JPH04297779A - 窒素製造装置及びその制御方法 - Google Patents
窒素製造装置及びその制御方法Info
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- JPH04297779A JPH04297779A JP6283391A JP6283391A JPH04297779A JP H04297779 A JPH04297779 A JP H04297779A JP 6283391 A JP6283391 A JP 6283391A JP 6283391 A JP6283391 A JP 6283391A JP H04297779 A JPH04297779 A JP H04297779A
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- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- 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
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- F25J3/044—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 a single pressure main column system only
-
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- 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
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- F25J2200/72—Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead gas
-
- 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
- F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
- F25J2245/42—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being nitrogen
-
- 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
- F25J2280/00—Control of the process or apparatus
- F25J2280/02—Control in general, load changes, different modes ("runs"), measurements
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、深冷分離による窒素製
造装置における窒素ガス採取量の制御方法並びに運転方
法に関する。
造装置における窒素ガス採取量の制御方法並びに運転方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の装置においては、特開昭５５−７
９９７２号公報に記載のように、製品窒素ガス量の安定
制御を目的として、装置出口の製品窒素ガスをＦＩＣ（
流量調節）制御することが一般的である。
９９７２号公報に記載のように、製品窒素ガス量の安定
制御を目的として、装置出口の製品窒素ガスをＦＩＣ（
流量調節）制御することが一般的である。
【０００３】また、この窒素ガス流量の設定値は、装置
の最大採取可能量以下の任意の設定値を、運転員が状況
に応じて設定していた。
の最大採取可能量以下の任意の設定値を、運転員が状況
に応じて設定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、最適
な製品窒素ガス採取量を運転員が判断、設定変更する必
要があり、装置の無人運転化、自動化の点で不具合があ
った。さらに、装置から送出される製品窒素ガス量は一
定に制御されても、窒素ガス需要端における使用量の変
化によって、製品窒素ガス主管圧力の変動（圧力低下）
を生じることがあるという欠点もあった。
な製品窒素ガス採取量を運転員が判断、設定変更する必
要があり、装置の無人運転化、自動化の点で不具合があ
った。さらに、装置から送出される製品窒素ガス量は一
定に制御されても、窒素ガス需要端における使用量の変
化によって、製品窒素ガス主管圧力の変動（圧力低下）
を生じることがあるという欠点もあった。
【０００５】これらに対し、予め定めた窒素ガス使用量
の変動パターンに基づき、コンピュータ等を用いて設定
値変更を行うこともできるが、変動量巾、時間等がほぼ
正確に予測できる場合に限られ、いわゆる蛇口方式と呼
ばれている窒素ガス需要端での任意の窒素ガス使用に対
しては、対応できないという欠点が残されていた。
の変動パターンに基づき、コンピュータ等を用いて設定
値変更を行うこともできるが、変動量巾、時間等がほぼ
正確に予測できる場合に限られ、いわゆる蛇口方式と呼
ばれている窒素ガス需要端での任意の窒素ガス使用に対
しては、対応できないという欠点が残されていた。
【０００６】本発明は、窒素ガス需要端でのガス使用量
の変動に対して、製品窒素ガス主管圧力の変動を生じさ
せること無く、また、運転員の操作も必要とせず自動的
に効率の良い最適運転ができる窒素製造装置及びその制
御方法を提供することを目的とする。
の変動に対して、製品窒素ガス主管圧力の変動を生じさ
せること無く、また、運転員の操作も必要とせず自動的
に効率の良い最適運転ができる窒素製造装置及びその制
御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、装置から採取する製品窒素ガス量の制御を、常時は
製品窒素ガス主管に設けた圧力調節計（ＰＩＣ）によっ
て行い、窒素ガス需要端での使用量が装置の最大採取可
能量を超える場合にのみ、装置の製品窒素ガスラインに
設けた流量調節計（ＦＩＣ）によって行わせるようにし
たものである。
に、装置から採取する製品窒素ガス量の制御を、常時は
製品窒素ガス主管に設けた圧力調節計（ＰＩＣ）によっ
て行い、窒素ガス需要端での使用量が装置の最大採取可
能量を超える場合にのみ、装置の製品窒素ガスラインに
設けた流量調節計（ＦＩＣ）によって行わせるようにし
たものである。
【０００８】
【作用】本発明において、装置から採取する製品窒素ガ
ス量を制御する窒素ガス送出弁は、通常、製品窒素ガス
主管に設けられた圧力調節計（ＰＩＣ）により制御され
る。これによって、窒素ガス使用量の変化による製品窒
素ガス主管圧力の変動を無くすことができる。さらに、
窒素ガス使用量が装置の最大採取可能量を超える場合、
前記窒素ガス送出弁は、付設された制御信号ハイセレク
ター機能により、流量調節計（ＦＩＣ）によって流量制
御されるので、窒素ガス採取量過多による製品窒素ガス
の品質（純度）低下等の問題を生じることはない。
ス量を制御する窒素ガス送出弁は、通常、製品窒素ガス
主管に設けられた圧力調節計（ＰＩＣ）により制御され
る。これによって、窒素ガス使用量の変化による製品窒
素ガス主管圧力の変動を無くすことができる。さらに、
窒素ガス使用量が装置の最大採取可能量を超える場合、
前記窒素ガス送出弁は、付設された制御信号ハイセレク
ター機能により、流量調節計（ＦＩＣ）によって流量制
御されるので、窒素ガス採取量過多による製品窒素ガス
の品質（純度）低下等の問題を生じることはない。
【０００９】また、前記製品窒素ガスラインに設けられ
た流量調節計（ＦＩＣ）は、常時装置の最大採取可能量
に設定され、分離器本体（精留塔）から常に一定量の窒
素ガスを採取するよう窒素ガスバイパス弁を制御する。 このことにより、窒素ガス需要端での使用量が変動して
も、前記窒素ガスバイパス弁弁開度が増減するだけで、
何ら分離器本体（精留塔）への悪影響（窒素ガス純度の
変動）を及ぼすことはない。なお、この窒素ガス流量は
、必ずしも装置の最大採取可能量とする必要はなく、そ
れ以下の、予測され得る窒素ガス使用量の最大値に設定
しても何ら支障はない。
た流量調節計（ＦＩＣ）は、常時装置の最大採取可能量
に設定され、分離器本体（精留塔）から常に一定量の窒
素ガスを採取するよう窒素ガスバイパス弁を制御する。 このことにより、窒素ガス需要端での使用量が変動して
も、前記窒素ガスバイパス弁弁開度が増減するだけで、
何ら分離器本体（精留塔）への悪影響（窒素ガス純度の
変動）を及ぼすことはない。なお、この窒素ガス流量は
、必ずしも装置の最大採取可能量とする必要はなく、そ
れ以下の、予測され得る窒素ガス使用量の最大値に設定
しても何ら支障はない。
【００１０】さらにまた、前記窒素ガスバイパス弁を流
れる余剰窒素ガス（製品窒素ガス流量調節計の設定値と
窒素ガス需要端での使用量との差）を、膨張タービンに
流すことによって、装置の寒冷エネルギー発生量を増加
させることができる。なお、この余剰窒素ガスは直接大
気に放出しても、膨張タービン出口の廃ガスラインに合
流させても、特に支障はない。
れる余剰窒素ガス（製品窒素ガス流量調節計の設定値と
窒素ガス需要端での使用量との差）を、膨張タービンに
流すことによって、装置の寒冷エネルギー発生量を増加
させることができる。なお、この余剰窒素ガスは直接大
気に放出しても、膨張タービン出口の廃ガスラインに合
流させても、特に支障はない。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。なお、実際にはコンピュータによる制御を行なって
いるが、説明を判り易くするため同等の機能を果たす工
業計器を使用して説明する。
る。なお、実際にはコンピュータによる制御を行なって
いるが、説明を判り易くするため同等の機能を果たす工
業計器を使用して説明する。
【００１２】図１において、空気圧縮機１により所定の
圧力まで昇圧されてアフタークーラ２で常温まで冷却さ
れた原料空気は、吸着塔３で水分および炭酸ガスを吸着
除去された後、保冷槽１０内に設置された空気熱交換器
４に送入される。空気熱交換器４で低温戻りガスと熱交
換し、ほぼ液化温度まで冷却された原料空気は、精留塔
５下部へ送入される。精留塔５下部に入った原料空気は
塔内で精留分離されて高純度窒素となり、製品窒素ガス
は塔上部の管２１より取り出される。また、管２２より
取り出した窒素ガスは窒素凝縮器６へ導き、精留塔５頂
部に設けた窒素凝縮器液溜め部内の液体空気と熱交換さ
せて液化させた後、精留塔５上部に戻して精留塔５内下
降液として使用する。さらに製品液体窒素は精留塔５上
部の管２３より取り出され、弁１３を経て液体窒素貯槽
８に送入される。
圧力まで昇圧されてアフタークーラ２で常温まで冷却さ
れた原料空気は、吸着塔３で水分および炭酸ガスを吸着
除去された後、保冷槽１０内に設置された空気熱交換器
４に送入される。空気熱交換器４で低温戻りガスと熱交
換し、ほぼ液化温度まで冷却された原料空気は、精留塔
５下部へ送入される。精留塔５下部に入った原料空気は
塔内で精留分離されて高純度窒素となり、製品窒素ガス
は塔上部の管２１より取り出される。また、管２２より
取り出した窒素ガスは窒素凝縮器６へ導き、精留塔５頂
部に設けた窒素凝縮器液溜め部内の液体空気と熱交換さ
せて液化させた後、精留塔５上部に戻して精留塔５内下
降液として使用する。さらに製品液体窒素は精留塔５上
部の管２３より取り出され、弁１３を経て液体窒素貯槽
８に送入される。
【００１３】一方、精留塔５の下部より管２５を通り精
留塔頂部に設けられた窒素凝縮器液溜め部に送入された
液体空気は、窒素凝縮器６で前記窒素ガスと熱交換され
てガス化し、廃ガスとして管２４を通り空気熱交換器４
で一部温度回復した後、弁１４を経て膨張タービン７ヘ
導かれる。膨張タービン７で断熱膨張し温度低下した廃
ガスは、再び空気熱交換器４に送入されて原料空気と熱
交換し、常温まで温度回復した後保冷槽１０より取り出
され、吸着塔３の再生ガスとして使用した後大気に放出
される。
留塔頂部に設けられた窒素凝縮器液溜め部に送入された
液体空気は、窒素凝縮器６で前記窒素ガスと熱交換され
てガス化し、廃ガスとして管２４を通り空気熱交換器４
で一部温度回復した後、弁１４を経て膨張タービン７ヘ
導かれる。膨張タービン７で断熱膨張し温度低下した廃
ガスは、再び空気熱交換器４に送入されて原料空気と熱
交換し、常温まで温度回復した後保冷槽１０より取り出
され、吸着塔３の再生ガスとして使用した後大気に放出
される。
【００１４】なお、窒素凝縮器６並びに液溜め部の廃ガ
ス圧力は、圧力調節計（ＰＩＣ）３１と弁１５により廃
ガスの一部を膨張タービン７の出口ラインにバイパスさ
せることにより、一定に保たれている。
ス圧力は、圧力調節計（ＰＩＣ）３１と弁１５により廃
ガスの一部を膨張タービン７の出口ラインにバイパスさ
せることにより、一定に保たれている。
【００１５】上記プロセスにおいて精留塔５より管２１
を経て取り出された製品窒素ガスは、空気熱交換器４で
原料空気と熱交換して常温まで温度回復した後、製品窒
素ガス主管を通り窒素ガス需要端に供給される。
を経て取り出された製品窒素ガスは、空気熱交換器４で
原料空気と熱交換して常温まで温度回復した後、製品窒
素ガス主管を通り窒素ガス需要端に供給される。
【００１６】本発明では、この製品窒素ガス主管に設け
た圧力調節計（ＰＩＣ）３３で窒素ガス送出弁１２を制
御させており、常に窒素ガス需要端の使用量の変動に応
じた窒素ガス量を供給している。また、窒素ガス使用量
が装置の最大採取可能量を超える場合、製品窒素ガスラ
インに設けた流量調節計（ＦＩＣ）３２の制御信号を、
窒素ガス送出弁１２に付設したハイセレクター３５を介
して送信し、上限流量制御を行なう。さらにまた、この
流量調節計（ＦＩＣ）３２は、装置の最大採取可能量も
しくは、それ以下の予測され得る窒素ガスの最大使用量
に設定しておき、常時精留塔５から取り出される窒素ガ
ス量を一定に保っている。これにより、窒素ガス使用量
の急激な変動（増減）に対しても精留塔への悪影響（純
度低下）を及ぼすことはない。
た圧力調節計（ＰＩＣ）３３で窒素ガス送出弁１２を制
御させており、常に窒素ガス需要端の使用量の変動に応
じた窒素ガス量を供給している。また、窒素ガス使用量
が装置の最大採取可能量を超える場合、製品窒素ガスラ
インに設けた流量調節計（ＦＩＣ）３２の制御信号を、
窒素ガス送出弁１２に付設したハイセレクター３５を介
して送信し、上限流量制御を行なう。さらにまた、この
流量調節計（ＦＩＣ）３２は、装置の最大採取可能量も
しくは、それ以下の予測され得る窒素ガスの最大使用量
に設定しておき、常時精留塔５から取り出される窒素ガ
ス量を一定に保っている。これにより、窒素ガス使用量
の急激な変動（増減）に対しても精留塔への悪影響（純
度低下）を及ぼすことはない。
【００１７】また、本実施例では、余剰窒素ガス（精留
塔より取り出す窒素ガス量と窒素ガス使用量との差）を
より有効に利用するため、常時は窒素ガス流量調節計（
ＦＩＣ）３２によりバイパス弁１１を制御させている。 これは余剰窒素ガスをバイパス弁１１を介して膨張ター
ビン入口廃ガスラインに流し、膨張タービンの処理ガス
として使用することによってより多くの寒冷エネルギー
を発生させ、効率よく液体窒素の採取を図っているもの
である。
塔より取り出す窒素ガス量と窒素ガス使用量との差）を
より有効に利用するため、常時は窒素ガス流量調節計（
ＦＩＣ）３２によりバイパス弁１１を制御させている。 これは余剰窒素ガスをバイパス弁１１を介して膨張ター
ビン入口廃ガスラインに流し、膨張タービンの処理ガス
として使用することによってより多くの寒冷エネルギー
を発生させ、効率よく液体窒素の採取を図っているもの
である。
【００１８】なお、装置が停止あるいは、窒素ガスの使
用量が装置の最大採取可能量を超える場合等のバックア
ップとして、窒素ガス主管に圧力調節計（ＰＩＣ）３４
を設け、液体窒素貯槽８内の液体窒素を液体窒素蒸発器
９で蒸発させた窒素ガスを、弁１６を介して供給するが
、この圧力調節計３４と前記本発明による圧力調節計３
３を、一つの計器で兼用させても何ら支障をきたすもの
ではない。
用量が装置の最大採取可能量を超える場合等のバックア
ップとして、窒素ガス主管に圧力調節計（ＰＩＣ）３４
を設け、液体窒素貯槽８内の液体窒素を液体窒素蒸発器
９で蒸発させた窒素ガスを、弁１６を介して供給するが
、この圧力調節計３４と前記本発明による圧力調節計３
３を、一つの計器で兼用させても何ら支障をきたすもの
ではない。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、窒素ガス需要端での使
用量の変動に対し、窒素ガス主管圧力の変動並びに、製
品窒素ガスの品質に悪影響（純度低下）を及ぼすことな
く、しかも全て自動的に追従できるので、窒素ガス蛇口
供給方式に最適な装置及び制御方法が可能となる。
用量の変動に対し、窒素ガス主管圧力の変動並びに、製
品窒素ガスの品質に悪影響（純度低下）を及ぼすことな
く、しかも全て自動的に追従できるので、窒素ガス蛇口
供給方式に最適な装置及び制御方法が可能となる。
【００２０】また、装置の最大採取可能窒素ガス量と需
要端での使用量との差である余剰窒素ガスは、有効に膨
張タービンの処理ガスとして使用でき、装置の寒冷エネ
ルギー発生量の増加を図ることができる。これにより余
剰窒素ガスの一部を液体窒素として取り出すことができ
、常時窒素ガス使用料に応じて余剰窒素ガスを液体窒素
に転化させるという効率の良い最適運転ができる。
要端での使用量との差である余剰窒素ガスは、有効に膨
張タービンの処理ガスとして使用でき、装置の寒冷エネ
ルギー発生量の増加を図ることができる。これにより余
剰窒素ガスの一部を液体窒素として取り出すことができ
、常時窒素ガス使用料に応じて余剰窒素ガスを液体窒素
に転化させるという効率の良い最適運転ができる。
【図１】本発明の一実施例の窒素製造装置の概略系統図
である。
である。
１…空気圧縮機、２…アフタークーラ、３…吸着塔、４
…空気熱交換器、５…精留塔、６…窒素凝縮器、７…膨
張タービン、８…液体窒素貯槽、９…液体窒素蒸発器、
１０…保冷槽、１１−１６…弁、２１−２４…管、３１
，３３，３４…圧力調節計、３２…流量調節計、３５…
ハイセレクター。
…空気熱交換器、５…精留塔、６…窒素凝縮器、７…膨
張タービン、８…液体窒素貯槽、９…液体窒素蒸発器、
１０…保冷槽、１１−１６…弁、２１−２４…管、３１
，３３，３４…圧力調節計、３２…流量調節計、３５…
ハイセレクター。
Claims (2)
- 【請求項１】深冷分離による窒素製造装置において、前
記装置から採取される窒素ガス量を制御する窒素送出弁
と圧力調節計とを窒素ガス主管に設け、窒素ガス量が装
置の最大採取可能量を超えた時のみ窒素送出弁に優先さ
せて作動する流量調節計を窒素ガス主管に設けたことを
特徴とする窒素製造装置。 - 【請求項２】深冷分離による窒素製造装置において、窒
素ガス主管に設けた流量調節計と窒素ガス送出弁の窒素
ガス需要端側に設けた圧力調節計により、装置より採取
する窒素ガス量の制御を行うことを特徴とする窒素製造
装置の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6283391A JPH04297779A (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 窒素製造装置及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6283391A JPH04297779A (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 窒素製造装置及びその制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04297779A true JPH04297779A (ja) | 1992-10-21 |
Family
ID=13211716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6283391A Pending JPH04297779A (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 窒素製造装置及びその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04297779A (ja) |
-
1991
- 1991-03-27 JP JP6283391A patent/JPH04297779A/ja active Pending
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