JPS603522A - 複数の流体流の流量変化監視方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数の流体流の流量変化を監視して、それら
の源を確認することに関する。

共通の容器又は導管で複数の流体流を混合することは比
較的一般的である。各流体流は各導管から容器又は導管
に入シ、混合された流体が各導管から得られる流体の所
定割合で構成されているかどうかを決定することができ
ることはしばしば望ましいことであり、また時々重要で
ある。導管の数が少ないときには、一つの導管からの流
体供給量が変化しく例えば、増加し、減少し、停止し、
開始し）たことを決定するのには通常問題はない。

しかし導管の数が多いときには、どの導管が、変化した
流量で流れを提供しているかを見分けるのにはかなシ困
難がある。変化した流量は価値あるあるいは危険な（又
はその両方の）流体を伴うかもしれないので、このよう
な変化した流量を決定する方法を案出することが長い間
強く望まれていた。

本発明は、それぞれの導管を通して流れている複数の流
体流のうちのどの流体流が変化した流量で流れているか
を決定する方法を提供し、この方法は、 （ａ）すべての導管に共通である試料採取個所（例えば
、単一の試料採取個所）から流体の混合試料を回収する
段階： （ｂ）　混合試料の特徴事項を、異なった時間に上記試
料採取個所から得た他の混合試料の特徴事項と比較する
段階：及び （ｃ）２つの試料の特徴事項の変化からどの流体流が変
化した流量で流れているかを決定する段階、からなる。

特徴事項は各混合試料の中の少なくとも一つの物質の濃
度（存在するか又は存在しない場合を含む）又は比率で
ある。特徴事項は都合の良い技術、例えば、熱伝導基又
Ｆｉ電気伝導率、ＮＭＲ，色、誘電特性、放射スペクト
ル、ｘＩｌｉｌ！スペクトル、燃焼熱等によって決定さ
れる。流体流がすべてガス　１洩 である時は、各試料の中の少なくとも一つの物質の存在
、濃度又は比率がガスクロマトグラフィの技術によって
決定される。どのような技術（又は技術の組合せ）を採
用しても１段階（ｃ）は望甘しくけ流体流の特徴事項の
ライブラリー又はデータベースとの比較によって自動的
に行われる。

本発明の方法の段階（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は望まし
くは繰返され、繰返しの間隔は、この方法を実施するの
に採用される装置の型式において可能な限り短いことが
望ましい。適当かつ有意義なデータは非連続的繰返しか
ら得られるが、特に、その特徴事項が、変化する値すな
わち一時的な値から最後のすなわち固定的な値に変化す
るために要する期間に比較して、繰返しの間隔が短い時
に上記データが得られる。

一つの実施例において、流体流がそれらの各導管から共
通導管に流入し、試料採取個所は実質的に代表的な試料
を共通導管から回収するのに適した位置にある。

さらに他の実施例において、本発明の方法は、（ｄ）　
監視される流体が試料によって実質的に代表される組成
を持っている時と場所で、共通導管の中の流体の流量を
監視する段階： （ａ）　共通導管の中の流体の流量の変化を決定する段
階；及び （４）　段階（ｅ）の結果と段階（ｃ）の対応する結果
から、変化した流量で流れている流体流の少なくとも一
つの成分の濃度を計算する段階 からなる方法である。段階（ｆ）は、望ましくはコンピ
ュータによって自動的に行われ石。

望ましくは、同期装置が段階（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）
のタイミングを制御するために採用され、その結果、上
記混合試料および対応する監視された流量がそれぞれの
時間と間隔で得られる。

本発明はまた上述の方法を遂行するための装置を包含す
る。

本発明を、例示として与えられる非制限的な実施例を参
照してさらに説明する。

石油製油所又は石油化学設備の処理ユニットで行なわれ
る作業は、その作業条件以上のガスを待時生産する。こ
れらの過剰がスは間欠的に利用されるので、それらを製
油所又はプラントでいつも使用することはできない。は
とんどの場合、過剰ガスＶｉ可燃性であり、その処分は
、ガスを例えばフレアで燃すことによって行われる。代
表的な製油所では処理ユニットからフレアまで過剰ガス
を各々導く数百本のパイプがある。処理ユニットからフ
レアへのがスの放出は、選定された圧力で開くように設
定された減圧弁によって制御され、またこの減圧弁と並
列に安全リリーフ弁を設けて、圧力が危険なレベルにな
る前に処理ユニット内に生じた圧力を除去する。減圧弁
と安全弁は双方とも漏れがちであり、このような漏れＫ
より予定外のガス損失をもたらし、処理ユニットの運転
コストが高くなる。各ユニットから各パイプへの放出が
スの流＃を決定するために答弁に又はその付近に流量計
を取付けることは可能であるが、・９イゾと弁が非常に
多いのでこの対策は非常に高価なものとなる。本発明の
方法と装Ｒは、すべての正常なグランド運転方法で信頼
性をもって使用することができる比較的コストの低い代
替品を提供する。

本発明の応用では、混成がス試料は、処理二ニット及び
他のガス源からそれぞれのｉ＋イブを介して運ばれる。

ガスを受入れ、かつそのガスをフレアに供給する共通導
管から周期的に採取される。

各混合ガス試料は、共通導管内のガスの組成が変化して
いるか否かを決定するために先に採取された混合ガス試
料と比較される。共通導管内のガスの組成変化は処理ユ
ニットの作動条件および又は処理ユニットからのガス漏
れの変化で１又はそれ以上の処理ユニットからのガスの
量の違いよるのである。連続的（しかし、必らずしも連
続的であることは要しない）な混合ガス試料の組成を比
較することによって、組成の変化を引き起したガスの組
成を決定することができる。この変化を引き起したガス
の組成は、（例えば、そのような組成のライブラリー又
はデータベースかう）処理ユニットで生じた既知のガス
の組成と相互に関係させ、それによって共通導管内のガ
ス組成の変化に対応する処理ユニットを特定することが
できる。　１各混合ガス試料は、ガスク目マドグラフィ
分析器によって分析されるのが適当であり、該ガスクロ
マトグラフィ分析器は各分析を前の分析と比較するマイ
クロプロセッサ／比較器の装置に接続される。上記比較
は、適当な計算によって組成の変化を引き起こすガス組
成を決定し、またガス組成のライブラリー又はデータベ
ースを利用して、組成の変化のガス源が見分けるように
行々われる。

本発明の方法は部分的にあるいは全体的に自動化されて
いる。後者の場合、ガス組成の変化のガス源は記録され
かつ／又は表示される。

本発明の一つの実施例において、変化した流量で流れる
流体流の少なくとも一つの成分の濃度又は割合を決定す
る対策がなされている。この実施例において、適当な設
備が代表的な試料を採取する共通導管内の流体の流量を
監視するために採用され、かつ流量の変化を実質上代表
的に試料として採取された監視されている流体の組成（
および又は他の特徴事項）の変化と相互に関係させる。

もし、共通導管の流体の最初の流量Ｑ１　が、共通導管
の全体の流れに寄与する複数の流体流のうちの一つの流
体流の流量の変化によって異なる流量Ｑ２　に変化した
とすると、上記一つの流体流のそれぞれの成分の濃度（
Ｃ）は次の式から計算することができる。

ここで、Ｇ１及びＧ２は、それぞれ、流ｔ（ｈ及びＧ２
　の時の共通導管の全体の流れの中のそれぞれの成分の
濃度である。

本発明の方法を、パイプＡ、Ｂ％Ｃ，Ｏ及びＥがガスを
各源からフレアに導くために利用されるような非制限的
例を参照してさらに説明する。この例では該ガスは成分
１ないし８からなる。

例 一つの試験において、次のデータが得られた。

１１ パイプＡないしＥからの別々のガス流を合流させること
によって得られるガス混合物であるフレアガスの百分率
の分析は、がスクロマトグラフによって決定される。

次の試験において、次のデータが得られた。

２ ３ フレアガスの組成の変化から、その変化を引き起したガ
ス流の組成は次のように計算することができる。

フレアガスの １　５．３３　７．５０　＋４．１７ ２　３３．３３　２５．００　−８．３３３　２０．０
０　１５．０１１　−５．００４　１０．００　７．５
０　−２．５０５　１５．３３　１０．００　−３．５
３６　６．６６　１５．００　＋８．３４７　６．６６
　１５．００　＋８．３４８　６．６６　５．００　−
１．６６ 成分１，６及び７の割合に相対的な増加（全体として２
［１，８５１）があり、他のすべての成分の割合に相応
する相対的な減少（全体とじて２０．８３チ）があった
ことがわかる。百分率の増減の間の僅かの差は百分率を
小数点以下２位にすることにより発生している。

上で決定した変化後の百分率の組成をつくった成分１．
６及び７からなるガス流の組成は以下のように容易に計
算される。

２０．８５ ２０．８５ ２０．８５ プラントの正常な運転中、各分析の間のフレアガス組成
の変化が単一処理ユニットから放出されるガスに帰因す
るものと予想する。従って、一つの処理ユニットから放
出されるガスの追加によって、フレアガス組成の変化を
予期することができ、追加の放出ガスは、２０チの成分
１．４０俤の成分６及び４０チの成分７からなる組成を
もっている。処理ユニットでつくられるガスの組成のラ
イブラリー又はデータペースを参照して、追加のガスを
放出した処理ユニットは容易に特定され、処理ユニット
の作動は、ガスの放出及び損失の理由を確認するために
、また可能ならば損失を減らしあるいは無くするように
作動条件を変化させるために点検される。フレアガスの
中の追加のガスが・ぐイブＣからのものであることは最
初の２つの表に与えられたデータから明らかであるが、
フレアの共通導管と連通しているパイプのうちの任意の
１つの中のガスの組成又は流れを決定することは必要な
い。

流量変化の前後の全ガス流れの組成分析は、上に示した
式（１１を使って計算することができる。そのような組
成分析は、変化した流量をもつガス流の特定を可能にし
、及び／又は前に与えられた計０Ｋ”°″Ｃ％Ｎ　ｉ　
ｈ、ｆｃ　；ｔ！　２ゝ０−°１〜１６０１にする。

弐（１１による表１及び２に与えられたデータを使５ 用して、成分１について ２００−１５０ が計算され、Ｃ＝２０１がめられる。これは先にめた結
果と一致する。

成分６及び７についての同様の計算によって先にめたも
のと同じ結果を得る。この後者の計算方法は、ガス流を
特定し、及び／又は先に述べた他の方法で得られた特定
を確認するために十分であるということが認められるで
あろう。

既知の組成のライブラリーと相互関連をもたせる準備と
して漏れ流の組成を明確にするために、異なった組成デ
ータの他の数学的処理をもくろむことができることは、
轟業者にとって明らかであるＯ 例示のデータはフレアガス流にガスが加わることによっ
て起きた変化を扱っているが、本発明の方法はあらかじ
めフレアガス流の一部をなしているガスの停止又は減少
から起きる変化にも同様に６ 具合よく適用することができる。処理ユニットから放出
されるガスの量の段階的変化は、通常、フレアガスの全
体数の成分（又はかぎ成分）の小部分だけの百分率の量
を変化させるということに注目することは価値あること
である。従って、例示のデータにおいて、パイプＣから
のガスの追加は３つの成分の増加と５つの成分の減少を
引き起す。

もしフレアガスの全流量が（−個の流量計を使って）記
録されると、その変化は、５成分の流れの停止よシも単
一の３成分の流れの追加に起因する方がより＋ＵｆＦ性
が高いということは明らかである。

実施例はフレアに供給することができる５本の・ぐイブ
についてだけ言及しているということを思い起さなけれ
ばならない。実際、製油所ではよシ多く、代表的には３
００本ないし５００本の７４イブが存在する。しかしな
がら、熟達した技術者は、ガスをフレアへ放出できる処
理ユニットを特定する際に重量であるこれらのガス成分
だけを監視することが必要であるということを認めるで
あろう。

本発明は処理ユニットの正常な作動を監視するのに有用
である。多くの処理ユニットの異常作動を引き起こすプ
ラントの作動に大きな混乱がある時は、プラントの普通
の監視装置がこの混乱の原因を確Ｚし調整するために採
用されるだろう。

本発明はガス流以外の流れに応用することができ、液体
流や固体流（例えば、粒状固形物の混合物）、及びガス
流、液体流及び固体流のうちの少なくとも２つの混合体
に応用することができる。

図面に訃いて、処理ユニット（図示せず）から放出され
た過剰な廃ガスはフレアスタック１１の頂上部にある炎
１０の中で燃やされる。廃ガスは、フレアスタック１１
に供給するため共通な導管１２で一緒にされ、導管１２
は参照番号１３によって全体的に指示きれている複数本
の・母イブを介して処理ユニットからガスを受入れる。

共通導管１２は流量計１４を包含し、流量表示器１５が
流量計によって測定きれた流量を表示し、及び／又は記
録する。ガスの混合試料は導管１２の試料採取個所】６
からバルブ１７を通して採取され、バルブ１７ば、ガス
分析装Ｎ１８と関連したタイミング装置（図示せず）か
らの信号によって同期的（例えば、５ないし１０分毎に
）開かれる・ガス分析装置１８は好適にはガスクロマト
グラフであシ、連続的な（しかし必らずしも連続的であ
る必要はない）ガス試料の少なくとも選択されたかき゛
成分の微分分析を表わす信号が、ライン２０を介して表
示・記録装置１９に直接出力されるか或は最初に比較器
２１に出力され、この比較器は該信号を、適当な記憶装
置２２に入っているデータベースから得られる信号と比
較する。比較器２１の作動の結果は表示会記録装置１９
に（又は別の均等な装置に）出力され、該装置は、処理
ユニットが試料採取個所１６で採取したガスの組成の変
化を引き起していることを表示し及び／又は記録する。

本発明の方法が、流量の変る流れを確認し、及び／又は
その流れの同一性を確認するために式（１）を使用し１
用“ら１７″とき′は・＃′−量計１４′よ　１つて検
出されたような共通導管１２の流量はコン　□ピユータ
２３へ出力され、コンピュータ２３は又９ ガス分析装置１８からガス組成データを受ける。

コンピュータ２３は、式（１）を使用して各成分又は選
ばれた成分の濃度を計１するようにプログラムされてい
る。

図面に示す如き装置において、流量計１４は試料採取個
所１６の少し上流にある。流量ａ↑１４からの流量デー
タとガス分析装置１８からの成分データが同じ試料に対
応するようにするために、ガス分析装Ｍ］、８はコンピ
ュータ２３に対して適当な遅延をもって作動される。こ
の遅延は流量計１４と或はコンピュータ２３と関連した
適当な装置（図示せず）から分析装置１８に入力される
同期信号によって制御される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の詳細な説明図である。 １０・・・炎、】２・・・フレアスタック、１２・・・
共通導管、１３・・・ｉ４イブ、１４・・・流量計、１
６・・・試料採取個所、１８・・・分析装置、２１・・
・比較器、２２・・・記憶装置 ０

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）それぞれの導管を通して流れている複数の流体流
   のうちのどの流体流が変化した流量で流れているかを測
   定する方法であって、 （ａ）すべての導管に共通する試料採取個所から流体の
   混合試料を回収する段階： （ｂ）　上記混成試料の特徴事項を、異なった時間に上
   記試料採取個所から得た他の混合試料の特徴事項と比較
   する段階；及び （ｃ）２つの試料の上記特徴事項の変化からどの流体流
   が変化した流量で流れているかを決定する段階 からなることを特徴とする方法。
2. （２）　上記試料の特徴事項はその価値又は組成からな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）　上記特徴事項は各混合試料の中の少なくとも一
   つの物質の濃度又は比率であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１又Ｉ′ｉ２項に記載の方法。
4. （４）　上記流体流は、あらゆる気体流であり、上記濃
   度又は比率ががスクロマトグラフイによって決定される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の方法。
5. （５）　上記段階（ｃ）は、流体流の特徴事項のデータ
   ベースとの比較によって自動的に行なわれることを特徴
   とする特許請求の範囲第１ないし４項のうちのいずれか
   一項に記載の方法。
6. （６）　上記段階（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、繰返さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１ないし５項の
   うちのいずれか一項に記載の方法。
7. （７）　上記流体流は、それぞれの導管から共通導管に
   流入し、試料採取個所は、実質上代表的な試料を共通導
   管から回収するのに適した位置にあることを特徴とする
   特許請求の範囲第１ないし６項のいずれか一項に記載の
   方法。