JPH051881A - 窒素製造装置の制御方法 - Google Patents
窒素製造装置の制御方法Info
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- JPH051881A JPH051881A JP15293291A JP15293291A JPH051881A JP H051881 A JPH051881 A JP H051881A JP 15293291 A JP15293291 A JP 15293291A JP 15293291 A JP15293291 A JP 15293291A JP H051881 A JPH051881 A JP H051881A
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- turbine
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- 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
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- 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
- F25J2280/00—Control of the process or apparatus
- F25J2280/02—Control in general, load changes, different modes ("runs"), measurements
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】装置の寒冷余裕量に応じて、製品液体窒素発生
量を自動的に制御する窒素製造装置の制御方法。 【構成】タービンバイパス弁に開度調節計を設け、流量
調節計の設定値をカスケード制御する。
量を自動的に制御する窒素製造装置の制御方法。 【構成】タービンバイパス弁に開度調節計を設け、流量
調節計の設定値をカスケード制御する。
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に関する。
造装置における窒素ガス採取量の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の装置を図２により説明する。な
お、実際にはコンピュ−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用
計器を使用して説明する。
お、実際にはコンピュ−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用
計器を使用して説明する。
【０００３】図２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−ク−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−ク−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。
【０００４】一方、精留塔５の下部より塔頂部に設けら
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−ビン７ヘ導かれる。膨張タ
−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。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−
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。
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−ビン７ヘ導かれる。膨張タ
−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。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−
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。
【０００５】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。
【０００６】上記装置の運転に際しては、凝縮器の液面
変動として現れる装置の寒冷バランスを見ながら最大採
取可能量以下の任意の液体窒素流量設定値を、運転員が
状況に応じてＦＩＣ（流量調節）調節計に設定してい
た。
変動として現れる装置の寒冷バランスを見ながら最大採
取可能量以下の任意の液体窒素流量設定値を、運転員が
状況に応じてＦＩＣ（流量調節）調節計に設定してい
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、最適
な製品液体窒素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、自動化の点で問題があっ
た。さらに、装置から送出される製品液体窒素量が一定
に制御されても、外気温の変化等によって、寒冷バラン
スが崩れることがあるという欠点もあった。
な製品液体窒素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、自動化の点で問題があっ
た。さらに、装置から送出される製品液体窒素量が一定
に制御されても、外気温の変化等によって、寒冷バラン
スが崩れることがあるという欠点もあった。
【０００８】これらの不具合点に対し、従来技術では、
凝縮器液面により、タービンの負荷を調整するための調
節計（ＦＩＣ）を設けたり、或いは、凝縮器液面によ
り、製品液体窒素流量を制御するための調節計（ＬＩ
Ｃ）を設けることで、或る程度の変動を吸収しようとし
ていた。この場合、前者では、運転員が製品液体窒素量
の設定値をタービンの寒冷発生能力を超えて設定してい
た時には、寒冷バランスをとることが出来ない。後者で
は、たとえタービンの寒冷発生能力に余裕が有っても、
運転員がタービンの寒冷発生量を調整するまで、液体窒
素量が変化しないので、装置の高効率運転が出来ない。
という問題が残されていた。
凝縮器液面により、タービンの負荷を調整するための調
節計（ＦＩＣ）を設けたり、或いは、凝縮器液面によ
り、製品液体窒素流量を制御するための調節計（ＬＩ
Ｃ）を設けることで、或る程度の変動を吸収しようとし
ていた。この場合、前者では、運転員が製品液体窒素量
の設定値をタービンの寒冷発生能力を超えて設定してい
た時には、寒冷バランスをとることが出来ない。後者で
は、たとえタービンの寒冷発生能力に余裕が有っても、
運転員がタービンの寒冷発生量を調整するまで、液体窒
素量が変化しないので、装置の高効率運転が出来ない。
という問題が残されていた。
【０００９】本発明の目的は、液体窒素発生量の設定が
タービンの寒冷発生能力を超えること無く、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
きる窒素製造装置の制御方法を提供することにある。
タービンの寒冷発生能力を超えること無く、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
きる窒素製造装置の制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、タービンの寒冷発生量を調整する液面調節計（ＬＩ
Ｃ）、装置から採取する製品液体窒素量を調整する流量
調節計（ＦＩＣ）、タービン入口圧力を一定に保つため
の圧力調節計（ＰＩＣ）を設け、、製品液体窒素量を決
定するために、製品液体窒素流量調節計（ＦＩＣ）の設
定値を廃ガス主管に設けた圧力調節計により制御される
自動弁の弁開度、或いは、同管を流れる流量を入力と
し、製品液体窒素流量調節計の設定値に出力するよう構
成した流量調節計によって制御させるようにしたもので
ある。
に、タービンの寒冷発生量を調整する液面調節計（ＬＩ
Ｃ）、装置から採取する製品液体窒素量を調整する流量
調節計（ＦＩＣ）、タービン入口圧力を一定に保つため
の圧力調節計（ＰＩＣ）を設け、、製品液体窒素量を決
定するために、製品液体窒素流量調節計（ＦＩＣ）の設
定値を廃ガス主管に設けた圧力調節計により制御される
自動弁の弁開度、或いは、同管を流れる流量を入力と
し、製品液体窒素流量調節計の設定値に出力するよう構
成した流量調節計によって制御させるようにしたもので
ある。
【００１１】
【作用】本発明において、凝縮器液面は、液面調節計
（ＬＩＣ）により制御される。
（ＬＩＣ）により制御される。
【００１２】これによって、外気温等の変化による寒冷
バランスの変動を無くすことが出来る。一方、自動弁
は、圧力調節計（ＰＩＣ）によって制御されているの
で、タービンで使用された残ガス（廃ガス）の量の多少
によって自動弁開度が決定される。
バランスの変動を無くすことが出来る。一方、自動弁
は、圧力調節計（ＰＩＣ）によって制御されているの
で、タービンで使用された残ガス（廃ガス）の量の多少
によって自動弁開度が決定される。
【００１３】すなわち、寒冷が余っている時には液面調
節計の働きでタービンの負荷が減少し、廃ガス量が増加
するため、自動弁開度も増加する。逆に、寒冷が不足し
ている時には液面調節計の働きでタービンの負荷が増加
し、廃ガス量が減少するため、自動弁開度も減少する。
これによって、タービン入口圧力を常に一定に制御して
いる。
節計の働きでタービンの負荷が減少し、廃ガス量が増加
するため、自動弁開度も増加する。逆に、寒冷が不足し
ている時には液面調節計の働きでタービンの負荷が増加
し、廃ガス量が減少するため、自動弁開度も減少する。
これによって、タービン入口圧力を常に一定に制御して
いる。
【００１４】開度調節計は、自動弁開度が設定値以上
（タービンの寒冷発生量に余裕がある）の場合、製品液
体窒素流量調節計の設定値を増加させるよう制御する。
逆に、自動弁開度が設定値以下（タービンの寒冷発生量
に余裕がない）の場合、製品液体窒素流量調節計の設定
値を減少させるよう制御する。これによって、タービン
の寒冷発生量を一定に調整する。
（タービンの寒冷発生量に余裕がある）の場合、製品液
体窒素流量調節計の設定値を増加させるよう制御する。
逆に、自動弁開度が設定値以下（タービンの寒冷発生量
に余裕がない）の場合、製品液体窒素流量調節計の設定
値を減少させるよう制御する。これによって、タービン
の寒冷発生量を一定に調整する。
【００１５】流量調節計（ＦＩＣ）は、製品液体窒素流
量を設定値に保つよう、液体窒素配管に設けた自動弁を
制御する。
量を設定値に保つよう、液体窒素配管に設けた自動弁を
制御する。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図２により説明す
る。なお、図１と同じ内容のものは説明を省略する。図
１と同様に、実際にはコンピュ−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
工業用計器を使用して説明する。
る。なお、図１と同じ内容のものは説明を省略する。図
１と同様に、実際にはコンピュ−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
工業用計器を使用して説明する。
【００１７】本実施例では、図２の従来プロセスに、次
の制御を追加したものである。
の制御を追加したものである。
【００１８】膨張タービン７のバイパス弁１５開度を開
度調節計（ＺＩＣ）３６に入力し、開度調節計３６の出
力で液体窒素流量調節計３７の設定値を変更するカスケ
ード制御を行なう。開度調節計３６の出力が装置の最大
採取可能液体窒素量を越えないよう設定しておくことに
より、常に寒冷発生量の余裕度に応じた液体窒素量を採
取出来る。
度調節計（ＺＩＣ）３６に入力し、開度調節計３６の出
力で液体窒素流量調節計３７の設定値を変更するカスケ
ード制御を行なう。開度調節計３６の出力が装置の最大
採取可能液体窒素量を越えないよう設定しておくことに
より、常に寒冷発生量の余裕度に応じた液体窒素量を採
取出来る。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、従来廃ガスとして放出
していた原料空気を寒冷発生源として利用することで、
その一部を製品液体窒素として自動的に回収することが
出来、プラントの原単位を向上させることが出来る。ま
た、製品発生量の設定が自動的に行われるため、プラン
トの操業変更という、運転員にとって最も神経を使う作
業がなくなり、運転員の負担を軽減することが出来る。
していた原料空気を寒冷発生源として利用することで、
その一部を製品液体窒素として自動的に回収することが
出来、プラントの原単位を向上させることが出来る。ま
た、製品発生量の設定が自動的に行われるため、プラン
トの操業変更という、運転員にとって最も神経を使う作
業がなくなり、運転員の負担を軽減することが出来る。
【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。
【図２】従来の窒素製造装置の概略系統図である。
１…空気圧縮機、２…アフタ−ク−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−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、３
１，３３，３４…圧力調節計、３２，３７…流量調節
計、３５…ハイセレクタ−、３６…開度調節計、３８…
液面調節計。
…空気熱交換器、５…精留塔、６…窒素凝縮器、７…膨
張タ−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、３
１，３３，３４…圧力調節計、３２，３７…流量調節
計、３５…ハイセレクタ−、３６…開度調節計、３８…
液面調節計。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田坂 靖夫 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 楊井 利昭 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 古谷 充宏 山口県下松市大字東豊井794番地 日立テ クノエンジニアリング株式会社笠戸事業所 内 (72)発明者 小山 祥二 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】深冷分離による窒素製造装置において、廃
ガス主管に設けた自動弁開度或いは、廃ガス主管を流れ
る廃ガス流量により装置から採取する液体窒素量を制御
する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 |
|---|---|---|---|
| JP15293291A JPH051881A (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 窒素製造装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15293291A JPH051881A (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 窒素製造装置の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH051881A true JPH051881A (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=15551295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15293291A Pending JPH051881A (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 窒素製造装置の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH051881A (ja) |
-
1991
- 1991-06-25 JP JP15293291A patent/JPH051881A/ja active Pending
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