (en) * 1983-08-12 1985-08-06 Erickson Donald C Cryogenic air separation with cold argon recycle
US4737177A (en) 1986-08-01 1988-04-12 Erickson Donald C Air distillation improvements for high purity oxygen
JPS63150711A (ja) 1986-12-16 1988-06-23 Shinko Electric Co Ltd 無人車の制御方法
GB9414939D0 (en) 1994-07-25 1994-09-14 Boc Group Plc Air separation
FR2801963B1 (fr) 1999-12-02 2002-03-29 Air Liquide Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique
US6196024B1 (en) * 1999-05-25 2001-03-06 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Cryogenic distillation system for air separation
US6276170B1 (en) 1999-05-25 2001-08-21 Air Liquide Process And Construction Cryogenic distillation system for air separation
JP2001194508A (ja) 2000-01-07 2001-07-19 Omron Corp 光学基板及びその製造方法
DE10061908A1 (de) 2000-12-12 2002-06-27 Messer Ags Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
US20070095100A1 (en) 2005-11-03 2007-05-03 Rankin Peter J Cryogenic air separation process with excess turbine refrigeration
US9222725B2 (en) 2007-06-15 2015-12-29 Praxair Technology, Inc. Air separation method and apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1046034A (zh) * 1988-06-02 1990-10-10 联合碳化公司 大量回收氩和提取中压氮的空气分离方法
JP2000356495A (ja) * 1999-06-15 2000-12-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 熱交換器
JP4787796B2 (ja) * 2007-07-09 2011-10-05 大陽日酸株式会社 空気分離方法及び装置
JP2013011374A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Taiyo Nippon Sanso Corp 空気分離方法及び装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106595221A (zh) * 2015-10-20 2017-04-26 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 制氧系统和制氧方法
CN105423703A (zh) * 2015-12-16 2016-03-23 新疆天辰气体有限公司 外冷式单级精馏空分装置及方法
CN105423703B (zh) * 2015-12-16 2017-08-25 新疆天辰气体有限公司 外冷式单级精馏空分系统
CN108240733A (zh) * 2018-01-24 2018-07-03 北京拓首能源科技股份有限公司 一种利用液化天然气冷能的空气分离系统
CN114041034A (zh) * 2019-07-10 2022-02-11 大阳日酸株式会社 空气分离装置及空气分离方法
CN114041034B (zh) * 2019-07-10 2023-07-21 大阳日酸株式会社 空气分离装置及空气分离方法
US12123647B2 (en) 2019-07-10 2024-10-22 Taiyo Nippon Sanso Corporation Air separation device and air separation method

Also Published As

Publication number Publication date
EP2963368A1 (en) 2016-01-06
JP5655104B2 (ja) 2015-01-14
US10436508B2 (en) 2019-10-08
JP2014163613A (ja) 2014-09-08
WO2014132751A1 (ja) 2014-09-04
EP2963368B1 (en) 2018-05-09
CN104903669B (zh) 2016-10-19
US20160003537A1 (en) 2016-01-07
EP2963368A4 (en) 2016-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104903669A (zh) 空气分离方法及空气分离装置
CN107606875A (zh) 通过低温分离空气产生压缩氮和液氮的方法和设备
JPH06207775A (ja) 一酸化炭素のない窒素を製造するための低温空気分離方法
US20130340472A1 (en) Method and apparatus for liquefaction of co2
US20240353173A1 (en) Ultra-high-purity oxygen production method and ultra-high-purity oxygen production apparatus
JP6155515B2 (ja) 空気分離方法、及び空気分離装置
US20220074656A1 (en) Apparatus and method for separating air by cryogenic distillation
JP5417054B2 (ja) 空気分離方法及び装置
JP5642923B2 (ja) 空気分離方法
JP7588271B1 (ja) 窒素製造方法及び窒素製造装置
JP7329714B1 (ja) 窒素製造方法及び装置
US20240053097A1 (en) Air separation unit and air separation method
CN113003553A (zh) 从液态氧中回收氪和氙
JP7684997B2 (ja) 空気分離方法及び空気分離装置
CN111542723B (zh) 一种基于深冷精馏工艺生产空气产品的方法及空分系统
JP6086272B1 (ja) 窒素及び酸素製造方法、並びに窒素及び酸素製造装置
JP5647853B2 (ja) 空気液化分離方法及び装置
CN114041034B (zh) 空气分离装置及空气分离方法
JP4782077B2 (ja) 空気分離方法および装置
JPH0399190A (ja) 酸素の製造方法
JP7777712B1 (ja) 空気分離装置及び空気分離方法
JP4451438B2 (ja) 窒素製造方法及び装置
JP2024134911A (ja) 窒素製造方法及び窒素製造装置
CN104067079B (zh) 用于通过低温蒸馏分离空气的设备和方法
JP2024129928A (ja) 窒素製造方法及び窒素製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant