DE2744625B2 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Steuern einer Lufttrennanlage - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Steuern einer Lufttrennanlage

Info

Publication number
DE2744625B2
DE2744625B2 DE2744625A DE2744625A DE2744625B2 DE 2744625 B2 DE2744625 B2 DE 2744625B2 DE 2744625 A DE2744625 A DE 2744625A DE 2744625 A DE2744625 A DE 2744625A DE 2744625 B2 DE2744625 B2 DE 2744625B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
product
supply air
amount
flow
air
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.)
Ceased
Application number
DE2744625A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2744625A1 (de
Inventor
Takaharu Goto
Takeshi Iyoki
Taichi Katsuki
Takumi Mizokawa
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.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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 Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Publication of DE2744625A1 publication Critical patent/DE2744625A1/de
Publication of DE2744625B2 publication Critical patent/DE2744625B2/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/04Processes 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
    • F25J3/04763Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04848Control strategy, e.g. advanced process control or dynamic modeling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/04Processes 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
    • F25J3/04248Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284Generation 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
    • F25J3/0429Generation 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/04Processes 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
    • F25J3/04406Processes 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 dual pressure main column system
    • F25J3/04412Processes 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 dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/04Processes 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
    • F25J3/04763Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04812Different modes, i.e. "runs" of operation
    • F25J3/04836Variable air feed, i.e. "load" or product demand during specified periods, e.g. during periods with high respectively low power costs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/24Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using regenerators, cold accumulators or reversible heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/40Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being air

Description

Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum automatischen Steuern einer Lufttrennanlage bei beabsichtigter Änderung der Menge des erzeugten Produktes, wobei die Lufttrennanlage Wärmetauscher zur Abkühlung der Zuluft sowie eine zweistufige Rektifizierkolonne aufv/eist und die Zuluft
jo nach Abkühlung der Hochdruckstufe der Rektifizierkolonne zugeführt und in Teilströmen in die Niederdruckstufe übergeführt wird, sowie mit einer von Gas aus der Hochdruckstufe der Rektifizierkolonne beaufschlagten Kälteturbine, wobei Mengenmessungen des zugeführ-
» ten Luftstromes, des erzeugten Produktstromes und der Teilströme sowie des der Kälteturbine zugeführten Gasstromes vorgesehen sind.
Ein automatisches Steuern einer Lufttrennanlage bei beabsichtigter Änderung der Menge des erzeugten Produktes ist problematisch. Die Ljf'trennanlage hat eine erhebliche Abmessung und eine große Wärmesowie Massenkapazität Deshalb ist eine lange Zeit erforderlich, um von einem stationären Betriebszustand zu einem anderen stationären Betriebszustand überzugehen. Da ferner die erzeugten Produkte, nämlich der Sauerstoff und der Stickstoff, ständig — auch während der Änderung — Verbrauchern zugeführt werden, die diese Produkte benötigen, darf selbst für eine kurze Zeit keine Verschlechterung der Produktzufuhr im Hinblick
w auf Menge und Reinheit zugelassen werden. Deshalb ist es ausgesprochen schwierig, in wirtschaftlicher Weise eine Änderung der Menge des erzeugten Produktes durchzuführen.
Die GB-PS 11 49 580 befaßt sich insbesondere im
v> Zusammenhang mit einer Lufttrennanlage mit einer direkten Bestimmung eines Energiefaktors, der das Verhältnis zwischen dem Energieverbrauch und der erzeugten Gasmenge ausdrückt. Dieser Energiefaktor wird dadurch bestimmt, daß die von einem Antriebsmo-
w tor gelieferte Kompressionsleistung als ein Spannungswert und die Strömungsmenge des erzeugten Gases als ein Widerslandswert einer elektrischen Meßschaltung eingegeben werden, die den Energiefaktor als proportionale Stromgröße abgibt. Diese Patentschrift enthält,
h'· jedoch keine Aussage darüber, wie zweckmäßigerweise ein automatisches Steuern einer Lufttrennanlage bei beabsichtigter Änderung der Menge des erzeugten Produktes zu erfolgen hat. Ähnliches gilt auch für die
US-Patentschriften 35 07 127 und 38 74 184, die lediglich allgemein zum Ausdruck bringen, daß es bei kryogenen Anlagen zur Trennung eines Gasgemisches allgemein bekannt ist, Durchsatzmengen zu bestimmen und diese Mengen für eine Regelung heranzuziehen. s
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der genannten Art derart auszubilden, daß eine automatische Änderung der Menge des erzeugten Produktes bei stabilem und wirtschaftlichem Betrieb ohne Verschlech- ι ο terung der Produktqualität d. h. der Reinheit, möglich ist
Als Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Verfahren der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aus. Eine zum Durchführen des Verfahrens geeignete Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 5 genannten Merkmale aus. Weitere Merkmale ergeben sich aus den jeweiligen Unteranspriichen.
Nachfolgend werden einige mit der vorliegenden Erfindung erzielte Vorteile erläutert:
(1) Die Lufttrennanlage kann bei aufeinanderfolgenden Produktmengenänderungen stabil uwi wirtschaftlich betrieben werden.
(2) Eine Abgabe eines in seiner Qualität schlechten Produkts wird vermieden.
(3) Da das Auftreten einer Störung und die Beendigung derselben automatisch erfaßt werden können, läßt sich eine automatische Änderung von Betriebs- J0 ablaufen in der Lufttrennanlage sicher durchführen.
Bei der automatischen Steuerung der Lufttrennanlage sind folgende Erfordernisse zu beachten: Da auch während der Steuerung erzeugter Sauerstoff und a Stickstoff Verbrauchern zugeführt werden, muß ständig eine gleichbleibende Produktqualität gewährleistet sein. Der Vorgang der Produktmengenänderung darf im Laufe der Zeit nicht durch Änderungen infolge unpassender Parameter oder durch Änderungen von «o Anlageteilen beeinflußt werden. Wenn eine Steuerung unmöglich ist, muß dieser Zustand als eine Störung erfaßt werden können. Außerdem muß eine Beendigung des Steuerungsvorgangs sicher und prompt erfaßt werden können. Diesen Erfordernissen genügt das v> nunmehr näher zu beschreibende erfindungsgemäße Verfahren:
(I) In der Lufttrennanlage kann das Mengenverhältnis von Zuluft zu erzeugtem Sauerstoff als ein den w Betriebszustand angebender Parameter angesehen werden. Dieses Verhältnis gibt die Luftmenge (NnvVEtunde) an, die zum Erzeugen von 1 Nm3/ Stunde Sauerstoff erforderlich ist. Ein kleinerer Wert dieses Verhältnisses bedeutet einen größeren Betriebswirkungsgrad. Wenn der Betrag dieses Verhältnisses groß ist, ist zwar der Wirkungsgrad klein, aber da Luft in einer für die Erzeugung der erforderlichen Menge an Sauerstoffgas notwendigen Menge benutzt wird, befindet sich der w> Lufttrennvorgang in einem sehr stabilen Zustand, der somit sehr beständig gegenüber Störungen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dieses Verhältnis berücksichtigt, indem es während der Steuerungsperiode anfänglich vergrößert wird, um *r> einen sehr stabilen Betriebszustand aufrechtzuerhalten. Dann wird dieses Verhältnis allmählich reduziert und auf sei en normalen Wert zurückgebracht. Durch diese Steuerung des Verhältnisses werden ein gegenüber Störungen stabiler Lufttrennvorgang erzielt und eine Qualitätsverschlechterung des erzeugten Sauerstoffs sowie Stickstoffs vermieden.
(2) Beim Vergrößern oder Vermindern der Produktmengen werden die Sollwerte der Mengenregelungen der in die Lufttrennanlage einzuführenden Zuluft, der von der Hochdruckstufe zur Niederdruckstufe der Rektifizierkolonne übergeführten flüssigen Luft, des übergeführten flüssigen Stickstoffs, und des Gasstroms in der Kälteturbine berechnet, und zwar ausgehend von einer Variablen, entsprechend der Differenz der gerade vorliegenden Produktmengen auf der Basis einer vorbestimmten Beziehung. Nach der Berechnung werden die einzelnen Ströme in gegenseitiger zeitlicher Abhängigkeit mengenmäßig geregelt, bis die neuen Sollwerte erreicht sind. Wenn die Produktmenge vergrößert wird, werden zunächst die Vergrößerung des Zuluftstrrms und dann die Änderung der Produktmenge eingeleitet Wenn andererseits die Produktmenge vermindert wird, werden zunächst diese Verminderung und erst dann die Regelung des Zulfutstroms durchgeführt.
(3) Unmittelbar nach Beendigung der Betriebssteuerung ist der thermische Ausgleich oder der Materialausgleich in der Lufttrennanlage noch instabil. Dementsprechend wird eine eine neue Produktmengenänderung unterbindende Zeitspanne vorgegeben, die bis zum Erreichen der Sollwerte abgewartet werden muß.
(4) Die Beeinflussung des genannten Verhältnisses mit einer anschließenden Verkleinerung erfolgt nur, wenn sich alle Indikatoren und Regelschleifen des Lufttrennvorgangs im normalen Zustand befinden. Anderenfalls erfolgt eine Betriebsunterbrechung, bis wieder der normale Zustand hergestellt und der Betriebsablauf stabil geworden ist wonach der Betrieb erneut gestartet wird.
(5) Die Beendigung der Betriebssteuerung wird durch die Beendigung der anschließenden Verminderung des genannten Verhältnisses auf den vorbestimmten Wert festgestellt und erfaßt.
(6) In Abhängigkeit von der beabsichtigten Betriebssteuerung wird hierfür eine zulässigt Zeit vorgegeben. Wenn die Änderungen nicht innerhalb dieser Zeit beendet sind, erfolgt eine vorübergehende Betriebsunterbrechung an dieser Stelle. Gleichzeitig wird dieses der Bedienungsperson durch Alarmbzw. Warnmittel angezeigt, und zwar zum Überprüfen des Ain'tfetens eines Betriebsfehlers und zum Feststellen eines diesbezüglichen Grundes.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 ein Flußdiagramm einer Lufttrennanlage, F i g. 2 ein Betriebsschema-Diagramm für eine beabsichtigte Vergrößerung der Produktmenge,
Fig.3 ein Betrkbsschema-Diagramm für eine beabsichtigte Verminderung der Produktmenge und
Fig.4 in einem Flußdiagramm einen Rechner zum mengenmäßigen Regeln der Zuluft.
Gemäß F i g. 1 wird von einem Luftkompressor 1 zugeführte Zuluft durch eine Vielzahl von Umkehr-Wärmeaustauschern 2, 3 (in der Zeichnung sind zwei Wärmeaustauscher dargestellt) geleitet und auf etwa - I7O°C gekühlt. Sie wird dann in eine Hochdruckstufe
5 einer zweistufigen Reklifizierkolonne 4 eingeführt. Dort erfolgt ein vorläufiges Rektifizieren. Flüssige Luft mit einem (VReinheitsgrad von etwa 40% wird in dem unteren Teil 6 der Hochdruckstufe 5 gespeichert, während in dem oberen Teil derselben Stickstoffgas gespeichert wird. Dieses Stickstoffgas wird herausgeleitet und durch einen Hauptkondensator (nicht dargestellt) gekühlt, um dann in Form flüssigen Stickstoffs wiederum eingeleitet und in einer Sammeleinrichtung 7 gespeichert zu werden. Flüssige Luft (40% O2) aus dem Teil 6, ferner Gas mit einer Stickstoffreinheit von 96% aus dem mittleren Teil 8 und flüssiger Stickstoff aus der Sammeleinrichtung 7 werden in eine Niederdruckstufe 9 der Rektifizierkolonne 4 übergeführt und dort weiter rektifiziert. Auf diese Weise werden Stickstoffgas mit einer Reinheit von 99,999% in einem oberen Teil 10 und flüssiger Sauerstoff mit einer Reinheit von etwa 99,6% in einem unteren Teil 11 erhalten. Zum Kühlen der Zuluft werden Stickstoffgas aus dem oberen Teil 10 und Sauei siuiigas niii ciiicr Rciiiiicii von ciwa 99,6% vuii einem Punkt unmittelbar oberhalb des unteren Teils 11 der Niederdruckstufe 9 in die Wärmeaustauscher 3 und 2 eingeführt.
Um ein Verstopfen der Wärmeaustauscher 2 und 3 mit Verunreinigungen in der Zuluft, wie beispielsweise mit CO2. H2O und CO zu vermeiden, ist es erforderlich, eine Temperaturdifferenz von etwa 4° C zwischen der Zuluft und dem Kühlmedium aufrechtzuerhalten. Zu diesem Zweck wird ein Teil der Luft von einem mittleren Teil 12 der Hochdruckstufe 5 abgezogen und ganz oder teilweise durch den Wärmeaustauscher 3 geleitet, um die obige Temperaturdifferenz aufrechtzuerhalten, die zum Erreichen eines großen Wirkungsgrades in den Wärmeaustauschern notwendig ist. Danach wird das Gas in eine Kälteturbine 13 geleitet, in der eine Arbeitsabgabe (adiabatische Expansion) stattfindet, um die für die Lufttrennanlage erforderliche Kälte zu erzeugen. Anschließend wird das Gas mit Stickstoffgas mit einer Reinheit von etwa 99,99% von dem oberen Teil 14 der Niederdruckstufe 9 gemischt, um nach dem Durchlaufen der Wärmeaustauscher 3, 2 als Stickstoff-Abgas an die Umgebungsluft abgegeben zu werden. Die genannten Verunreinigungen in der Zuluft haften leicht an den Wandungen der Wärmeaustauscher 2, 3 an, so daß der Luftdurchgang verstopft Deshalb wird der Luftdurchgang periodisch mit einem Durchgang für das Stickstoff-Abgas vertauscht, um an den Wandungen anhaftendes CO2, H2O, CO und dergleichen mit dem Stickstoff-Abgas abzuführen.
F i g. 2 zeigt das Betriebsschema für eine beabsichtigte Vergrößerung der Produktmenge. Wenn der beabsichtigte Betriebsänderungswert gegeben ist, werden aus den Ergebnissen der vorherigen Betriebsvorgänge notwendige Mengen der Zuluft, der übergeführten flüssigen Luft des übergeführten flüssigen Stickstoffs (bei 25 in Fig. 1), des Kälteturbinengases (bei 13 in F i g. 1), und des erzeugten Sauerstoffs sowie Stickstoffs (bei 16 und 17 in Fig. 1) bestimmt Das Betriebsschema aus Fig.2 setzt sich aus diesen erforderlichen Strömungsmengen bzw. -geschwindigkeiten oder Durchflußleistungen, Zeitverzögerungen (D) und Zeitkonstanten (T) zusammen. Durch Bestimmen dieser Zeitverzögerungen (D) und Zeitkonstanten (T) kann die Reinheit des erzeugten Sauerstoffs und Stickstoffs verbessert werden. Die Zeitverzögerungen (D) werden entsprechend der Einleitungsfolge der Betriebsvorgänge allmählich vergrößert
F i g. 3 ist eine Darstellung des Betriebsschemas für
den Vorgang einer Verminderung der Produkt me η ge. In diesem Fall werden die Zeitverzögerungen (D) in einer zu Fig. 2 unterschiedlichen Weise eingestellt. Die Zeitverzögerung (D) für die Betriebssteuerung bzw. Mengenregelung des erzeugten Sauerstoffs und Stickstoffs ist am kleinsten, da dieser Vorgang zuerst durchgeführt wird, während die Zeitverzögerung (D)Iw die Zuluft am größten ist, da dieser Vorgang abschließend durchgeführt wird. Hierbei wird das genannte Verhältnis zunächst vergrößert, um das Verfahren gegenüber Störungen stabil zu machen.
Die Reihenfolge einer Mengenänderung von übergeführter flüssiger Luft, übergeführtem flüssigem Stickstoff und Kälteturbinengas ist nicht auf F i g. 2 oder 3
r. beschränkt, und es müssen hierbei nicht immer Zeitverzögerungen (D) eingestellt werden. Es ist möglich, diese Mengenänderungen gleichzeitig einzuleiten.
F i g. 4 zeigt ein Flußdiagramm eines die Mengenregeiung bzw. DurcnfiuBieisiung der Zuiufi auf der Basis erwünschter Produktmengen berechnenden Rechners 18. Die Hinweiszahl 19 bezeichnet einen die durch Zeitverzögerungen (D) und Zeitkonstanten (T) ausgedrückte Produktmengenvergrößerung steuernden Rechner. Die Bezugszahl 20 bezeichnet einen die durch Zeitverzögerungen (D) und Zeitkonstanten (T) ausgedrückte Produktmengenverminderung steuernden Rechner. Die Hinweiszahl 21 bezeichnet einen Wechselschaltt», bei dem eine Schaltstellung 1 für eine Produktmengenvergrößerung, eine Schaltstellung 2 für eine Produktmengenverminderung und eine Schaltstellung 3 für den normalen stationäien Betrieb dienen. Die Hinweiszahl 22 bezeichnet eine Überwachungsvorrichtung zum Vergleichen der von dem Rechner 18
υ berechneten Oiirchlußleistung mit der tatsächlichen Durchfluß1 .^i ng der Zulufl (durch Signalrückführung) und zum Feststellen, ob die Betriebsänderung beendet oder nicht beendet ist. Die Hinweiszahl 23 bezeichnet eine Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung zum Steuern eines Steuerventils 24 auf der Grundlage von Einstellwerten, die über den Wechselschalter 21 von dem Rechner 19 oder dem Rechner 20 kommen.
Wenn in der Lufttrennanlage eine Produktänderung erfolgen soll, stellt eine Bedienungsperson die beabsichtigten Produktmengen an dem R»chner 18 ein. Da die zuvor beabsichtigten Werte bereits in diesem Rechner 18 gespeichert sind, wird ein diesbezüglicher Vergleich durchgeführt, um zu entscheiden, ob eine Vergrößerung oder eine Verminderung der Produktmenge erwünscht ist. Der Wechselschalter 21 wird dann in die entsprechende Position gebracht Gleichzeitig wird die benötigte Produktmenge der Zuluft berechnet und dem Rechner 19 sowie dem Rechner 20 über die Überwachungsvorrichtung 22 angezeigt Im Fall einer Steigerung der Produktmenge wird die Durchfhißleistung der Zuluft auf der Basis der Verzögerungszeit (D) sowie der Zeitkonstante (T) vom Rechner 19 berechnet, und der Einstellwert wird über die Schaltstellung 1 des Wechselschalters 21 der Zuluft-Steuerungsvorrichtung 23 angezeigt; diese steuert daraufhin das Steuerventil 24 im Sinne einer Vergrößerung der Zuluftmenge. Im Falle einer Verminderung der Produktmenge wird die Durchflußleistung der Zuluft von dem Rechner 20 berechnet, und der Einstellwert wird über die Schaltstellung 2 der Steuerungsvorrichtung 23 angezeigt Diese steuert dann das Steuerventil 24 im Sinne einer Verminderung der Zuluftmenge.
Es wurden der Aufbau und die Funktionsweise einer
Anordnung zum Vergrößern und Vermindern der Zuluftmenge beschrieben. Derselbe Aufbau und dieselbe Funktionsweise gemäß Fig. 4 werden auch zur Produktmengonsteuerung von übergeführter flüssiger Luft, übergeführtem flüssigem Stickstoff. Kälteturbinengas, erzeugtem Sauerstoff und Stickstoff gemäß den Belriebsabläufen aus den F i g. 2 und 3 angewendet.
'•Venn die Produktmengen gemäß F i g. 2 vergrößert werJen, werden die Durchflußleistungen der Zuluft, der übergeführten Teilströme (flüssige Luft, flüssiger Stickstoff), des Kälteturbinengases, des erzeugten Sauerstoffs und Stickstoffs zum vollständigen Durchführen der Betriebsänderung sukzessive vergrößert. Wenn die Produktmengen gemäß Fig.3 vermindert werden, werden die Durchflußleistungen des erzeugten Sauerstoffs sowie Stickstoffs, der übergeführten Teilströme (flüssige Luft, flüssiger Stickstoff, des Kälteturbinengases und der Zuluft zum vollständigen Durchführen der
Rotriphcänrtpriino CIlIf7PCCIVI· vprminH**rt ΓΙΐρβΡΓ Vor-
gang wird nur durchgeführt, wenn sich alle Indikatoren, 2u wie Meßglieder zum Messen der Reinheiten des erzeugten Sauerstoffs sowie Stickstoffs, ein an der Niederdruckstufe der Rektifizierkolonne angebrachter Druckmesser und Regelkreise zum Regeln der Pegel der flüssigen Luft sowie des flüssigen Sauerstoffs in der >i Lufttrennanlage, in ihrem Normalzustand befinden. Bei einer Störung werden die Berechnungen in den Rechnern 19 sowie 20 zeitweilig unterbrochen und erst dann erneut durchgeführt, wenn der Normalzustand wiederhergestellt ist. Ein Koriirullntiitel /um Durchführen dieses Vorgangs ist nach der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
Die Überwachungsvorrichtung 22 enthält ein Zeitglied und Alarmmittel zum Erfassen der zulässigen Zeit für die Betriebsänderung und der Produktänderung-Unterclfückungs/eit. Wenn die Produktänderung beendet ist und die angestrebten Meßwerte (beispielsweise Reinheit) des Produkts innerhalb der zulässigen Zeit erreicht sind, wird durch das Zeitglied ein Zählvorgang eingeleitet. Wenn die Unterdrückungszeit verstrichen ist, wird der Bedienungsperson durch die Alarmmittel angezeigt, daß eine erneute Produktänderung möglich ist. Wenn jedoch die beabsichtigten Meßwerte auch nicht nach Verstreichen der zulässigen Zeit erreicht sind, wird von den Alarmmitteln das Auftreten einer Störung angezeigt, und in diesem Zustand werden die Betriebsänderung unterbrochen und der Zählvorgang
Hpr I lnlprrlrfjrl[iino*7£Mt Hiirrh das 7eitglieH eingeleitet.
In diesem Fall führt das Auftreten einer Störung nur dazu, daß die Produktmenge nicht den beabsichtigten Wert erreicht, und keinesfalls zum Erzeugen eines in seiner Qualität schlechten Produkts während der Betriebsänderung. Auch wenn der Lufttrennvorgang durch zeitbedingte Anlagenveränderungen oder andere Einflüsse beeinflußt wird, wird dieses als eine Störung erfaßt und das Bilden eines in seiner Qualität schlechten Produkts vermieden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum automatischen Steuern einer Lufttrennanlage bei beabsichtigter Änderung der Menge des erzeugten Produktes, wobei die Lufttrennanlage Wärmetauscher zur Abkühlung der Zuluft sowie eine zweistufige Rektivizierkolonne aufweist und die Zuluft nach Abkühlung der Hochdruckstufe der Rektifizierkolonne zugeführt und in Teilströmen in die Niederdruckstufe übergeführt wird, sowie mit einer von Gas aus der Hochdruckstufe der Rektivizierkolonne beaufschlagten Kälteturbine, wobei Mengenmessungen des zugeführten Luftstromes, des erzeugten Produktstromes und der TeUströme sowie des der Kälteturbine zugeführten Gasstromes vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle gemessenen Ströme mengenmäßig geregelt werden, und bei beabsichtiger Änderung der Menge des erzeugten Produktes die Sollwerte der Mengenregelung nach einer nach den Betnebserfcrdemissen berechneten Charakteristik verändert werden, derart, daß während der Steuerungsperiode das Verhältnis von Zuluft zu erzeugtem Produkt vergrößert wird, ferner daß die Regelung der einzelnen Ströme in gegenseitiger Abhängigkeit zeitverzögernd zueinander erfolgt, und daß so lange, bis alle neuen Sollwerte erreicht sind, die Steueranlage gegen beabsichtigte Änderungen der Menge des erzeugten Produktes gesperrt wird.
2. Verfahre."1 nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergrößern der Produktmenge die Zeitverzögerung der Regelung des Produktstromes größer als die Zeitverzögerung der Regelung des Zuluftstromes ist
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verkleinern der Produktmenge die Zeitverzögerung der Regelung des Produktstromes kleiner als die Zeitverzögerung der Regelung des Zuluftstromes ist
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für das Durchführen der Mengenänderungen eine zulässige Zeit vorgegeben wird und daß bei Überschreiten dieser zulässigen Zeit nicht beendete Mengenänderungen in dem jeweiligen Betriebszustand unterbrochen werden.
5. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum automatischen Steuern einer Lufttrennanlage bei beabsichtiger Änderung der Menge des erzeugten Produktes, wobei die Lufttrennanlage Wärmelauscher zur Abkühlung der Zuluft sowie eine zweistufige Rektifizierkolonne mit Zuleitungen für die Teilströme von der Hochdruckstufe zur Niederdruckstufe aufweist, sowie eine Kälteturbine, die in Verbindung mit der Hochdruckstufe der Rektifizierkolonne steht, wobei Mengenmeßeinrichtungen für den zugeführten Luftstrom, den erzeugten Produktstrom, die Teilströme und für den der Kälteturbine zugeführten Gasstrom vorgesehen sind, gekennzeichnet durch einen Rechner (18) zum Berechnen der einzelnen Sollwerte der Mengenregelungen von ZuIuFt, übergeführten Teilströmen sowie Kälteturbinengas auf der Basis der vergrößerten oder verminderten Produktmenge, durch einen Rechner (19,20) /um Bestimmen des zeitlichen Ablaufes von Veränderungen bis zum Erreichen der berechneten
einzelnen Sollwerte, durch eine Steuerungsvorrichtung (23) zum Steuern von Steuerventilen (24) für die Zuluft, die übergeführten Teilströme, das Kälteturbinengas und das Produkt auf der Basis des vom Rechner (19,20) bestimmten zeitlichen Ablaufes und durch eine Überwachungsvorrichtung (22) zum Vergleichen der berechneten Solfwerte mit den von der Steuerungsvorrichtung (23) eingestellten Werten sowie zum Feststellen der Beendigung der vorgenommenen Änderung.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsvorrichtung (22) Zeitmittel zum Bestimmen einer zulässigen Zeit für die Mengenänderung sowie einer Unterdrückungszeit für eine Produktänderung unmittelbar nach Beendigung der Betriebssteuerung und Alarmmittel zum Anzeigen des Verstreichens dieser Zeiten enthält.
DE2744625A 1976-10-04 1977-10-04 Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Steuern einer Lufttrennanlage Ceased DE2744625B2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP51119534A JPS5832401B2 (ja) 1976-10-04 1976-10-04 空気分離装置の運転制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2744625A1 DE2744625A1 (de) 1978-04-06
DE2744625B2 true DE2744625B2 (de) 1980-06-12

Family

ID=14763654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2744625A Ceased DE2744625B2 (de) 1976-10-04 1977-10-04 Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Steuern einer Lufttrennanlage

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4251248A (de)
JP (1) JPS5832401B2 (de)
AR (1) AR222455A1 (de)
AU (1) AU507364B2 (de)
BR (1) BR7706606A (de)
DE (1) DE2744625B2 (de)
FR (1) FR2366529A1 (de)
GB (1) GB1591360A (de)
MX (1) MX143716A (de)
ZA (1) ZA775903B (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5563371A (en) * 1978-11-08 1980-05-13 Hitachi Ltd Method of controlling flow of air intake for air separator
JPS62123279A (ja) * 1985-11-22 1987-06-04 株式会社日立製作所 空気分離装置の制御方法
US5257206A (en) * 1991-04-08 1993-10-26 Praxair Technology, Inc. Statistical process control for air separation process
US5224336A (en) * 1991-06-20 1993-07-06 Air Products And Chemicals, Inc. Process and system for controlling a cryogenic air separation unit during rapid changes in production
US6073463A (en) * 1998-10-09 2000-06-13 Air Products And Chemicals, Inc. Operation of a cryogenic air separation unit which intermittently uses air feed as the repressurization gas for a two bed PSA system
MY143107A (en) * 2006-06-28 2011-03-15 Air Liquide Process for the production of pressurised oxygen and nitrogen by cryogenic distillation of air
US20220026145A1 (en) * 2018-10-09 2022-01-27 Linde Gmbh Method for obtaining one or more air products and air separation system
CN110044134B (zh) * 2019-03-29 2021-06-25 安徽加力气体有限公司 全自动制氮机系统一键开停车控制方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL77533C (de) * 1950-12-22
JPS5419165B2 (de) * 1973-03-01 1979-07-13

Also Published As

Publication number Publication date
BR7706606A (pt) 1978-06-27
DE2744625A1 (de) 1978-04-06
AU2922577A (en) 1979-04-05
FR2366529A1 (fr) 1978-04-28
JPS5358988A (en) 1978-05-27
JPS5832401B2 (ja) 1983-07-13
GB1591360A (en) 1981-06-17
MX143716A (es) 1981-06-26
ZA775903B (en) 1978-08-30
FR2366529B1 (de) 1980-08-08
US4251248A (en) 1981-02-17
AR222455A1 (es) 1981-05-29
AU507364B2 (en) 1980-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005006008B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Niveauregelung bei Dampfkesseln des Trommeltyps
DE102012100657A1 (de) System zur Steuerung der Brennstoffzufuhr für eine Gasturbine
AT500365B1 (de) Echtzeitsystem und -verfahren zum uberwachen transienter vorgange bei einem stranggiessprozess zur ausbruchsverhinderung
DE2652729A1 (de) Detektor und verfahren zum feststellen des stroemungsabrisses in einem gasturbinentriebwerk
DE102011000148B4 (de) System und Verfahren zum Steuern eines Hochfahrvorgangs einer Gasturbine
DE10142514B4 (de) Verfahren zum Feststellen eines Flammenrückschlags in einem Gasturbinensystem, sowie Gasturbinensystem
EP0026934B1 (de) Vorrichtung zum Entleeren von Behältern
DE3133222C2 (de)
DE102007035976A1 (de) Dampftemperatursteuerung unter Verwendung eines integrierten Funktionsblocks
DE2744625B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Steuern einer Lufttrennanlage
DE3023550A1 (de) Steuersystem zur steuerung der kraftstoffzufuhr bei einer gasturbine
DE4207144A1 (de) Verfahren zur regelung von waermeuebertragern
DE2100397A1 (de) Automatisches Reguherverfahren fur eine Lufttrennanlage
DE2730083A1 (de) Schubsteuerungssystem fuer ein gasturbinentriebwerk
EP1273776B1 (de) Brennstoffversorgungssystem und zugehöriges Betriebsverfahren
DE2620734A1 (de) Ueberwachungsanordnung fuer brennstoff- und speisewassermenge eines durchlaufdampferzeugers
DE4422376C2 (de) Verfahren zum Steuern der Temperatur von Glas in einem Speiservorherd
DE3639268C2 (de)
EP0642649B1 (de) Verfahren zum abtrennen höherer kohlenwasserstoffe aus einem gasgemisch
DE2142787B2 (de) Brennstoffregelanlage für Gasturbinen
EP3594596A1 (de) Verfahren zum betreiben eines wärmeübertragers, anordnung mit inem wärmeübertrager und luftbearbeitungsanlage mit einer entsprechenden anordnung
EP0104411B1 (de) Strukturierter Aufbau und dezentrale Führung von Produktionsanlagen
DE2612885A1 (de) Verfahren zur temperaturabstimmung bei umkehrwaermeaustauschern
DE3018476C2 (de) Verfahren und Anlage zur Gewinnung von gasförmigem Stickstoff
DE2716303A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum steuern der frischluftzufuhr zu einer lufttrennungsanlage

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
8235 Patent refused