EP2149022A2 - Method for controlling a cryogenic distillation unit - Google Patents

Method for controlling a cryogenic distillation unit

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EP2149022A2
EP2149022A2 EP08805713A EP08805713A EP2149022A2 EP 2149022 A2 EP2149022 A2 EP 2149022A2 EP 08805713 A EP08805713 A EP 08805713A EP 08805713 A EP08805713 A EP 08805713A EP 2149022 A2 EP2149022 A2 EP 2149022A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
threshold
controlled variable
column
pressure column
low pressure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08805713A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jean-françois RAUCH
Athanasios Kontopoulos
Jean-Marc Peyron
Thierry Roba
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.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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 Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP2149022A2 publication Critical patent/EP2149022A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F25J3/04848Control strategy, e.g. advanced process control or dynamic modeling

Definitions

  • the present invention relates to a method of controlling a cryogenic distillation unit, for example an air separation apparatus or a mixture separation apparatus having as main components hydrogen and carbon monoxide.
  • the control method according to the invention uses predictive and multivariable control (for example MVPC ("Multi-Variable Predictive Control") and possibly control by non-predictive methods, such as as the AFF (Advanced Feed Forward) strategy.
  • MVPC Multi-Variable Predictive Control
  • AFF Advanced Feed Forward
  • this process is used to produce oxygen, nitrogen and argon (more rarely krypton and xenon) by compressing and then cooling (liquefying) and distilling ambient air.
  • the air is compressed and then separated using low and medium pressure columns (which are more and more frequently "superimposed” and which thermally communicate by an oxygen / nitrogen exchanger called vaporizer-condenser).
  • the nitrogen is separated from the air by creating oxygen-rich liquid at the bottom of the column and nitrogen-rich liquid and vapor at the top of the column. These products are extracted and at least some are fed separately to the low pressure column. Because of differences in relative volatility between argon, nitrogen and oxygen, substantially pure nitrogen is formed at the top of the column, substantially pure oxygen is formed at the bottom of the column and gas rich in argon in the middle of the column.
  • the central argon-rich fraction can be withdrawn from the low pressure column to feed an auxiliary column (argon column) for the purpose of producing argon.
  • the raw argon is rectified into a rich oxygen reflux (which is subsequently sent to the low pressure column for condensing) and in a very rich argon stream (often called "argon mixture") that can be used as a product as such or purified later.
  • AFF Advanced Feed Forward
  • MVPC Multi Variable Predictive Control
  • the present invention provides a combined system that optimizes the use of one and the other.
  • a method of controlling a cryogenic distillation separation apparatus in which at least one manipulated variable is modified, the manipulated variable or each manipulated variable being modified by means of at least one controlled variable , each controlled variable being adjustable by means of a regulation method characterized in that a predictive method of regulation is used to regulate at least one set point of a first controlled variable.
  • At least one set point of a first controlled variable regulated by the predictive method is used to calculate, by a non-predictive method, possibly of Advanced Feed Forward type, at least one set point of at least one second controlled variable.
  • At least one set point derived from a set point of one of the controlled variables regulated by the predictive method, is used to compute by a non-predictive method, possibly of Advanced Feed Forward type, at least one setpoint of at least one second controlled variable.
  • the set point is derived from a set point of one of the controlled variables regulated by the predictive method by filtering, possibly by filtering of the 'ramp' type.
  • the first controlled variable is a supply air flow rate for an apparatus for separating air by cryogenic distillation in a double column comprising a medium pressure column and a low pressure column and the second controlled variable is a liquid flow rate of reflux from the medium pressure column and / or for the low pressure column or a reflux liquid capacity level from the medium pressure column for the low pressure column.
  • the calculated value of reflux liquid setpoint from the medium pressure column to the capacity is treated by filtering of the 'Lead-lag' type, preferably of the 'inverse response' variant.
  • the calculated value of the reflux liquid set point from the capacity to the low pressure column is treated by 'lead-lag' filtering, preferably of the 'overshoot' variant.
  • the reflux liquid is enriched in nitrogen.
  • the method is a method of regulating an air separation apparatus comprising a medium pressure column, a low pressure column and an argon separation column and the first controlled variable is the oxygen content at a predetermined height of the low pressure column, where the argon content is preferably substantially maximum wherein i) the nitrogen content at the top of the argon separation column is measured and if the nitrogen content exceeds a first threshold, at least one an upper or lower limit for the first controlled variable and / or ii) the oxygen content of a high oxygen flow rate withdrawn from the low pressure column is measured and if the oxygen content falls below a second threshold, increases at least one upper or lower limit for the first controlled variable.
  • the at least one upper or lower limit of at least 0.1%, preferably at least 0.5%, is increased.
  • the at least one upper or lower limit is increased instantaneously. - either (a) once the nitrogen content has exceeded the first threshold, if the nitrogen content subsequently falls below a third threshold, lower than, equal to or greater than the first threshold, then the at least one upper limit is reduced or lower for the first controlled variable and / or ii) once the oxygen content has dropped below the second threshold, if then the oxygen content exceeds a fourth threshold, lower than, equal to or greater than the second threshold, then the oxygen content is reduced. at least one upper or lower limit for the first controlled variable.
  • the at least one upper or lower limit of at least 0.1%, preferably at least 0.2% is reduced.
  • the at least one upper or lower limit is reduced for a period of at least 10 minutes.
  • the first threshold is at least 0.2% nitrogen, preferably at least 0.3% and optionally the third threshold is equal to the first threshold.
  • FIGS. 1, 2 and 7 schematically show control methods according to the invention
  • FIGS. 3 to 6 show the effect of the cleating systems that can be exploited in the context of the invention
  • FIG. 8A shows a control method according to the invention.
  • the invention in the context of the air separation apparatus of Figure 8B and Figures 9 and 10 are graphs showing variables regulated according to the method of the invention.
  • the invention consists of a combined process control system that provides the benefits of both AFF and MVPC systems.
  • the first step is to define the control matrix, ie MVs (Manipulated Variables), CVs (Controlled Variables) and DVs (Disturbances and / or Observable Deviations).
  • MVs Manipulated Variables
  • CVs Controlled Variables
  • DVs Disturbances and / or Observable Deviations
  • the MVPC controller receives disturbance values DV1, DV2 and CV1 values, CV2 of controlled variables. From these values, the MVPC controller calculates (using dynamic correlations as explained above as well as various ad hoc parameters) new setpoints (RSP), for the manipulated variables, MV1, MV2 and these new points.
  • RSP new setpoints
  • Setpoints are sent to controllers of different types (for example, to a FIC or "Flow Indicator and Control” or Indicator and Flow Control or to a LIC “Level Indicator and Control” or Indicator and Level Control). In this case, in this example, it is a flow control. Usually these relationships use one or more Manipulated Variables.
  • Manipulated Variables are used directly. These being recalculated at each computation cycle of the multivariable predictive controller, the calculation of the setpoints is incremental.
  • the value coming from the controller passes through a filter to go from the discrete domain to the continuous domain.
  • a first filter is used to change the value of MV1
  • a second filter is used to change the value of MV2
  • a third filter is used to change the value of the product setpoint by calculation.
  • the system according to the invention makes it possible to optimize the production unit. Optimization variables are included in the matrix.
  • the linear or quadratic optimization program makes it possible to find the optimum operating point of the unit by pushing the controlled variables against their constraints. But the system according to the invention also makes it possible to make very rapid changes in the market. Indeed, some of the control loops being predefined, this makes it possible to anticipate the load changes of the unit.
  • This system therefore makes it possible both to optimize and to make load variations between 0.1% / min (shift in pseudo static mode) up to more than 7% / min (very fast changeover).
  • a double column comprises a medium pressure column MP and a low pressure column LP thermally connected to each other by a vaporizer-condenser.
  • the apparatus produces low pressure oxygen in gaseous form OGBP in the bottom of the LP column.
  • Air pressure medium air is sent to the MP medium pressure column and AirTurb air is sent to the BP column.
  • Rich liquid is sent from the tank of the MP column to the LP column.
  • Fluid rich in LP nitrogen called lower lean liquid is sent to a capacity C and liquid of the capacity is sent to the LP column.
  • the objective is to increase and / or very quickly reduce the air load of an air separation unit in order to adapt more rapidly to the consumption demand. It is understood that these load changes must comply with the safety instructions and quality specifications of the delivered product.
  • the solution according to the invention will be to exploit all the liquid capacities of the column, or even to install another one, which, managed by an effective control system, will guarantee sufficient reflux so that the purities are maintained also during the changes. Steps.
  • Capacity C is filled with Low Oxygen Liquid (LP) from the MP column and the outgoing liquid is directed to the LP column at an appropriate location.
  • LP Low Oxygen Liquid
  • the principle of filling / emptying the capacity C is as follows: when the air flow (the appliance load) is at its highest value, the level of the capacity is at the lowest value (say 20 %) and when the airflow is at the lowest possible value, the liquid level setpoint of the capacity is as high as possible (eg at 40%, 50% or 80%).
  • Airflow and OGBP are managed by the MVPC. This guarantees the production of OGBP at the desired value and maintenance of the OGBP content.
  • this new instruction through a calculation (calculation_2, for example of type ax + b) is translated into a value of flow rate of Poor Liquid (F LP) which would represent the flow of poor liquid in stationary state.
  • the dynamic forces us to use this rate to: o calculate a setpoint (remote set point) LP from the MP to the capacity (RSP_1).
  • This calculation requires the passage through a Lead-Lag type filter (inverse response) o calculate a setpoint (remote set point) (RSP_3) for the LP of the capacity to the BP column having passed through:
  • MVPC predictive and multivariable intrinsic capabilities help to increase the speed of the operation within the limits of OGBP content.
  • the purity of gaseous oxygen produced must, as a general rule, remain close to 95% in any case between 94% at the lowest (contract content) and 96.5% at the highest (for safety reasons) .
  • the AFF part controls all the part concerning the flow rates of the additional capacity and the MVPC the air flow and the OGBP flow.
  • ASU air distillation apparatus
  • the raw argon stream (from the low pressure column to the argon column) contains a percentage of nitrogen.
  • the presence of nitrogen creates many operational concerns when argon is distilled. Indeed, to extract a maximum of argon, we must maintain the "belly" argon (oxygen content at the location of the low pressure column where the argon flow is withdrawn) as low as possible. This comes from the fundamentals of distillation and is a well-known rule in the operation. On the other hand, a too low value of the argon belly results in an excessively high presence of nitrogen at the top of the argon distillation column which prevents this column from functioning correctly. These phenomena are eminently nonlinear. The result is a loss of pure product contents and an unintentional triggering of the operating device.
  • MVPC systems installed on air distillation columns have difficulty in accounting for this phenomenon because the models that reproduce the presence of nitrogen at the head of the argon column according to different parameters, are strongly linear and are difficult to manage with a "pure" MVPC approach.
  • MV2 Low Pressure Oxygen Flow (OGBP)
  • CV1 The argon belly oxygen value at a predetermined height of the low pressure column (in%)
  • DV1, DV2 ... Measurement-setpoint deviation for Airflow, OGBP, etc. (the flows involved in MV variables).
  • DVx, DVx + 1 possibly impact of the pressurization of the bottles of the purification at the head, flow OG average or high pressure, nitrogen flow gas of average or high pressure, ...
  • this configuration is an example, different configurations between the MV, CV and DV can be considered to solve the same problem.
  • This technique makes it possible to avoid untimely triggering of units which generate production losses, energy losses as well as the potential dangers of inadvertent tripping of the production unit and, at the same time, keeping an optimum argon belly set point. (very low) which makes it possible to optimize the extraction of argon.
  • Bias activation threshold (A) 0.3% nitrogen at the head of the argon column
  • V1 of the automatic bias 1.5% which is automatically added to the argon belly limits transmitted to the MVPC
  • this automatic bias is not necessarily solely related to the presence of nitrogen at the head of the argon column but may be related to the presence of other phenomena such as a low threshold of oxygen content (eg the low pressure oxygen content produced by the low pressure column, etc.).
  • a predictive method of regulation is used. For example a change in product flow of the impure argon column fed from the low pressure column has an impact on the oxygen content measured in the column whose dead time exceeds 15 minutes. The oxygen content of the impure argon column will therefore be regulated by a predictive method.

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Abstract

In a method for controlling a cryogenic distillation separation apparatus, at least one manipulated variable is modified, each manipulated variable being modified using at least one controlled variable, whereby each controlled variable can be adjusted using a control method, and a predictive control method is used to control at least one set point of one of the controlled variables.

Description

Procédé de régulation d'une unité de distillation cryogénique Process for regulating a cryogenic distillation unit
La présente invention est relative à un procédé de régulation d'une unité de distillation cryogénique, par exemple un appareil de séparation d'air ou un appareil de séparation de mélange ayant pour composants principaux de l'hydrogène et du monoxyde de carbone.The present invention relates to a method of controlling a cryogenic distillation unit, for example an air separation apparatus or a mixture separation apparatus having as main components hydrogen and carbon monoxide.
Le procédé de régulation selon l'invention utilise la commande par méthode prédictive et multivariables (par exemple le MVPC (« Multi-Variable Prédictive Control » ou « Contrôle Prédictif Multi-Variable»)) et éventuellement la commande par méthodes non-prédictives, tel que la stratégie AFF (« Advanced Feed Forward »).The control method according to the invention uses predictive and multivariable control (for example MVPC ("Multi-Variable Predictive Control") and possibly control by non-predictive methods, such as as the AFF (Advanced Feed Forward) strategy.
L'approche est illustrée à travers d'exemples, notamment le changement de marche rapide et l'optimisation du rendement d'extraction d'argon.The approach is illustrated by examples, such as the rapid change of market and the optimization of the argon extraction yield.
Le procédé de distillation de l'air ne sera pas présenté en détail, étant suffisamment expliqué dans la littérature, par exemple dans « Oxygen Enhanced Combustion » Editions CRC, 1998, « Tieftemperaturtechnik » de Hausen et Linde, etc.The process of air distillation will not be presented in detail, being sufficiently explained in the literature, for example in "Oxygen Enhanced Combustion" Editions CRC, 1998, "Tieftemperaturtechnik" of Hausen and Linde, etc.
En quelques mots, ce procédé est utilisé pour produire de l'oxygène, azote et argon (plus rarement du krypton et du xénon) en comprimant puis refroidissant (liquéfiant) et distillant de l'air ambiant.In a nutshell, this process is used to produce oxygen, nitrogen and argon (more rarely krypton and xenon) by compressing and then cooling (liquefying) and distilling ambient air.
Dans un système classique l'air est comprimé et puis séparé en utilisant des colonnes basse et moyenne pression (qui sont de plus en plus fréquemment "superposées" et qui communiquent thermiquement par un échangeur oxygène/azote appelé vaporiseur-condenseur). Dans la colonne moyenne pression, l'azote est séparé de l'air en créant du liquide riche en oxygène au fond de la colonne et du liquide et de la vapeur riches en azote en haut de la colonne. Ces produits sont extraits et au moins quelques-uns sont alimentés séparément à la colonne basse pression. A cause des différences de volatilité relative entre l'argon, l'azote et l'oxygène, de l'azote pratiquement pur est formé en haut de la colonne, de l'oxygène pratiquement pur est formé en bas de la colonne et du gaz riche en argon au milieu de la colonne. La fraction centrale, riche en argon, souvent appelée de l'argon brut, peut être soutirée de la colonne basse pression pour alimenter une colonne auxiliaire (colonne argon) dans le but de produire de l'argon. L'argon brut est rectifié en un reflux riche en oxygène (qui est par la suite envoyé à la colonne basse pression pour y être condensé) et en un flux très riche en argon (souvent appelé « mixture argon ») qui peut être utilisé comme produit en tant que tel ou purifié ultérieurement.In a conventional system the air is compressed and then separated using low and medium pressure columns (which are more and more frequently "superimposed" and which thermally communicate by an oxygen / nitrogen exchanger called vaporizer-condenser). In the medium pressure column, the nitrogen is separated from the air by creating oxygen-rich liquid at the bottom of the column and nitrogen-rich liquid and vapor at the top of the column. These products are extracted and at least some are fed separately to the low pressure column. Because of differences in relative volatility between argon, nitrogen and oxygen, substantially pure nitrogen is formed at the top of the column, substantially pure oxygen is formed at the bottom of the column and gas rich in argon in the middle of the column. The central argon-rich fraction, often referred to as raw argon, can be withdrawn from the low pressure column to feed an auxiliary column (argon column) for the purpose of producing argon. The raw argon is rectified into a rich oxygen reflux (which is subsequently sent to the low pressure column for condensing) and in a very rich argon stream (often called "argon mixture") that can be used as a product as such or purified later.
Dans une unité moderne il est rare que les valeurs des consignes des débits d'air entrant, de l'azote, de l'oxygène et de l'argon produits ainsi que celles des flux intermédiaires (par exemple, des débits des remontées liquide de la colonne haute pression à la colonne basse pression) soient fixes. Des systèmes de régulation sont utilisés pour satisfaire simultanément les spécifications de qualité des produits (teneurs) tout en produisant les quantités requises et, de plus en plus, des contraintes liées à la Sécurité et l'Environnement.In a modern unit it is rare for the values of the setpoints of inflowing air inflows, nitrogen, oxygen and argon produced as well as those of intermediate flows (for example, flow rates of the high pressure column at the low pressure column) are fixed. Regulatory systems are used to simultaneously meet product quality specifications (grades) while producing the required quantities and, increasingly, safety and environmental constraints.
Ces systèmes de régulation sont souvent du type Advanced Feed Forward (AFF) et dans les temps plus récents du type MVPC (Multi Variable Prédictive Control).These control systems are often of the Advanced Feed Forward (AFF) type and in the more recent times of the MVPC (Multi Variable Predictive Control) type.
L'un et l'autre présentent des avantages et des inconvénients. La présente invention propose un système combiné qui optimise l'utilisation de l'un et de l'autre.Both have advantages and disadvantages. The present invention provides a combined system that optimizes the use of one and the other.
Selon la présente invention, il est prévu un procédé de régulation d'un appareil de séparation par distillation cryogénique dans lequel au moins une variable manipulée est modifiée, la variable manipulée ou chacune des variables manipulées étant modifiée au moyen d'au moins une variable contrôlée, chaque variable contrôlée étant ajustable au moyen d'une méthode de régulation caractérisée en ce que l'on utilise une méthode de régulation par méthode prédictive pour réguler au moins un point de consigne d'une première variable contrôlée.According to the present invention, there is provided a method of controlling a cryogenic distillation separation apparatus in which at least one manipulated variable is modified, the manipulated variable or each manipulated variable being modified by means of at least one controlled variable , each controlled variable being adjustable by means of a regulation method characterized in that a predictive method of regulation is used to regulate at least one set point of a first controlled variable.
Selon d'autres aspects :According to other aspects:
- on utilise au moins un point de consigne d'une première variable contrôlée régulé par la méthode prédictive pour calculer, par une méthode non-prédictive, éventuellement de type 'Advanced Feed Forward', au moins un point de consigne d'au moins une deuxième variable contrôlée.at least one set point of a first controlled variable regulated by the predictive method is used to calculate, by a non-predictive method, possibly of Advanced Feed Forward type, at least one set point of at least one second controlled variable.
- on utilise au moins un point de consigne, dérivé d'un point de consigne d'une des variables contrôlées régulé par la méthode prédictive, pour calculer par une méthode non-prédictive, éventuellement de type 'Advanced Feed Forward', au moins un point de consigne d'au moins une deuxième variable contrôlée. - le point de consigne est dérivé d'un point de consigne d'une des variables contrôlées régulé par la méthode prédictive par filtrage, éventuellement par filtrage de type 'rampe'.at least one set point, derived from a set point of one of the controlled variables regulated by the predictive method, is used to compute by a non-predictive method, possibly of Advanced Feed Forward type, at least one setpoint of at least one second controlled variable. the set point is derived from a set point of one of the controlled variables regulated by the predictive method by filtering, possibly by filtering of the 'ramp' type.
- la première variable contrôlée est un débit d'air d'alimentation pour un appareil de séparation d'air par distillation cryogénique dans une double colonne comprenant une colonne moyenne pression et une colonne basse pression et la deuxième variable contrôlée est un débit de liquide de reflux provenant de la colonne moyenne pression et/ou destiné à la colonne basse pression ou un niveau de capacité de liquide de reflux provenant de la colonne moyenne pression et destiné à la colonne basse pression.the first controlled variable is a supply air flow rate for an apparatus for separating air by cryogenic distillation in a double column comprising a medium pressure column and a low pressure column and the second controlled variable is a liquid flow rate of reflux from the medium pressure column and / or for the low pressure column or a reflux liquid capacity level from the medium pressure column for the low pressure column.
- la valeur calculée de point de consigne de liquide de reflux allant de la colonne moyenne pression vers la capacité est traitée par filtrage de type 'Lead-lag', de préférence de variante 'réponse inverse'.the calculated value of reflux liquid setpoint from the medium pressure column to the capacity is treated by filtering of the 'Lead-lag' type, preferably of the 'inverse response' variant.
- la valeur calculée point de consigne de liquide de reflux allant de la capacité vers la colonne basse pression est traitée par filtrage de type 'Lead-lag', de préférence de variante 'sur-dépassement'.the calculated value of the reflux liquid set point from the capacity to the low pressure column is treated by 'lead-lag' filtering, preferably of the 'overshoot' variant.
- le liquide de reflux est enrichi en azote.the reflux liquid is enriched in nitrogen.
- le procédé est un procédé de régulation d'un appareil de séparation d'air comprenant une colonne moyenne pression, une colonne basse pression et une colonne de séparation d'argon et la première variable contrôlée est la teneur en oxygène à une hauteur prédéterminée de la colonne basse pression, où la teneur en argon est de préférence substantiellement maximale dans lequel i) on mesure la teneur en azote en tête de la colonne de séparation d'argon et si la teneur en azote dépasse un premier seuil, on augmente au moins une limite supérieure ou inférieure pour la première variable contrôlée et/ou ii) on mesure la teneur en oxygène d'un débit riche en oxygène soutiré de la colonne basse pression et si la teneur en oxygène passe en dessous d'un deuxième seuil, on augmente au moins une limite supérieure ou inférieure pour la première variable contrôlée.the method is a method of regulating an air separation apparatus comprising a medium pressure column, a low pressure column and an argon separation column and the first controlled variable is the oxygen content at a predetermined height of the low pressure column, where the argon content is preferably substantially maximum wherein i) the nitrogen content at the top of the argon separation column is measured and if the nitrogen content exceeds a first threshold, at least one an upper or lower limit for the first controlled variable and / or ii) the oxygen content of a high oxygen flow rate withdrawn from the low pressure column is measured and if the oxygen content falls below a second threshold, increases at least one upper or lower limit for the first controlled variable.
- on augmente l'au moins une limite supérieure ou inférieure d'au moins 0,1 %, de préférence d'au moins 0,5%.the at least one upper or lower limit of at least 0.1%, preferably at least 0.5%, is increased.
- on augmente l'au moins une limite supérieure ou inférieure instantanément. - soit a) une fois que la teneur en azote a dépassé le premier seuil, si ensuite la teneur en azote passe en dessous d'un troisième seuil, inférieur, égal ou supérieur au premier seuil, on réduit l'au moins une limite supérieure ou inférieure pour la première variable contrôlée et/ou ii) une fois que la teneur en oxygène est passé en dessous du deuxième seuil, si ensuite la teneur en oxygène dépasse un quatrième seuil, inférieur, égal ou supérieur au deuxième seuil, on réduit l'au moins une limite supérieure ou inférieure pour la première variable contrôlée.the at least one upper or lower limit is increased instantaneously. - either (a) once the nitrogen content has exceeded the first threshold, if the nitrogen content subsequently falls below a third threshold, lower than, equal to or greater than the first threshold, then the at least one upper limit is reduced or lower for the first controlled variable and / or ii) once the oxygen content has dropped below the second threshold, if then the oxygen content exceeds a fourth threshold, lower than, equal to or greater than the second threshold, then the oxygen content is reduced. at least one upper or lower limit for the first controlled variable.
- on réduit l'au moins une limite supérieure ou inférieure d'au moins 0,1 %, de préférence d'au moins 0,2%.the at least one upper or lower limit of at least 0.1%, preferably at least 0.2% is reduced.
- on réduit l'au moins une limite supérieure ou inférieure pendant une période d'au moins 10 minutes.the at least one upper or lower limit is reduced for a period of at least 10 minutes.
- le premier seuil est d'au moins 0,2% d'azote, de préférence d'au moins 0,3 % et éventuellement le troisième seuil est égal au premier seuil.the first threshold is at least 0.2% nitrogen, preferably at least 0.3% and optionally the third threshold is equal to the first threshold.
L'invention sera décrite en plus de détail en se référant aux Figures.The invention will be described in more detail with reference to the Figures.
Les Figures 1 , 2 et 7 montrent schématiquement des procédés de régulation selon l'invention, les Figures 3 à 6 montrent l'effet des systèmes de fltrages, exploitables dans le cadre de l'invention, la Figure 8A montre un procédé de régulation selon l'invention dans le cadre de l'appareil de séparation d'air de la Figure 8B et les Figures 9 et 10 sont des graphiques montrant des variables régulés selon le procédé de l'invention.FIGS. 1, 2 and 7 schematically show control methods according to the invention, FIGS. 3 to 6 show the effect of the cleating systems that can be exploited in the context of the invention, FIG. 8A shows a control method according to the invention. The invention in the context of the air separation apparatus of Figure 8B and Figures 9 and 10 are graphs showing variables regulated according to the method of the invention.
L'invention consiste en un système combiné de contrôle des procédés, qui permet de bénéficier des avantages des deux systèmes d'AFF et de MVPC.The invention consists of a combined process control system that provides the benefits of both AFF and MVPC systems.
La première étape consiste à définir la matrice de contrôle, c'est-à-dire les MV (Variables Manipulées), les CV (Variables Contrôlées) et les DV (les Perturbations et/ou les Déviations observables).The first step is to define the control matrix, ie MVs (Manipulated Variables), CVs (Controlled Variables) and DVs (Disturbances and / or Observable Deviations).
En utilisant la connaissance du procédé : le comportement statique de l'unité (équilibre thermodynamique...) mais aussi le comportement dynamique (écoulement hydraulique et rétention dynamique), on définit les relations entre certaines variables contrôlées par le SNCC (Système Numérique de Contrôle Commande) et d'autres variables de la matrice de contrôle (les DV et les MV). On peut éventuellement effectuer des calculs ultérieurs à partir des valeurs des MV et les résultats de ces calculs sont de nouveaux points de consigne, comme on voit à la Figure 1. Le contrôleur MVPC reçoit des valeurs DV1 , DV2 de perturbations et des valeurs CV1 , CV2 de variables contrôlées. A partir de ces valeurs, le contrôleur MVPC calcule (en utilisant des corrélations dynamiques comme expliqué ci-dessus ainsi que différents paramètres ad hoc) de nouveaux points de consigne (RSP), pour les variables manipulées, MV1 , MV2 et ces nouveaux points de consigne sont envoyés à des contrôleurs de différents types (par exemple, à un FIC ou « Flow Indicator and Control » soit Indicateur et commande de débit ou à un LIC « Level Indicator and Control » soit Indicateur et commande de niveau). En l'occurrence, dans cet exemple, il s'agit d'un contrôle de débit. Généralement ces relations utilisent une ou plusieurs Variables Manipulées.Using the knowledge of the process: the static behavior of the unit (thermodynamic equilibrium ...) but also the dynamic behavior (hydraulic flow and dynamic retention), we define the relationships between certain variables controlled by the SNCC (Digital Control System) Command) and other control matrix variables (DVs and MVs). Subsequent calculations may be performed from the values of the MVs and the results of these calculations are new setpoints, as shown in Figure 1. The MVPC controller receives disturbance values DV1, DV2 and CV1 values, CV2 of controlled variables. From these values, the MVPC controller calculates (using dynamic correlations as explained above as well as various ad hoc parameters) new setpoints (RSP), for the manipulated variables, MV1, MV2 and these new points. Setpoints are sent to controllers of different types (for example, to a FIC or "Flow Indicator and Control" or Indicator and Flow Control or to a LIC "Level Indicator and Control" or Indicator and Level Control). In this case, in this example, it is a flow control. Usually these relationships use one or more Manipulated Variables.
Mais dans certains cas, on peut aussi utiliser une ou plusieurs Perturbations (DV1 , DV2) et une ou plusieurs Variables Contrôlées (CV1 , CV2) pour générer de nouveaux points de consigne (RSP ou Remote Set Point, « point de consigne à distance ») pour un régulateur de débit (FIC) et un régulateur de niveau (LIC), en combinant avec les valeurs de certaines variables manipulées (MV1 , MV2), comme on voit à la Figure 2. La différence entre la Figure 1 et la Figure 2 est que dans le cas de la Figure 2 certaines CV et DV participent au calcul de la valeur de certaines consignes calculées (RSP) qui sont transmises à des régulateurs de type FIC, LIC, etc sans passer par le MVPC.But in some cases, we can also use one or more Disturbances (DV1, DV2) and one or more Controlled Variables (CV1, CV2) to generate new setpoints (RSP or Remote Set Point, "remote setpoint" ) for a flow controller (FIC) and a level controller (LIC), combining with the values of some manipulated variables (MV1, MV2), as seen in Figure 2. The difference between Figure 1 and Figure 2 is that in the case of Figure 2 some CVs and DV participate in the calculation of the value of certain calculated instructions (RSP) which are transmitted to FIC, LIC type regulators, etc. without going through the MVPC.
Dans certains cas, on utilise directement les valeurs des Variables Manipulées. Celles-ci étant recalculées à chaque cycle de calcul du contrôleur multivariable prédictif, le calcul des consignes fait des incréments.In some cases, the values of Manipulated Variables are used directly. These being recalculated at each computation cycle of the multivariable predictive controller, the calculation of the setpoints is incremental.
Le plus souvent, la valeur venant du contrôleur passe au travers d'un filtre pour passer du domaine discret au domaine continu.Most often, the value coming from the controller passes through a filter to go from the discrete domain to the continuous domain.
Cela permet de mettre des filtres lents (de premier ordre par exemple) pour avoir des consignes qui varient lentement (pour les systèmes avec une grande inertie) comme illustré dans la Figure 3.This makes it possible to put slow filters (first-order for example) to have slowly varying setpoints (for systems with high inertia) as shown in Figure 3.
D'autres fois nous utilisons des filtres qui limitent les variations comme celui de la Figure 4. Un autre type de filtrage est de type « lead-lag » (ou « avance/retard ») pour donner une dynamique au changement de consigne.Other times we use filters that limit the variations as in Figure 4. Another type of filtering is of type "lead-lag" (or "advance / delay") to give a dynamic to the setpoint change.
Nous avons des lead-lag de type « réponse inverse » (Figure 5) : quand la consigne donnée par le contrôleur augmente, le signal commence d'abord par être réduit, avant d'augmenter à la valeur souhaitée.We have lead-lag type "inverse response" (Figure 5): when the setpoint given by the controller increases, the signal begins to be reduced first, before increasing to the desired value.
Autre type est celui du «sur-Dépassement » (connu en anglais comme « overshoot »): le filtre amplifie en transitoire les changements de consigne (Figure 6).Another type is that of over-overshoot: the filter amplifies the setpoint changes transiently (Figure 6).
Il n'est pas nécessaire d'employer uniquement un seul filtre, nous pouvons utiliser une combinaison de plusieurs filtres. Comme montré dans la Figure 7, un premier filtre est utilisé pour modifier la valeur de MV1 , un deuxième filtre est utilisé pour modifier la valeur de MV2 et un troisième filtre est utilisé pour modifier la valeur du point de consigne produit par calcul.It is not necessary to use only one filter, we can use a combination of several filters. As shown in Figure 7, a first filter is used to change the value of MV1, a second filter is used to change the value of MV2 and a third filter is used to change the value of the product setpoint by calculation.
Les avantages sont multiples :The benefits are many:
• D'abord la taille de la matrice du contrôleur multivariable est réduite (surtout moins de Variables Manipulées). Le système est donc plus facile à mettre en œuvre.• First, the size of the matrix of the multivariable controller is reduced (especially less Manipulated variables). The system is therefore easier to implement.
• Moins de temps passé pour l'identification des modèles (corrélations exprimant les liens dynamiques entre les CV et les DV et MV) du système (ce temps est directement proportionnel au nombre de Variables Manipulées).• Less time spent identifying models (correlations expressing the dynamic links between CVs and DVs and MVs) of the system (this time is directly proportional to the number of Manipulated Variables).
• Moins de communication entre le SNCC et le PC qui contient et exécute le logiciel MVPC c'est le cas le plus fréquent).• Less communication between the DCS and the PC that contains and runs the MVPC software is the most common case).
• Moins de configuration (programmation) dans le SNCC.• Less configuration (programming) in the SNCC.
• Moins de paramètres de réglages dans le contrôleur MVPC (mise en service plus rapide).• Fewer settings settings in the MVPC controller (faster commissioning).
• Plus grande robustesse du contrôleur.• Greater robustness of the controller.
Le système selon l'invention permet d'optimiser l'unité de production. Les variables d'optimisation sont incluses dans la matrice. Le programme d'optimisation linéaire ou quadratique permet de trouver l'optimum du point de fonctionnement de l'unité en poussant les variables contrôlées contre leurs contraintes. Mais le système selon l'invention permet aussi de faire des changements de marche très rapide. En effet une partie des boucles de contrôle étant prédéfinie, cela permet d'anticiper les changements de charge de l'unité.The system according to the invention makes it possible to optimize the production unit. Optimization variables are included in the matrix. The linear or quadratic optimization program makes it possible to find the optimum operating point of the unit by pushing the controlled variables against their constraints. But the system according to the invention also makes it possible to make very rapid changes in the market. Indeed, some of the control loops being predefined, this makes it possible to anticipate the load changes of the unit.
Ce système permet donc à la fois d'optimiser et de faire des variations de charge entre 0.1 %/min (changement de marche en pseudo statique) jusqu'à plus de 7%/min (changement de marche très rapide).This system therefore makes it possible both to optimize and to make load variations between 0.1% / min (shift in pseudo static mode) up to more than 7% / min (very fast changeover).
L'efficacité du procédé selon l'invention dans le cadre d'un changement de marche rapide (jusque à 7% de débit produit/minute) sera démontrée en utilisant les Figures 8A et 8B.The efficiency of the process according to the invention in the context of a rapid change of market (up to 7% of product flow / minute) will be demonstrated using Figures 8A and 8B.
Dans la figure 8B, une double colonne comprend une colonne moyenne pression MP et une colonne basse pression BP reliées thermiquement entre elles par un vaporiseur-condenseur. L'appareil produit de l'oxygène basse pression sous forme gazeuse OGBP en cuve de la colonne BP.In FIG. 8B, a double column comprises a medium pressure column MP and a low pressure column LP thermally connected to each other by a vaporizer-condenser. The apparatus produces low pressure oxygen in gaseous form OGBP in the bottom of the LP column.
De l'air moyenne pression AirMP est envoyé à la colonne moyenne pression MP et de l'air détendu AirTurb est envoyé à la colonne BP.Air pressure medium air is sent to the MP medium pressure column and AirTurb air is sent to the BP column.
Du liquide riche est envoyé de la cuve de la colonne MP à la colonne BP.Rich liquid is sent from the tank of the MP column to the LP column.
Du liquide riche en azote LP appelé liquide pauvre inférieur est envoyé à une capacité C et du liquide de la capacité est envoyé à la colonne BP.Fluid rich in LP nitrogen called lower lean liquid is sent to a capacity C and liquid of the capacity is sent to the LP column.
Du liquide pauvre supérieur est envoyé de la colonne MP à la colonne BP.Higher lean liquid is sent from the MP column to the LP column.
L'objectif est d'augmenter et/ou diminuer très rapidement la charge en air d'un appareil de séparation d'air afin de s'adapter plus rapidement à la demande de consommation. Il est entendu que ces changements de charge doivent respecter les consignes de sécurité et les spécifications de qualité du produit livré.The objective is to increase and / or very quickly reduce the air load of an air separation unit in order to adapt more rapidly to the consumption demand. It is understood that these load changes must comply with the safety instructions and quality specifications of the delivered product.
Pour maintenir les puretés dans les spécifications d'une unité de séparation d'air qui bénéficie du système selon l'invention, nous devons maintenir les reflux aussi constants que possible dans :To maintain the purities in the specifications of an air separation unit which benefits from the system according to the invention, we must maintain the reflux as constant as possible in:
• la colonne Basse Pression (BP)• Low pressure column (BP)
• la colonne Moyenne Pression (MP)• the Medium Pressure (MP) column
Dans le cas des changements de marche très rapides, la solution à ce problème ne peut pas provenir uniquement du système de contrôle. En effet, pendant un changement de marche rapide, les débits gazeux dans la colonne (aussi bien la MP et la BP) se modifient plus rapidement que les débits liquide (qui se modifient avec beaucoup plus de retard, vu les retentions liquide, qu'il s'agisse de plateaux ou de garnissages à l'intérieur des colonnes). Ceci crée un changement drastique aux valeurs des reflux dans la colonne avec, comme conséquence immédiate, une perte des teneurs et un arrêt de la production.In the case of very fast changes of market, the solution to this problem can not come solely from the control system. Indeed, during a fast change of gears, the gaseous flows in the column (both the MP and the BP) change more quickly than the liquid flow rates (which change with much more delay, given the liquid retentions, whether trays or lining inside the columns) . This creates a drastic change in reflux values in the column with, as an immediate consequence, a loss of grades and a cessation of production.
La solution selon l'invention sera d'exploiter toutes les capacités liquide de la colonne, voire d'en installer une supplémentaire, qui, gérée par un système de contrôle efficace, garantira des reflux suffisants pour que les puretés soient maintenues également pendant les changements de marche.The solution according to the invention will be to exploit all the liquid capacities of the column, or even to install another one, which, managed by an effective control system, will guarantee sufficient reflux so that the purities are maintained also during the changes. Steps.
Un aperçu succinct de l'installation est donné dans la figure 8.A brief overview of the installation is given in Figure 8.
Une capacité supplémentaire est installée pour que l'on puisse bénéficier d'un volume de liquide nécessaire pendant un changement de marche rapide. Le volume utile de cette capacité peut-être est basé sur des calculs détaillés (modélisation dynamique). La capacité C est remplie avec du Liquide Pauvre en oxygène (LP) en provenance de la colonne MP et le liquide sortant se dirige vers la colonne BP à un endroit ad hoc.An additional capacity is installed so that one can benefit from a volume of liquid necessary during a fast change of market. The useful volume of this capacity maybe is based on detailed calculations (dynamic modeling). Capacity C is filled with Low Oxygen Liquid (LP) from the MP column and the outgoing liquid is directed to the LP column at an appropriate location.
Le principe de remplissage/vidange de la capacité C est le suivant : quand le débit d'air (charge de l'appareil) est à sa valeur la plus élevée, le niveau de la capacité est à la valeur la plus basse (disons 20%) et quand le débit d'air est à la valeur la plus basse possible, la consigne du niveau liquide de la capacité est la plus élevée possible (p. ex. à 40%, 50% ou 80%).The principle of filling / emptying the capacity C is as follows: when the air flow (the appliance load) is at its highest value, the level of the capacity is at the lowest value (say 20 %) and when the airflow is at the lowest possible value, the liquid level setpoint of the capacity is as high as possible (eg at 40%, 50% or 80%).
Ce principe, relativement simple, doit pourtant être géré par un système de contrôle efficace car les débits de remplissage ou de vidange de la capacité ne doivent pas se modifier d'une façon purement proportionnelle au débit d'air. Ceci est dû au fait que l'impact dynamique du changement du débit d'air et celui du LP sur les reflux ne sont pas les mêmes. On doit donc gérer ces différences par un système de contrôle adéquat afin de maintenir des reflux les plus stables possible. En même temps, nous devons maintenir le niveau de la capacité à la bonne valeur. Ceci nous mène, donc, à trois consignes ( Remote Set Point, « point de consigne à distance ») à calculer à tout moment (voir figure 8) :This relatively simple principle must nevertheless be managed by an effective control system because the filling or emptying flow rates of the capacity must not be modified in a way that is purely proportional to the air flow. This is due to the fact that the dynamic impact of the change of the air flow and that of the LP on the reflux are not the same. These differences must therefore be managed by an adequate control system in order to maintain the most stable reflux possible. At the same time, we must maintain the level of capacity at the right value. This leads us, therefore, to three setpoints (Remote Set Point, to be calculated at any time (see Figure 8):
- RSP_1 : le consigne du débit du Liquide Pauvre (LP) provenant du MP et vers la capacité C- RSP_1: Low Flow Liquid (LP) Flow Instruction from MP and to Capacity C
- RSP_2 : la consigne du LIC de la capacité C- RSP_2: LIC setpoint of the C capacity
- RSP_3 : la consigne du débit du LP de la capacité vers la colonne BP Par ailleurs, pour assurer le changement de marche, nous devons assurer un changement adéquat du débit d'air ainsi que du débit du OGBP (oxygène gazeux basse pression) pour :- RSP_3: the LP flow setpoint of the capacity to the LP column In addition, to ensure the change of market, we must ensure an adequate change of the air flow as well as the flow rate of OGBP (low pressure gaseous oxygen) for:
- satisfaire la demande de production OGBP le plus rapidement possible- meet the demand for OGBP production as quickly as possible
- maintenir la teneur de l'OGBP dans les limites imposées- keep the content of the OGBP within the limits imposed
Nous faisons appel, alors, à une combinaison de différents types de filtres en combinaison avec la méthode AFF ainsi que du MVPC (pour exploiter ses possibilités de gestion multivariables et prédictive des variables).We then use a combination of different types of filters in combination with the AFF method and the MVPC (to exploit its multivariable and predictive variables management capabilities).
Pour résumer, dans le cas présenté :To summarize, in the case presented:
- les débits du LP vers et à partir de la capacité additionnelle sont gérés par une méthode AFF avec utilisation adéquate de divers filtres (voir figure 8). Ceci aide à maintenir les reflux à la bonne valeur dans la colonne- the LP flow rates to and from the additional capacity are managed by an AFF method with appropriate use of various filters (see Figure 8). This helps to keep the ebb at the right value in the column
- les débits d'air et d'OGBP sont gérés par le MVPC. Ceci garantit la production d'OGBP à la valeur souhaitée et au maintien de la teneur OGBP.- Airflow and OGBP are managed by the MVPC. This guarantees the production of OGBP at the desired value and maintenance of the OGBP content.
En effet, si on suit la figure 8A : la demande d'oxygène (demande GOX) se traduit par un calcul adéquat (calcuM) en une demande de débit d'Air (ceci est, également, justifié par le fait que l'appareil peut partager un réseau d'air-alimentation- ainsi qu'un réseau d'oxygène-production- avec d'autres appareils)Indeed, if we follow Figure 8A: the oxygen demand (GOX request) is translated by an adequate calculation (calcuM) into an Air flow demand (this is, also, justified by the fact that the device can share an air-supply network - as well as an oxygen-production network - with other devices)
- le MVPC, en tenant compte de cette demande d'OGBP, des possibilités à cet instant du compresseur d'air, de la teneur OGBP, de la valeur des variables de perturbation, etc., va proposer de nouveaux points de consignes pour l'Air (FAIR_1) et l'OGBP la nouvelle consigne pour l'air, FAIR_1 , a une allure « en marche d'escalier » car le MVPC nécessite du temps pour ses calculs, il envoie donc un point de consigne (RSP) au PID toutes les minutes, ou les 30 secondes, etc. Ce ne serait pas acceptable par le système « AFF/gestion des RSP de la capacité » d'avoir une entrée ainsi «fractionnée ». On fait appel alors à un filtre de type «rampe» pour «lisser» ce point de consigne avant de le transmettre à la gestion des débits de la capacité additionnelle. Ceci nous donne un nouveau point de consigne (FAIR_2)- the MVPC, taking into account this request for OGBP, the possibilities at this time of the air compressor, the OGBP content, the value of the disturbance variables, etc., will propose new points of instructions for the 'Air (FAIR_1) and the OGBP the new setpoint for air, FAIR_1, has a "staircase" look because the MVPC requires time for its calculations, so it sends a setpoint (RSP) to PID every minute, or 30 seconds, etc. It would not be acceptable for the "AFF / Capacity CSR Management" system to have such a "split" entry. A "ramp" type filter is then used to "smooth" this set point before transmitting it to the flow management of the additional capacity. This gives us a new set point (FAIR_2)
- cette nouvelle consigne, à travers un calcul (calcul_2, p. ex. de type ax+b) est traduit en une valeur de débit de Liquide Pauvre (F LP) qui représenterait le débit de liquide pauvre en état stationnaire. La dynamique nous impose d'utiliser ce débit pour : o calculer une consigne (remote set point ) de LP de la MP vers la capacité (RSP_1). Ce calcul nécessite le passage par un filtre de type Lead-Lag (réponse inverse) o calculer une consigne (remote set point) (RSP_3) pour le LP de la capacité vers la colonne BP en ayant passé par :this new instruction, through a calculation (calculation_2, for example of type ax + b) is translated into a value of flow rate of Poor Liquid (F LP) which would represent the flow of poor liquid in stationary state. The dynamic forces us to use this rate to: o calculate a setpoint (remote set point) LP from the MP to the capacity (RSP_1). This calculation requires the passage through a Lead-Lag type filter (inverse response) o calculate a setpoint (remote set point) (RSP_3) for the LP of the capacity to the BP column having passed through:
• un filtre de type « overshoot » (ou sur-dépassement)• an overshoot filter (or overtaking)
• un calcul (de type -ax+b, calcul_3) auquel s'ajoute une correction du LIC de la capacité• a calculation (of type -ax + b, calculation_3) to which is added a correction of the LIC of the capacity
De cette façon nous obtenons la gestion dynamique de cet événement (changement de marche rapide) en ayant combiné utilement une gestion de type AFF avec le MVPC. C'est le principe de la présente invention. En effet, les capacités intrinsèques prédictives et multivariables du MVPC aident à augmenter la rapidité de l'opération en respectant les limites de la teneur OGBP.In this way we get the dynamic management of this event (fast change of market) by having usefully combined a management of AFF type with the MVPC. This is the principle of the present invention. Indeed, MVPC's predictive and multivariable intrinsic capabilities help to increase the speed of the operation within the limits of OGBP content.
Sur un site qui doit répondre très rapidement aux changements de régime du consommateur d'oxygène, nous avons implanté un système MACCS basé sur les principes mentionnés ci-dessus.At a site that has to respond very quickly to changes in oxygen consumption, we have implemented a MACCS system based on the principles mentioned above.
La pureté d'oxygène gazeux produit doit se maintenir, en règle générale, proche de 95% en en tout état de cause entre 94% au plus bas (teneur contractuelle) et 96,5% au plus haut (pour des raisons de sécurité).The purity of gaseous oxygen produced must, as a general rule, remain close to 95% in any case between 94% at the lowest (contract content) and 96.5% at the highest (for safety reasons) .
L'évolution de différents paramètres est illustrée dans les Figures 9 et 10. Les changements de marche s'effectuent avec rapidité mais en gardant la teneur de l'OGBP dans les limites souhaitées.The evolution of different parameters is illustrated in Figures 9 and 10. The changes in market are made quickly but keeping the content of the OGBP within the desired limits.
La partie AFF (avec filtres) contrôle toute la partie concernant les débits de la capacité additionnelle et le MVPC le débit d'air et le débit OGBP.The AFF part (with filters) controls all the part concerning the flow rates of the additional capacity and the MVPC the air flow and the OGBP flow.
Une autre utilisation du système selon l'invention est l'optimisation de l'argon extrait d'un appareil de distillation d'air (ASU).Another use of the system according to the invention is the optimization of argon extracted from an air distillation apparatus (ASU).
On peut se référer à la description succincte d'un appareil de distillation de l'air faite ci-dessus.Reference can be made to the brief description of an air distillation apparatus made above.
Le flux d'argon brut (de la colonne basse pression à la colonne d'argon) contient un pourcentage d'azote. La présence d'azote crée beaucoup de préoccupations opérationnelles quand on distille l'argon. En effet, pour extraire un maximum d'argon, on doit maintenir le «ventre» argon (teneur en oxygène à l'endroit de la colonne basse pression où on soutire le flux argon) le plus bas possible. Ceci provient des principes fondamentaux de la distillation et c'est une règle bien connue dans l'exploitation. Par contre, une valeur trop basse du ventre argon a comme conséquence une présence trop élevée d'azote en tête de la colonne de distillation d'argon qui empêche cette colonne de fonctionner correctement. Ces phénomènes sont éminemment non linéaires. Le résultat est une perte de teneurs des produits purs et un déclenchement involontaire de l'appareil d'exploitation.The raw argon stream (from the low pressure column to the argon column) contains a percentage of nitrogen. The presence of nitrogen creates many operational concerns when argon is distilled. Indeed, to extract a maximum of argon, we must maintain the "belly" argon (oxygen content at the location of the low pressure column where the argon flow is withdrawn) as low as possible. This comes from the fundamentals of distillation and is a well-known rule in the operation. On the other hand, a too low value of the argon belly results in an excessively high presence of nitrogen at the top of the argon distillation column which prevents this column from functioning correctly. These phenomena are eminently nonlinear. The result is a loss of pure product contents and an unintentional triggering of the operating device.
Les systèmes MVPC installés sur les colonnes de distillation d'air ont plutôt des difficultés à tenir compte de ce phénomène car les modèles qui reproduiraient la présence d'azote en tête de la colonne d'argon en fonction de différents paramètres, sont fortement non-linéaires et sont difficilement gérables par une approche «purement» MVPC.MVPC systems installed on air distillation columns have difficulty in accounting for this phenomenon because the models that reproduce the presence of nitrogen at the head of the argon column according to different parameters, are strongly linear and are difficult to manage with a "pure" MVPC approach.
Dans un cas d'une approche MVPC sur un système basique (à titre d'exemple) pour réguler le ventre argon d'une colonne nous pouvons construire le système suivant:In a case of an MVPC approach on a basic system (for example) to regulate the argon belly of a column we can build the following system:
Variables Manipulées, MV (dont la consigne est proposée par le système MVPC)Variables Manipulated, MV (whose setpoint is proposed by the MVPC system)
MV1 : Débit d'AirMV1: Air Flow
MV2 : Débit d'oxygène Basse Pression (OGBP)MV2: Low Pressure Oxygen Flow (OGBP)
Variables Contrôlées, CV (dont la valeur doit être maintenue entre 2 limites-haute et basse- dans la mesure du possible par le MVPC, en manipulant les variables MV)Controlled Variables, CV (whose value must be maintained between 2 limits-high and low-as far as possible by the MVPC, by manipulating the MV variables)
CV1 : La valeur du ventre argon -teneur oxygène à une hauteur prédéterminée de la colonne basse pression (en %)CV1: The argon belly oxygen value at a predetermined height of the low pressure column (in%)
CV2 : la valeur « objectif » du débit d'air (target air) qui doit être satisfaite pour des raisons de productionCV2: the objective value of the air flow (target air) which must be satisfied for production reasons
Variables de Perturbation, DV (que le MVPC ne manipule pas mais dont l'influence sur les variables CV est déterminée par des modèles) :Disturbance Variables, DV (which the MVPC does not manipulate but whose influence on CV variables is determined by models):
DV1 , DV2... : Ecart mesure-consigne pour les débits d'Air, OGBP, etc. (les débits intervenant dans les variables MV). DVx, DVx+1 : éventuellement impact de la pressurisation des bouteilles de l'épuration en tête, Débit OG Moyenne ou Haute pression, Débit Azote gaz de moyenne ou haute pression,...DV1, DV2 ...: Measurement-setpoint deviation for Airflow, OGBP, etc. (the flows involved in MV variables). DVx, DVx + 1: possibly impact of the pressurization of the bottles of the purification at the head, flow OG average or high pressure, nitrogen flow gas of average or high pressure, ...
Evidemment, cette configuration est un exemple, différentes configurations entre les MV, CV et DV peuvent être envisagées pour résoudre le même problème.Obviously, this configuration is an example, different configurations between the MV, CV and DV can be considered to solve the same problem.
Dans le cas de notre approche Combinée, nous suivons la stratégie suivante :In the case of our Combined approach, we follow the following strategy:
1. Fixer un seuil concernant la présence d'azote en tête de colonne d'argon. Ceci peut être typiquement de l'ordre de 0.2% à 1 % mais il peut être plus ou moins important, ceci dépend des caractéristiques particulières de chaque colonne. Appelons ce seuil (A).1. Set a threshold for the presence of nitrogen at the top of the argon column. This can be typically of the order of 0.2% to 1% but it can be more or less important, this depends on the particular characteristics of each column. Call this threshold (A).
2. Quand le seuil (A) est dépassé, les valeurs des limites très basse, limite basse, limite haute et limite très haute, qui sont transmises au MVPC en tant que limites dans lesquelles la variable CV1 (ventre argon) doit être maintenue, sont toutes augmentées instantanément d'une valeur prédéterminée (appelons-la : V1 ) qui dépend du procédé et qui peut être typiquement de l'ordre de 0.2% jusqu'à 3% et plus typiquement de 0.5% jusqu'à 1.5%. Cette valeur (V1 ) qui déplace toutes les limites vers le haut est appelée « Biais Automatique ».2. When the threshold (A) is exceeded, the values of the very low, low limit, high limit and very high limit, which are transmitted to the MVPC as limits within which the variable CV1 (argon belly) must be maintained, are all instantly increased by a predetermined value (let's call it V1) which depends on the process and which can typically be in the range of 0.2% up to 3% and more typically from 0.5% up to 1.5%. This value (V1) which moves all the limits upwards is called "Automatic Bias".
3. Quand la valeur de l'analyse d'azote en tête de colonne devient ensuite inférieure à un seuil (B) qui peut être soit égal au seuil (A) soit (B)=(A)+/- (C), (C) étant une valeur assurant une hystérésis (typiquement de l'ordre de 0.1 % à 0.5% dans le cas examiné), alors on enlève cette fois la V1 des valeurs des limites du ventre, de préférence pas instantanément mais plutôt avec une rampe (Λ/1/min) pour éviter un retour brusque vers la valeur initiale de la consigne du ventre argon.3. When the value of the nitrogen analysis at the head of the column then becomes lower than a threshold (B) which may be equal to the threshold (A) or (B) = (A) +/- (C), (C) being a value ensuring a hysteresis (typically of the order of 0.1% to 0.5% in the case under examination), then this time the V1 is removed from the values of the belly limits, preferably not instantaneously but rather with a ramp (Λ / 1 / min) to avoid a sudden return to the initial value of the argon belly set point.
Cette technique permet d'éviter les déclenchements intempestifs d'unité qui sont générateurs de pertes de production, de pertes énergétiques ainsi que les dangers potentiels de déclenchement intempestif de l'unité de production et, en même temps, garder une consigne de ventre argon optimum (très basse) ce qui permet d'optimiser l'extraction d'argon.This technique makes it possible to avoid untimely triggering of units which generate production losses, energy losses as well as the potential dangers of inadvertent tripping of the production unit and, at the same time, keeping an optimum argon belly set point. (very low) which makes it possible to optimize the extraction of argon.
Les principes développés ci-dessus sont démontrés et prouvés par l'exemple présenté dans la Figure 10. Pour aider la clarté de l'exposé seulement les valeurs de la limite très basse et de la limite très haute sont présentés mais la limite basse et la limite haute sont, également augmentées de la même valeur (V1 ).The principles developed above are demonstrated and proven by the example presented in Figure 10. To aid the clarity of the exposition only the values of the very low limit and the very high limit are presented but the lower limit and the upper limit are also increased by the same value (V1).
Dans le cas présenté :In the case presented:
Seuil d'activation du biais (A)= 0.3% d'azote en tête de colonne d'argonBias activation threshold (A) = 0.3% nitrogen at the head of the argon column
Seuil de désactivation du biais (B)=(A)=O.3%Bias Deactivation Threshold (B) = (A) = O.3%
Valeur (V1 ) du biais automatique : 1.5% qui s'ajoute automatiquement aux limites du ventre argon transmises au MVPCValue (V1) of the automatic bias: 1.5% which is automatically added to the argon belly limits transmitted to the MVPC
Temps de rampe pour revenir à la valeur initiale de la consigne du ventre : 30 minutesRamp time to return to the initial value of the belly set point: 30 minutes
En outre, dans le cas présenté, toutes les limites de la CV1 (ventre argon) sont calculées à partir d'un ensemble de paramètres comme la charge de l'appareil, le débit d'oxygène impur produit, etc.In addition, in the case presented, all the limits of the CV1 (argon belly) are calculated from a set of parameters such as the load of the apparatus, the flow of impure oxygen produced, etc.
On peut observer que le phénomène de présence d'azote est fortement non linéaire, d'où la nécessité de prise en compté du dit phénomène par cette technique extérieure au MVPC.It can be observed that the phenomenon of presence of nitrogen is strongly non-linear, hence the need to take into account the said phenomenon by this technique outside the MVPC.
Il faut remarquer, également, que l'activation de ce biais automatique n'est pas nécessairement uniquement liée à la présence d'azote en tête de colonne d'argon mais elle peut être liée à la présence d'autres phénomènes tel le dépassement d'un seuil bas d'une teneur oxygène (p.ex. la teneur de l'oxygène basse pression produit par la colonne basse pression, etc.).It should also be noted that the activation of this automatic bias is not necessarily solely related to the presence of nitrogen at the head of the argon column but may be related to the presence of other phenomena such as a low threshold of oxygen content (eg the low pressure oxygen content produced by the low pressure column, etc.).
Pour certaines variables contrôlées dont le temps mort est supérieur à 15 minutes, on utilise une méthode de régulation par méthode prédictive. Par exemple un changement de débit de produit de la colonne d'argon impur alimentée à partir de la colonne basse pression a un impact sur la teneur en oxygène mesurée dans la colonne dont le temps mort dépasse 15 minutes. La teneur en oxygène de la colonne d'argon impur sera donc régulée par une méthode prédictive. For some controlled variables whose timeout is greater than 15 minutes, a predictive method of regulation is used. For example a change in product flow of the impure argon column fed from the low pressure column has an impact on the oxygen content measured in the column whose dead time exceeds 15 minutes. The oxygen content of the impure argon column will therefore be regulated by a predictive method.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de régulation d'un appareil de séparation par distillation cryogénique dans lequel au moins une variable manipulée est modifiée, la variable manipulée ou chacune des variables manipulées étant modifiée au moyen d'au moins une variable contrôlée, chaque variable contrôlée étant ajustable au moyen d'une méthode de régulation caractérisée en ce que l'on utilise une méthode de régulation par méthode prédictive pour réguler au moins un point de consigne d'une première variable contrôlée.A method of regulating a cryogenic distillation separation apparatus in which at least one manipulated variable is modified, the manipulated variable or each of the manipulated variables being modified by means of at least one controlled variable, each controlled variable being adjustable to means of a method of regulation characterized in that one uses a predictive method of regulation to regulate at least a set point of a first controlled variable.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on utilise au moins un point de consigne d'une première variable contrôlée régulé par la méthode prédictive pour calculer, par une méthode non-prédictive, éventuellement de type 'Advanced Feed Forward', au moins un point de consigne d'au moins une deuxième variable contrôlée.2. Method according to claim 1, in which at least one set point of a first controlled variable regulated by the predictive method is used to calculate, by a non-predictive method, possibly of the 'Advanced Feed Forward' type, at least one setpoint of at least one second controlled variable.
3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on utilise au moins un point de consigne, dérivé d'un point de consigne d'une des variables contrôlées régulé par la méthode prédictive, pour calculer par une méthode non- prédictive, éventuellement de type 'Advanced Feed Forward, au moins un point de consigne d'au moins une deuxième variable contrôlée.3. Method according to claim 1 wherein at least one setpoint, derived from a set point of one of the controlled variables regulated by the predictive method, is used to compute by a non-predictive method, possibly of type. Advanced Feed Forward, at least one set point of at least one second controlled variable.
4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel le point de consigne est dérivé d'un point de consigne d'une des variables contrôlées régulé par la méthode prédictive par filtrage, éventuellement par filtrage de type 'rampe'.4. Method according to claim 3 wherein the set point is derived from a set point of one of the controlled variables regulated by the predictive method by filtering, possibly by filtering type 'ramp'.
5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4 dans lequel la première variable contrôlée est un débit d'air d'alimentation pour un appareil de séparation d'air par distillation cryogénique dans une double colonne comprenant une colonne moyenne pression et une colonne basse pression et la deuxième variable contrôlée est un débit de liquide de reflux provenant de la colonne moyenne pression et/ou destiné à la colonne basse pression ou un niveau de capacité de liquide de reflux (Capa) provenant de la colonne moyenne pression et destiné à la colonne basse pression.5. Method according to one of claims 2 to 4 wherein the first controlled variable is a supply air flow for an air separation apparatus by cryogenic distillation in a double column comprising a medium pressure column and a column low pressure and the second controlled variable is a reflux liquid flow from the medium pressure column and / or to the low pressure column or a reflux liquid capacity level (Capa) from the medium pressure column and intended for the low pressure column.
6. Procédé selon la revendication 5 dans lequel la valeur calculée de point de consigne de liquide de reflux allant de la colonne moyenne pression vers la capacité est traitée par filtrage de type 'Lead-lag', de préférence de variante 'réponse inverse'.The method of claim 5 wherein the calculated reflux liquid setpoint value from the medium pressure column. to the capacity is treated by filtering type 'Lead-lag', preferably variant 'reverse response'.
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6 dans lequel la valeur calculée point de consigne de liquide de reflux allant de la capacité vers la colonne basse pression est traitée par filtrage de type 'Lead-lag', de préférence de variante 'sur-dépassement'.7. The method of claim 5 or 6 wherein the computed liquid reflux setpoint value from the capacity to the low pressure column is treated by 'lead-lag' type filtering, preferably over-passed variant. .
8. Procédé selon l'une des revendications 5 à 9 dans lequel le liquide de reflux est enrichi en azote.8. Method according to one of claims 5 to 9 wherein the reflux liquid is enriched in nitrogen.
9. Procédé selon la revendication 1 de régulation d'un appareil de séparation d'air comprenant une colonne moyenne pression, une colonne basse pression et une colonne de séparation d'argon et la première variable contrôlée est la teneur en oxygène à une hauteur prédéterminée de la colonne basse pression, où la teneur en argon est de préférence maximale dans lequel i) on mesure la teneur en azote en tête de la colonne de séparation d'argon et si la teneur en azote dépasse un premier seuil, on augmente au moins une limite supérieure ou inférieure pour la première variable contrôlée et/ou ii) on mesure la teneur en oxygène d'un débit riche en oxygène soutiré de la colonne basse pression et si la teneur en oxygène passe en dessous d'un deuxième seuil, on augmente au moins une limite supérieure ou inférieure pour la première variable contrôlée.9. A method according to claim 1 for regulating an air separation apparatus comprising a medium pressure column, a low pressure column and an argon separation column and the first controlled variable is the oxygen content at a predetermined height. of the low pressure column, where the argon content is preferably maximum wherein i) the nitrogen content at the top of the argon separation column is measured and if the nitrogen content exceeds a first threshold, at least one an upper or lower limit for the first controlled variable and / or ii) the oxygen content of a high oxygen flow rate withdrawn from the low pressure column is measured and if the oxygen content falls below a second threshold, increases at least one upper or lower limit for the first controlled variable.
10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel on augmente l'au moins une limite supérieure ou inférieure d'au moins 0,1%, de préférence d'au moins 0,5%.The method of claim 9 wherein the at least one upper or lower limit of at least 0.1%, preferably at least 0.5%, is increased.
11. Procédé selon la revendication 9 ou 10 dans lequel on augmente l'au moins une limite supérieure ou inférieure instantanément.The method of claim 9 or 10 wherein the at least one upper or lower limit is increased instantaneously.
12. Procédé selon la revendication 9 ou 10 dans lequel soitThe method of claim 9 or 10 wherein either
- une fois que la teneur en azote a dépassé le premier seuil, si ensuite la teneur en azote passe en dessous d'un troisième seuil, inférieur, égal ou supérieur au premier seuil, on réduit l'au moins une limite supérieure ou inférieure pour la première variable contrôlée et/ou - une fois que la teneur en oxygène est passée en dessous du deuxième seuil, si ensuite la teneur en oxygène dépasse un quatrième seuil, inférieur, égal ou supérieur au deuxième seuil, on réduit l'au moins une limite supérieure ou inférieure pour la première variable contrôlée.- once the nitrogen content has exceeded the first threshold, if the nitrogen content subsequently falls below a third threshold, lower than, equal to or greater than the first threshold, then the at least one upper or lower limit is reduced by the first controlled variable and / or once the oxygen content has passed below the second threshold, if the oxygen content then exceeds a fourth threshold, which is less than, equal to or greater than the second threshold, the at least one upper or lower limit for the first threshold is reduced; controlled variable.
13. Procédé selon la revendication 12 dans lequel on réduit l'au moins une limite supérieure ou inférieure d'au moins 0,1 %, de préférence d'au moins 0,2%.The method of claim 12 wherein the at least one upper or lower limit of at least 0.1%, preferably at least 0.2%, is reduced.
14. Procédé selon l'une des revendications 12 à 13 dans lequel on réduit l'au moins une limite supérieure ou inférieure pendant une période d'au moins 10 minutes.14. The method according to one of claims 12 to 13 wherein the at least one upper or lower limit is reduced for a period of at least 10 minutes.
15. Procédé selon l'une des revendications 9 à 14 dans lequel le premier seuil est d'au moins 0,2% d'azote, de préférence d'au moins 0,3 % et éventuellement le troisième seuil est égal au premier seuil. 15. Method according to one of claims 9 to 14 wherein the first threshold is at least 0.2% nitrogen, preferably at least 0.3% and optionally the third threshold is equal to the first threshold. .
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015158431A1 (en) * 2014-04-15 2015-10-22 Linde Aktiengesellschaft Process and apparatus for the low-temperature fractionation of air
US11262125B2 (en) * 2018-01-02 2022-03-01 Praxair Technology, Inc. System and method for flexible recovery of argon from a cryogenic air separation unit
EP4052105A1 (en) * 2019-10-30 2022-09-07 Linde GmbH Method for operating a process plant
FR3137747A1 (en) * 2022-07-05 2024-01-12 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for regulating an air separation device by cryogenic distillation

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4784677A (en) * 1987-07-16 1988-11-15 The Boc Group, Inc. Process and apparatus for controlling argon column feedstreams
JP2967421B2 (en) * 1990-03-30 1999-10-25 日本酸素株式会社 Method and apparatus for controlling argon sampling by air liquefaction separation
FR2704632B1 (en) * 1993-04-29 1995-06-23 Air Liquide PROCESS AND PLANT FOR SEPARATING AIR.
US5431023A (en) * 1994-05-13 1995-07-11 Praxair Technology, Inc. Process for the recovery of oxygen from a cryogenic air separation system
US5406800A (en) * 1994-05-27 1995-04-18 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system capacity control method
US6006546A (en) * 1998-04-29 1999-12-28 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen purity control in the air separation unit of an IGCC power generation system
US5983668A (en) * 1998-04-29 1999-11-16 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation unit feed flow control in an IGCC power generation system
JP2001066056A (en) * 1999-08-30 2001-03-16 Mitsubishi Chemicals Corp Method of controlling operation of air separator
EP1160528A3 (en) * 2000-05-30 2002-10-16 L'air Liquide, S.A. à Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Automatic control system and method for air separation units
JP4803897B2 (en) * 2001-05-14 2011-10-26 大陽日酸株式会社 Control method of air liquefaction separation device
JP4279540B2 (en) * 2002-11-13 2009-06-17 大陽日酸株式会社 Control method of air separation device
US7204101B2 (en) * 2003-10-06 2007-04-17 Air Liquide Large Industries U.S. Lp Methods and systems for optimizing argon recovery in an air separation unit

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