液体空分装置，全称为深冷法液体空气分离装置，是一种大规模、高效率的工业设备。它的核心功能是将空气中的主要成分——氮气（N₂）、氧气（O₂）以及氩气（Ar）等——进行分离，并主要生产液态产品（液氧、液氮、液氩）。
与主要生产气态产品的“管道气”空分装置不同，液体空分装置更侧重于液体的生产和储存。这些液态产品可以在常压、低温下储存，并通过槽车运输到远离工厂的用户手中，因此具有极高的灵活性和商品化特性。
简单比喻： 它就像一个超大型、超高效的“空气冰箱和分拣机”，把空气深度冷却成液体，然后根据每种成分沸点的不同，将它们一一“蒸馏”分离出来，并以液态形式储存。
液体空分装置主要采用深冷精馏技术，这是目前最成熟、经济的大规模气体分离方法。整个过程可以分为四个主要阶段：
1. 空气压缩与净化
压缩： 环境空气经过过滤器去除灰尘后，被主空气压缩机压缩到0.5-0.7 MPa（约5-7个大气压）。压缩的目的是提高空气密度和能量，为后续流程创造条件。
净化： 压缩后的空气温度很高，经过冷却后，会进入一个分子筛纯化系统。在这里，空气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物等杂质被吸附去除。这些杂质如果在低温下冻结，会堵塞和损坏设备，因此净化至关重要。
2. 热量交换与冷却
净化后的空气进入主换热器。在这里，它与返流的低温产品气体（如氮气、废气）进行逆流换热。
结果是：正流的空气被逐步冷却到接近液化温度（约-172°C），而返流的低温气体被复热到接近环境温度，冷量得到回收。
这个阶段是装置能耗和效率的关键所在。
3. 精馏分离
这是整个装置的核心。被深度冷却的空气（此时已是气液混合物）进入分馏塔系统。
下塔（压力塔）： 空气首先进入压力较高的下塔。通过塔内的塔板，进行初步精馏。由于氮气的沸点（-195.8°C）比氧气（-183°C）低，氮气更容易蒸发上升，而氧气更容易冷凝下降。在下塔顶部，我们得到高纯度的液氮；在底部，得到富氧液空。
上塔（低压塔）： 下塔的液氮和富氧液空被节流降压后送入压力较低的上塔。在上塔中，精馏过程继续进行并得到强化。最终：
在上塔顶部，得到高纯度的气态或液态氮。
在上塔底部，得到高纯度的气态或液态氧。
在上塔中部，可以抽取出氩馏分，送入粗氩塔进行进一步提纯，得到液氩。
4. 制冷与液化
为了持续生产液体产品并弥补系统的冷量损失，装置需要持续的制冷源。这主要通过两种方式实现：
节流膨胀： 将高压空气通过节流阀迅速降压，温度会显著下降（焦耳-汤姆逊效应）。
膨胀机： 这是最主要的制冷设备。一部分高压空气（或氮气）被引入透平膨胀机，推动叶轮做功，自身内能和温度急剧下降，为系统提供核心冷量。
