JP2726970B2 - 需要変動対応型空気液化分離装置の制御方法 - Google Patents
需要変動対応型空気液化分離装置の制御方法Info
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- F25J2230/50—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being oxygen
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- F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
- F25J2245/50—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being oxygen
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、需要変動対応型空気液
化分離装置の制御方法に関し、詳しくは、製品酸素ガス
の長期及び短期の需要量の変動に合わせて需給量のバラ
ンスが最適となるように自動的に供給量を制御する方法
に関する。
化分離装置の制御方法に関し、詳しくは、製品酸素ガス
の長期及び短期の需要量の変動に合わせて需給量のバラ
ンスが最適となるように自動的に供給量を制御する方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、酸素ガスを使用する製鉄工業や
化学工業では、大型の空気液化分離装置を設置して酸素
ガスを供給しているが、酸素ガスの需要は、操業計画，
操業状態，曜日，時間帯等により大きく変動する。
化学工業では、大型の空気液化分離装置を設置して酸素
ガスを供給しているが、酸素ガスの需要は、操業計画，
操業状態，曜日，時間帯等により大きく変動する。
【０００３】このため、このような酸素ガスの需要変動
に対応するため、例えば特公昭４９−４５９９７号公
報，同４９−４５９９８号公報，特開昭６１−２３１３
８０号公報，特開平３−６７９８３号公報等に示される
ように、製品酸素ガスの一部（余剰分）を液化窒素又は
液化空気と熱交換させて液化する酸素ガス液化部と、液
化した酸素を貯留する液化酸素貯槽と、液化窒素貯槽又
は液化空気貯槽とを設け、酸素ガスの需要変動に応じて
余剰となる酸素ガスを液化するようにしたものが開発さ
れている。
に対応するため、例えば特公昭４９−４５９９７号公
報，同４９−４５９９８号公報，特開昭６１−２３１３
８０号公報，特開平３−６７９８３号公報等に示される
ように、製品酸素ガスの一部（余剰分）を液化窒素又は
液化空気と熱交換させて液化する酸素ガス液化部と、液
化した酸素を貯留する液化酸素貯槽と、液化窒素貯槽又
は液化空気貯槽とを設け、酸素ガスの需要変動に応じて
余剰となる酸素ガスを液化するようにしたものが開発さ
れている。
【０００４】このような従来の空気液化分離装置の運転
においては、酸素ガス使用側の長期的な操業計画に基づ
き酸素ガス需要量の計画を行った上で、計画した需要量
に見合う酸素ガス供給量を算出し、装置がその供給量で
バランスするように各部分のプロセス量を決定・調整す
るという、長期間の需給量のバランス調整運転を主体と
してきた。
においては、酸素ガス使用側の長期的な操業計画に基づ
き酸素ガス需要量の計画を行った上で、計画した需要量
に見合う酸素ガス供給量を算出し、装置がその供給量で
バランスするように各部分のプロセス量を決定・調整す
るという、長期間の需給量のバランス調整運転を主体と
してきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような運転方式では、使用側のプロセス変化のような短
期的な酸素ガス需要量の変化に対しては十分に対応でき
ないため、短期間の需要量の変化に対しては、その都度
需給量のバランス変化を運転員が判断し、供給量を変化
させる短期間の需給バランスの調整運転を行っている。
ような運転方式では、使用側のプロセス変化のような短
期的な酸素ガス需要量の変化に対しては十分に対応でき
ないため、短期間の需要量の変化に対しては、その都度
需給量のバランス変化を運転員が判断し、供給量を変化
させる短期間の需給バランスの調整運転を行っている。
【０００６】したがって、需給量のバランス変化を調整
する運転作業が運転員の手に委ねられていることによ
り、需給量のバランス調整運転の処理スピードに時間が
かかるばかりでなく、運転員の技量により需給量のバラ
ンスに差が生じ、製品コスト（原単位）にも影響を与え
ることになる。
する運転作業が運転員の手に委ねられていることによ
り、需給量のバランス調整運転の処理スピードに時間が
かかるばかりでなく、運転員の技量により需給量のバラ
ンスに差が生じ、製品コスト（原単位）にも影響を与え
ることになる。
【０００７】そこで本発明は、前述のような構成を有す
る需要変動対応型空気液化分離装置において、長期・短
期における酸素ガス需給量のバランスを適切に制御し、
低コストで製品酸素ガスを供給することができる制御方
法を提供することを目的としている。
る需要変動対応型空気液化分離装置において、長期・短
期における酸素ガス需給量のバランスを適切に制御し、
低コストで製品酸素ガスを供給することができる制御方
法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の需要変動対応型空気液化分離装置の制御
方法は、原料空気圧縮機，不純物精製器，主熱交換器，
複精留塔等を備え、原料空気を液化分離して酸素，窒素
等を採取する空気液化分離装置であって、前記原料空気
圧縮機，不純物精製器，主熱交換器を経た原料空気を前
記複精留塔に導入して液化精留を行い酸素，窒素を分離
する空気分離部と、前記複精留塔の主凝縮蒸発器の上部
から酸素ガスを導出し、前記主熱交換器を経て酸素圧縮
機で昇圧して需要先へ供給する酸素ガス供給経路と、該
酸素ガス供給経路に設けられた酸素ガス流量指示調節機
構，酸素ガスホルダー及び使用酸素ガス実流量検出指示
機構と、前記酸素ガスホルダーに設けられた圧力検出指
示機構と、前記酸素ガス供給経路の途中から分岐する酸
素ガス分岐経路と、該酸素ガス分岐経路に設けられた分
岐酸素ガス流量指示調節機構及び酸素・窒素熱交換器を
有する酸素ガス液化部と、該酸素ガス液化部で液化した
酸素を貯留する液化酸素貯槽と、該液化酸素貯槽に設け
られた液面検出機構と、該液化酸素貯槽から一定量の液
化酸素を前記空気分離部に導入する液化酸素導入経路
と、該空気分離部から前記液化酸素による導入寒冷相当
分又はそれ以下の液化窒素を定常的に導出する液化窒素
導出経路と、該液化窒素経路に設けられた液化窒素流量
指示調節機構と、該液化窒素を貯留する液化窒素貯槽
と、該液化窒素貯槽に設けられた液面検出機構と、該液
化窒素貯槽から液化窒素を導出して前記酸素ガス液化部
に導入し、気化した窒素ガスを導出する窒素導出経路と
を備えた需要変動対応型空気液化分離装置の制御方法に
おいて、入力された長期間の需要計画に基づく需要パタ
ーンの酸素ガス量が供給可能となるように空気液化分離
装置の各プロセス量及び酸素ガスの計画発生量を演算す
る第１演算器を設け、得られた演算結果信号を前記空気
分離部及び前記酸素ガス流量指示調節機構に出力するこ
とにより需給量の長期間の変化を制御するとともに、前
記第１演算器からの信号と、前記使用酸素ガス実流量検
出指示機構からの信号と、前記圧力検出指示機構からの
信号と、前記液化酸素貯槽及び液化窒素貯槽のそれぞれ
の液面検出機構からの信号と、前記分岐酸素ガス流量指
示調節機構からの信号と、前記液化窒素流量指示調節機
構からの信号とに基づいて、分岐酸素ガス流量指示調節
機構及び液化窒素流量指示調節機構を制御する第２演算
器を設けて需給量の短期間の変化を検出制御し、かつ、
前記分岐酸素ガス流量がゼロ又はマイナス指示の信号の
とき、前記第２演算器は、前記第１演算器に修正制御信
号を出力し、第１演算器は、これに基づいて前記酸素需
要パターンの修正演算を行い、前記需給量の長期間変化
対応制御を行うことを特徴としている。
ため、本発明の需要変動対応型空気液化分離装置の制御
方法は、原料空気圧縮機，不純物精製器，主熱交換器，
複精留塔等を備え、原料空気を液化分離して酸素，窒素
等を採取する空気液化分離装置であって、前記原料空気
圧縮機，不純物精製器，主熱交換器を経た原料空気を前
記複精留塔に導入して液化精留を行い酸素，窒素を分離
する空気分離部と、前記複精留塔の主凝縮蒸発器の上部
から酸素ガスを導出し、前記主熱交換器を経て酸素圧縮
機で昇圧して需要先へ供給する酸素ガス供給経路と、該
酸素ガス供給経路に設けられた酸素ガス流量指示調節機
構，酸素ガスホルダー及び使用酸素ガス実流量検出指示
機構と、前記酸素ガスホルダーに設けられた圧力検出指
示機構と、前記酸素ガス供給経路の途中から分岐する酸
素ガス分岐経路と、該酸素ガス分岐経路に設けられた分
岐酸素ガス流量指示調節機構及び酸素・窒素熱交換器を
有する酸素ガス液化部と、該酸素ガス液化部で液化した
酸素を貯留する液化酸素貯槽と、該液化酸素貯槽に設け
られた液面検出機構と、該液化酸素貯槽から一定量の液
化酸素を前記空気分離部に導入する液化酸素導入経路
と、該空気分離部から前記液化酸素による導入寒冷相当
分又はそれ以下の液化窒素を定常的に導出する液化窒素
導出経路と、該液化窒素経路に設けられた液化窒素流量
指示調節機構と、該液化窒素を貯留する液化窒素貯槽
と、該液化窒素貯槽に設けられた液面検出機構と、該液
化窒素貯槽から液化窒素を導出して前記酸素ガス液化部
に導入し、気化した窒素ガスを導出する窒素導出経路と
を備えた需要変動対応型空気液化分離装置の制御方法に
おいて、入力された長期間の需要計画に基づく需要パタ
ーンの酸素ガス量が供給可能となるように空気液化分離
装置の各プロセス量及び酸素ガスの計画発生量を演算す
る第１演算器を設け、得られた演算結果信号を前記空気
分離部及び前記酸素ガス流量指示調節機構に出力するこ
とにより需給量の長期間の変化を制御するとともに、前
記第１演算器からの信号と、前記使用酸素ガス実流量検
出指示機構からの信号と、前記圧力検出指示機構からの
信号と、前記液化酸素貯槽及び液化窒素貯槽のそれぞれ
の液面検出機構からの信号と、前記分岐酸素ガス流量指
示調節機構からの信号と、前記液化窒素流量指示調節機
構からの信号とに基づいて、分岐酸素ガス流量指示調節
機構及び液化窒素流量指示調節機構を制御する第２演算
器を設けて需給量の短期間の変化を検出制御し、かつ、
前記分岐酸素ガス流量がゼロ又はマイナス指示の信号の
とき、前記第２演算器は、前記第１演算器に修正制御信
号を出力し、第１演算器は、これに基づいて前記酸素需
要パターンの修正演算を行い、前記需給量の長期間変化
対応制御を行うことを特徴としている。
【０００９】
【作 用】上記構成によれば、製品需要量の変化を短期
間の変化と長期間の変化に分類し、長期的な酸素ガス需
給量に対しては、第１演算器が空気分離部や酸素ガス流
量を制御して最適な条件での運転を行うようにし、短期
的な需要変動に対しては、第２演算器が酸素ガス分岐量
（液化量）を制御して空気分離部が最適な条件での運転
を継続できるようにする。
間の変化と長期間の変化に分類し、長期的な酸素ガス需
給量に対しては、第１演算器が空気分離部や酸素ガス流
量を制御して最適な条件での運転を行うようにし、短期
的な需要変動に対しては、第２演算器が酸素ガス分岐量
（液化量）を制御して空気分離部が最適な条件での運転
を継続できるようにする。
【００１０】これにより、空気分離部では常に最適な状
態での精留分離を行うことができ、分離効率，収率の低
下を防止することができる。
態での精留分離を行うことができ、分離効率，収率の低
下を防止することができる。
【００１１】そして、短期的な需要変動に対応するため
の制御が、その能力を超えたときは、第２演算器からの
信号で第１演算器が修正演算を行い、空気分離部等のプ
ロセス量を修正制御してこれに対応する。この修正制御
は、修正前のプロセス量に応じて自動的に行われ、かつ
速やかに行われるので、酸素ガス供給量に応じた最適な
運転状態に短時間で移行させることができる。
の制御が、その能力を超えたときは、第２演算器からの
信号で第１演算器が修正演算を行い、空気分離部等のプ
ロセス量を修正制御してこれに対応する。この修正制御
は、修正前のプロセス量に応じて自動的に行われ、かつ
速やかに行われるので、酸素ガス供給量に応じた最適な
運転状態に短時間で移行させることができる。
【００１２】したがって、酸素ガス供給量に応じて常に
最適な運転状態にすることができるので、製品酸素ガス
の原単位の低減が図れる。
最適な運転状態にすることができるので、製品酸素ガス
の原単位の低減が図れる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を、図１に示す一実施例に基づ
いて、さらに詳細に説明する。
いて、さらに詳細に説明する。
【００１４】図１は、本発明を適用した需要変動対応型
空気液化分離装置における需要変動対応部を示すもの
で、酸素ガスの需要変動対応に直接関係ない部分は省略
している。
空気液化分離装置における需要変動対応部を示すもの
で、酸素ガスの需要変動対応に直接関係ない部分は省略
している。
【００１５】即ち、空気分離部１は、周知のように、図
示しない原料空気圧縮機，不純物精製器，主熱交換器を
経て圧縮，精製，冷却された原料空気を液化精留分離す
る複精留塔を備えており、製品となる酸素ガスは、該複
精留塔の主凝縮蒸発器の上部から導出され、前記主熱交
換器を経て常温に温度回復した後、酸素圧縮機２で所定
の昇圧されて酸素ガス供給経路３から使用先に供給され
る。
示しない原料空気圧縮機，不純物精製器，主熱交換器を
経て圧縮，精製，冷却された原料空気を液化精留分離す
る複精留塔を備えており、製品となる酸素ガスは、該複
精留塔の主凝縮蒸発器の上部から導出され、前記主熱交
換器を経て常温に温度回復した後、酸素圧縮機２で所定
の昇圧されて酸素ガス供給経路３から使用先に供給され
る。
【００１６】供給する製品酸素ガスの需要変動に対応す
るための設備として、前記酸素ガス供給経路３には、流
量検出器４ａ，調節計４ｂ，調節弁４ｃからなる酸素ガ
ス流量指示調節機構４と、酸素ガスホルダー５と、流量
検出器６ａ，流量指示計６ｂからなる使用酸素ガス実流
量検出指示機構６とが設けられている。また、前記酸素
ガスホルダー５には、圧力検出器７ａ，圧力スイッチ７
ｂからなる圧力検出指示機構７が設けられている。
るための設備として、前記酸素ガス供給経路３には、流
量検出器４ａ，調節計４ｂ，調節弁４ｃからなる酸素ガ
ス流量指示調節機構４と、酸素ガスホルダー５と、流量
検出器６ａ，流量指示計６ｂからなる使用酸素ガス実流
量検出指示機構６とが設けられている。また、前記酸素
ガスホルダー５には、圧力検出器７ａ，圧力スイッチ７
ｂからなる圧力検出指示機構７が設けられている。
【００１７】さらに、前記酸素ガス供給経路３には、そ
の途中から分岐する酸素ガス分岐経路８が設けられてい
る。この酸素ガス分岐経路８には、流量検出器９ａ，調
節計９ｂ，調節弁９ｃからなる分岐酸素ガス流量指示調
節機構９と、酸素・窒素熱交換器を有する酸素ガス液化
部１０と、該酸素ガス液化部１０で液化した酸素を貯留
する液化酸素貯槽１１とが設けられ、該液化酸素貯槽１
１には、液面検知器１２ａ，液面スイッチ１２ｂからな
る液化酸素液面検出機構１２が設けられている。
の途中から分岐する酸素ガス分岐経路８が設けられてい
る。この酸素ガス分岐経路８には、流量検出器９ａ，調
節計９ｂ，調節弁９ｃからなる分岐酸素ガス流量指示調
節機構９と、酸素・窒素熱交換器を有する酸素ガス液化
部１０と、該酸素ガス液化部１０で液化した酸素を貯留
する液化酸素貯槽１１とが設けられ、該液化酸素貯槽１
１には、液面検知器１２ａ，液面スイッチ１２ｂからな
る液化酸素液面検出機構１２が設けられている。
【００１８】また、上記液化酸素貯槽１１には、一定量
の液化酸素を前記空気分離部１に導入する液化酸素導入
経路１３が設けられるとともに、該液化酸素による導入
寒冷相当分又はそれ以下の液化窒素を、空気分離部１か
らに定常的に導出する液化窒素導出経路１４と、導出し
た液化窒素を貯留するための液化窒素貯槽１５とが設け
られている。
の液化酸素を前記空気分離部１に導入する液化酸素導入
経路１３が設けられるとともに、該液化酸素による導入
寒冷相当分又はそれ以下の液化窒素を、空気分離部１か
らに定常的に導出する液化窒素導出経路１４と、導出し
た液化窒素を貯留するための液化窒素貯槽１５とが設け
られている。
【００１９】上記液化窒素導出経路１４には、流量検出
器１６ａ，調節計１６ｂ，調節弁１６ｃからなる液化窒
素流量指示調節機構１６が設けられ、液化窒素貯槽１５
には、液面検知器１７ａ，液面スイッチ１７ｂからなる
液化窒素液面検出機構１７が設けられている。さらに、
液化窒素貯槽１５には、該液化窒素貯槽１５から液化窒
素を導出して前記酸素ガス液化部１０に導入し、気化し
た窒素ガスを導出する窒素導出経路１８が設けられ、該
窒素導出経路１８には、流量検出器１９ａ，調節計１９
ｂ，調節弁１９ｃからなる窒素流量指示調節機構１９が
設けられている。
器１６ａ，調節計１６ｂ，調節弁１６ｃからなる液化窒
素流量指示調節機構１６が設けられ、液化窒素貯槽１５
には、液面検知器１７ａ，液面スイッチ１７ｂからなる
液化窒素液面検出機構１７が設けられている。さらに、
液化窒素貯槽１５には、該液化窒素貯槽１５から液化窒
素を導出して前記酸素ガス液化部１０に導入し、気化し
た窒素ガスを導出する窒素導出経路１８が設けられ、該
窒素導出経路１８には、流量検出器１９ａ，調節計１９
ｂ，調節弁１９ｃからなる窒素流量指示調節機構１９が
設けられている。
【００２０】そして、本発明では、需要計画等に基づく
長期間の需給バランス制御を行うための第１演算器２０
と、需要側のプロセス変動等に基づく短期間の需給バラ
ンス制御を行う第２演算器２１とを設け、両演算器２
０，２１と，前記酸素ガス流量指示調節機構４，使用酸
素ガス実流量検出指示機構６，圧力検出指示機構７，分
岐酸素ガス流量指示調節機構９，液化酸素液面検出機構
１２，液化窒素流量指示調節機構１６，液化窒素液面検
出機構１７，窒素流量指示調節機構１９とを結び付けて
各種制御を行うようにしている。
長期間の需給バランス制御を行うための第１演算器２０
と、需要側のプロセス変動等に基づく短期間の需給バラ
ンス制御を行う第２演算器２１とを設け、両演算器２
０，２１と，前記酸素ガス流量指示調節機構４，使用酸
素ガス実流量検出指示機構６，圧力検出指示機構７，分
岐酸素ガス流量指示調節機構９，液化酸素液面検出機構
１２，液化窒素流量指示調節機構１６，液化窒素液面検
出機構１７，窒素流量指示調節機構１９とを結び付けて
各種制御を行うようにしている。
【００２１】まず、第１演算器２０に、長期間の需要計
画に基づく酸素ガスの計画流量ＦＢが入力されると、第
１演算器２０は、入力された需要パターンの酸素ガス量
が供給可能となるように、空気分離部１の各プロセス量
及び空気分離部１から酸素ガス供給経路３導出する計画
酸素量を演算する。
画に基づく酸素ガスの計画流量ＦＢが入力されると、第
１演算器２０は、入力された需要パターンの酸素ガス量
が供給可能となるように、空気分離部１の各プロセス量
及び空気分離部１から酸素ガス供給経路３導出する計画
酸素量を演算する。
【００２２】続いて、第１演算器２０は、上記算出され
た空気分離部１の各プロセス量及び計画酸素量が上記演
算された酸素ガス計画発生量と同一になるように各プロ
セス量の設定値Ｐａ及び前記酸素ガス流量指示調節機構
４の設定値Ｆａを演算結果に合わせて変更するととも
に、この酸素ガス流量指示調節機構４の設定値Ｆａ（酸
素ガスの発生量）を第２演算器２１に出力する。
た空気分離部１の各プロセス量及び計画酸素量が上記演
算された酸素ガス計画発生量と同一になるように各プロ
セス量の設定値Ｐａ及び前記酸素ガス流量指示調節機構
４の設定値Ｆａを演算結果に合わせて変更するととも
に、この酸素ガス流量指示調節機構４の設定値Ｆａ（酸
素ガスの発生量）を第２演算器２１に出力する。
【００２３】なお、この時点では、酸素ガス液化部１０
で液化して液化酸素貯槽１１に流入する液化酸素量と、
該液化酸素貯槽１１から液化酸素導入経路１３を介して
空気分離部１に導入する液化酸素量とはバランスするよ
うに設定され、同様に、液化窒素貯槽１５においては、
酸素ガス液化部１０で前記分岐酸素ガスを液化せるため
に窒素導出経路１８に導出される液化窒素量と、空気分
離部１から液化窒素導出経路１４を介して液化窒素貯槽
１５に流入する液化窒素量とがバランスするように設定
される。
で液化して液化酸素貯槽１１に流入する液化酸素量と、
該液化酸素貯槽１１から液化酸素導入経路１３を介して
空気分離部１に導入する液化酸素量とはバランスするよ
うに設定され、同様に、液化窒素貯槽１５においては、
酸素ガス液化部１０で前記分岐酸素ガスを液化せるため
に窒素導出経路１８に導出される液化窒素量と、空気分
離部１から液化窒素導出経路１４を介して液化窒素貯槽
１５に流入する液化窒素量とがバランスするように設定
される。
【００２４】第２演算器２１では、上記酸素ガスの発生
量Ｆａの値を基に、前記酸素ガス液化部１０に流す分岐
酸素ガスの流量を演算し、これを前記分岐酸素ガス流量
指示調節機構９に設定値Ｆｃとして逐次計算しながら与
える。
量Ｆａの値を基に、前記酸素ガス液化部１０に流す分岐
酸素ガスの流量を演算し、これを前記分岐酸素ガス流量
指示調節機構９に設定値Ｆｃとして逐次計算しながら与
える。
【００２５】装置から供給する酸素ガス量と、使用先で
消費される酸素ガス量の需給バランスの差は、周知のよ
うに、酸素ガス供給経路３の圧力変化で捉えることがで
きる。即ち、消費量が供給量よりも多い場合は、酸素ガ
ス供給経路３の圧力が下降し、消費量が供給量よりも少
ない場合は、酸素ガス供給経路３の圧力が上昇する。
消費される酸素ガス量の需給バランスの差は、周知のよ
うに、酸素ガス供給経路３の圧力変化で捉えることがで
きる。即ち、消費量が供給量よりも多い場合は、酸素ガ
ス供給経路３の圧力が下降し、消費量が供給量よりも少
ない場合は、酸素ガス供給経路３の圧力が上昇する。
【００２６】したがって、需給バランスの変化は、前記
酸素ガスホルダー５に設けた圧力検出指示機構７により
検出され、圧力スイッチ７ｂからは、酸素ガスホルダー
５内の圧力が設定値以上（Ｈ）又は設定値以下（Ｌ）の
信号が第２演算器２１に出力される。
酸素ガスホルダー５に設けた圧力検出指示機構７により
検出され、圧力スイッチ７ｂからは、酸素ガスホルダー
５内の圧力が設定値以上（Ｈ）又は設定値以下（Ｌ）の
信号が第２演算器２１に出力される。
【００２７】第２演算器２１は、上記圧力スイッチ７ｂ
からの信号を受けると、信号を受けた時点から一定時間
（Ｔ１）前までの使用酸素ガス流量の平均値（ｆｂ）
を、前記使用酸素ガス実流量検出指示機構６からの流量
信号Ｆｂを積算しておいた値から計算し、その結果を基
に、 分岐酸素ガス流量Ｆｃ＝酸素ガス発生量Ｆａ−使用酸素
ガス流量平均値ｆｂ となるように分岐酸素ガス流量Ｆｃの設定値を修正演算
し、分岐酸素ガス流量指示調節機構９に出力して分岐酸
素ガス流量Ｆｃを制御するとともに、該分岐酸素ガスを
液化させるための窒素導出経路１８の液化窒素流量を、
液化窒素流量指示調節機構１９により制御する。これに
より、短期間の需給バランスの変動に対応した運転を行
うことができる。
からの信号を受けると、信号を受けた時点から一定時間
（Ｔ１）前までの使用酸素ガス流量の平均値（ｆｂ）
を、前記使用酸素ガス実流量検出指示機構６からの流量
信号Ｆｂを積算しておいた値から計算し、その結果を基
に、 分岐酸素ガス流量Ｆｃ＝酸素ガス発生量Ｆａ−使用酸素
ガス流量平均値ｆｂ となるように分岐酸素ガス流量Ｆｃの設定値を修正演算
し、分岐酸素ガス流量指示調節機構９に出力して分岐酸
素ガス流量Ｆｃを制御するとともに、該分岐酸素ガスを
液化させるための窒素導出経路１８の液化窒素流量を、
液化窒素流量指示調節機構１９により制御する。これに
より、短期間の需給バランスの変動に対応した運転を行
うことができる。
【００２８】このように、短期間の需給バランスの制御
は、 分岐酸素ガス流量Ｆｃ＝酸素ガス発生量Ｆａ−使用酸素
ガス流量Ｆｂ により成立する制御であるから、使用酸素ガス流量Ｆｂ
が酸素ガス発生量Ｆａより多くなると、分岐酸素ガス流
量Ｆｃがゼロ以下、マイナス指示になるため、上記のよ
うな分岐酸素ガス流量設定値Ｆｃを変更する制御を行え
なくなる。
は、 分岐酸素ガス流量Ｆｃ＝酸素ガス発生量Ｆａ−使用酸素
ガス流量Ｆｂ により成立する制御であるから、使用酸素ガス流量Ｆｂ
が酸素ガス発生量Ｆａより多くなると、分岐酸素ガス流
量Ｆｃがゼロ以下、マイナス指示になるため、上記のよ
うな分岐酸素ガス流量設定値Ｆｃを変更する制御を行え
なくなる。
【００２９】このため、第２演算器２１は、分岐酸素ガ
ス流量Ｆｃの設定値の演算結果がゼロ又はマイナスとな
った場合は、自身での需給バランスの制御を中止し、第
１演算器２０に需要計画値を修正するよう信号Ｓｘを出
力する。
ス流量Ｆｃの設定値の演算結果がゼロ又はマイナスとな
った場合は、自身での需給バランスの制御を中止し、第
１演算器２０に需要計画値を修正するよう信号Ｓｘを出
力する。
【００３０】上記信号を受けた第１演算器２０は、該信
号を受けた時点から一定時間（Ｔ２）前までの使用酸素
ガス流量Ｆｂの平均値（ΣＦｂ／Ｔ２）を算出し、その
計算結果を基に、需要計画に基づく計画酸素ガスの計画
発生量と実際の酸素ガスの消費量の差分を演算し、さら
にこの差分を基に需要パターンを一時的に修正する。
号を受けた時点から一定時間（Ｔ２）前までの使用酸素
ガス流量Ｆｂの平均値（ΣＦｂ／Ｔ２）を算出し、その
計算結果を基に、需要計画に基づく計画酸素ガスの計画
発生量と実際の酸素ガスの消費量の差分を演算し、さら
にこの差分を基に需要パターンを一時的に修正する。
【００３１】また、第１演算器２０は、前記初期設定時
と同様に、修正された需要パターンに基づく酸素ガス量
が供給可能となるように、空気分離部１の各プロセス量
Ｐａ及び酸素ガス流量指示調節機構４の設定値Ｆａを演
算し、各機器に出力する。
と同様に、修正された需要パターンに基づく酸素ガス量
が供給可能となるように、空気分離部１の各プロセス量
Ｐａ及び酸素ガス流量指示調節機構４の設定値Ｆａを演
算し、各機器に出力する。
【００３２】これにより、第２演算器２１は、上記第１
演算器２０から受けた修正値に応じて前記同様の短期間
の需給バランスの制御を行う。
演算器２０から受けた修正値に応じて前記同様の短期間
の需給バランスの制御を行う。
【００３３】これ同時に、第１演算器２０は、一定時間
（Ｔ３）内の実使用酸素ガス（ΣＦｂ／Ｔ３）の監視を
始め、該流量が当初の計画が継続していたと想定した場
合の酸素ガスの計画発生量の合計値と一致した時点で、
需要計画を初期の需要パターンに復帰再設定し、長期間
の需給バランス制御及び短期間のバランス制御を再度開
始する。
（Ｔ３）内の実使用酸素ガス（ΣＦｂ／Ｔ３）の監視を
始め、該流量が当初の計画が継続していたと想定した場
合の酸素ガスの計画発生量の合計値と一致した時点で、
需要計画を初期の需要パターンに復帰再設定し、長期間
の需給バランス制御及び短期間のバランス制御を再度開
始する。
【００３４】さらに、第１演算器２０では、上記需要計
画値の修正制御を行った時点から初期の需要パターンに
戻すまでの間の酸素ガス発生量（ΣＦａ' ）と、初期の
需要パターンに基づく酸素ガスの発生量（ΣＦａ''）と
の差を演算し、この差分を次のパターン変更以降の時間
に平均的に案分するなどの方法により、全体の操業バラ
ンスを保つように、酸素ガスの需要パターンを修正す
る。
画値の修正制御を行った時点から初期の需要パターンに
戻すまでの間の酸素ガス発生量（ΣＦａ' ）と、初期の
需要パターンに基づく酸素ガスの発生量（ΣＦａ''）と
の差を演算し、この差分を次のパターン変更以降の時間
に平均的に案分するなどの方法により、全体の操業バラ
ンスを保つように、酸素ガスの需要パターンを修正す
る。
【００３５】また、前記短期間の需給バランスの制御能
力は、前記分岐酸素ガス流量Ｆｃの他に、酸素ガス液化
部１０の能力、即ち液化酸素貯槽１１及び液化窒素貯槽
１５の貯液能力によって制限される。
力は、前記分岐酸素ガス流量Ｆｃの他に、酸素ガス液化
部１０の能力、即ち液化酸素貯槽１１及び液化窒素貯槽
１５の貯液能力によって制限される。
【００３６】例えば、短期的に需要量が増加すると、第
２演算器２１は、分岐酸素ガス量を減らすことによって
製品酸素ガスの供給量を増加させる制御を行うが、液化
酸素貯槽１１から空気分離部１に導入する液化酸素量及
び空気分離部１から抜出して液化窒素貯槽１５に導入す
る液化窒素量は、前記第１演算器２０における計画流量
に応じて一定に制御されているため、この状態では液化
酸素貯槽１１内の液化酸素の液面は次第に低下し、液化
窒素貯槽１５内の液化窒素の液面は次第に上昇してい
く。したがって、このモードが長く続くと、貯槽内が空
あるいは満杯の状態になってしまう。
２演算器２１は、分岐酸素ガス量を減らすことによって
製品酸素ガスの供給量を増加させる制御を行うが、液化
酸素貯槽１１から空気分離部１に導入する液化酸素量及
び空気分離部１から抜出して液化窒素貯槽１５に導入す
る液化窒素量は、前記第１演算器２０における計画流量
に応じて一定に制御されているため、この状態では液化
酸素貯槽１１内の液化酸素の液面は次第に低下し、液化
窒素貯槽１５内の液化窒素の液面は次第に上昇してい
く。したがって、このモードが長く続くと、貯槽内が空
あるいは満杯の状態になってしまう。
【００３７】したがって、両貯槽１１，１５に設けた液
化酸素液面検出機構１２及び液化窒素液面検出機構１７
により、それぞれの貯液量の上限（Ｈ），下限（Ｌ）を
検出し、これが検出されたら前記第２演算器２１による
短期間のバランス制御を中止するとともに、貯液量を所
定範囲内に回復させるための運転を行うようにする。
化酸素液面検出機構１２及び液化窒素液面検出機構１７
により、それぞれの貯液量の上限（Ｈ），下限（Ｌ）を
検出し、これが検出されたら前記第２演算器２１による
短期間のバランス制御を中止するとともに、貯液量を所
定範囲内に回復させるための運転を行うようにする。
【００３８】この貯液量を増減させる運転は、前記第１
演算器２０により行われ、例えば液化酸素量が下限の場
合は、分離装置の酸素ガス計画発生量に対して最大量を
設定するとともに、酸素ガス液化部１０に分岐する分岐
酸素ガスも前記酸素ガス計画発生量に対する最大量に設
定して貯液量を増すようにする。また、逆の場合は、共
に最少量を設定して液面を下げるようにする。
演算器２０により行われ、例えば液化酸素量が下限の場
合は、分離装置の酸素ガス計画発生量に対して最大量を
設定するとともに、酸素ガス液化部１０に分岐する分岐
酸素ガスも前記酸素ガス計画発生量に対する最大量に設
定して貯液量を増すようにする。また、逆の場合は、共
に最少量を設定して液面を下げるようにする。
【００３９】液化窒素貯槽１５内の液面は、上記分岐酸
素ガスの液化量に対応しており、分岐酸素ガス量を増加
させれば、液化窒素貯槽１５から抜出す液化窒素量が増
加し、液面が低下するので、液化窒素の液面に応じて上
記同様の分岐酸素ガスの流量制御を行うことにより、液
化窒素貯槽１５内の液化窒素の液面も所定範囲内に回復
させることができる。
素ガスの液化量に対応しており、分岐酸素ガス量を増加
させれば、液化窒素貯槽１５から抜出す液化窒素量が増
加し、液面が低下するので、液化窒素の液面に応じて上
記同様の分岐酸素ガスの流量制御を行うことにより、液
化窒素貯槽１５内の液化窒素の液面も所定範囲内に回復
させることができる。
【００４０】このように、第１演算器２０は、入力され
た長期間の需要パターンに基づいて、空気分離部１の各
プロセス量及び酸素ガス発生量を調節し、酸素ガス需要
に応じた最適な状態で装置の運転を行うようにし、同時
に第２演算器２１で短期間の需要変動に伴う需給バラン
スの変化を捉えて、酸素ガスの液化量（分岐酸素ガス
量）の増減により空気分離部１に影響を与えずに必要量
の酸素ガスを供給するようにするとともに、第２演算器
２１での制御が行えなくなったとき、即ち、分岐酸素ガ
ス量の設定値がゼロ又はマイナスのとき、あるいは貯槽
内の液面が上限又は下限になったときには、第２演算器
２１から第１演算器２０に計画流量を変更させる信号
（Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ）を出力し、第１演算器２０におい
て各部の状態に応じて一時的に計画流量を修正すること
により、両演算器２０，２１で、その時の計画流量及び
運転状態に応じた最適な運転を行うことができる。
た長期間の需要パターンに基づいて、空気分離部１の各
プロセス量及び酸素ガス発生量を調節し、酸素ガス需要
に応じた最適な状態で装置の運転を行うようにし、同時
に第２演算器２１で短期間の需要変動に伴う需給バラン
スの変化を捉えて、酸素ガスの液化量（分岐酸素ガス
量）の増減により空気分離部１に影響を与えずに必要量
の酸素ガスを供給するようにするとともに、第２演算器
２１での制御が行えなくなったとき、即ち、分岐酸素ガ
ス量の設定値がゼロ又はマイナスのとき、あるいは貯槽
内の液面が上限又は下限になったときには、第２演算器
２１から第１演算器２０に計画流量を変更させる信号
（Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ）を出力し、第１演算器２０におい
て各部の状態に応じて一時的に計画流量を修正すること
により、両演算器２０，２１で、その時の計画流量及び
運転状態に応じた最適な運転を行うことができる。
【００４１】即ち、長期間の需要パターンと短期間の需
要変動に伴う需給バランスの調整とを、実際の酸素ガス
供給量に基づいて行い、短期間の需給バランス調整が不
可能になったときに、長期間の需要パターンにおける計
画流量を一時的に修正し、供給量が計画値になったとき
に復帰させることにより、長期間，短期間の需給バラン
スの制御を個別に行う場合に比べて、より効率的な運転
が可能となる。また、上記制御をその時の装置の状態に
応じて演算器で自動的に行うことにより、常に最適な調
整運転を速やかに行うことが可能になる。
要変動に伴う需給バランスの調整とを、実際の酸素ガス
供給量に基づいて行い、短期間の需給バランス調整が不
可能になったときに、長期間の需要パターンにおける計
画流量を一時的に修正し、供給量が計画値になったとき
に復帰させることにより、長期間，短期間の需給バラン
スの制御を個別に行う場合に比べて、より効率的な運転
が可能となる。また、上記制御をその時の装置の状態に
応じて演算器で自動的に行うことにより、常に最適な調
整運転を速やかに行うことが可能になる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の制御方法
は、長期間の需要パターンに基づく変化を第１演算器で
制御し、短期間の需要変動に対しては第２演算器で制御
するように構成するとともに、第２演算器での制御が不
可能になったときには、第１演算器で長期パターンの計
画値を一時的に修正して、これに対処するようにしたか
ら、空気分離部を常に最適な状態で運転することがで
き、しかも調節制御を短時間で行え、運転員の個人差も
生じないので、需要量に見合う製品酸素ガスを低コスト
で製造することができる。
は、長期間の需要パターンに基づく変化を第１演算器で
制御し、短期間の需要変動に対しては第２演算器で制御
するように構成するとともに、第２演算器での制御が不
可能になったときには、第１演算器で長期パターンの計
画値を一時的に修正して、これに対処するようにしたか
ら、空気分離部を常に最適な状態で運転することがで
き、しかも調節制御を短時間で行え、運転員の個人差も
生じないので、需要量に見合う製品酸素ガスを低コスト
で製造することができる。
【図１】本発明方法を適用した空気液化分離装置の一例
を示す要部の系統図である。
を示す要部の系統図である。
１…空気分離部 ２…酸素圧縮機 ３…酸素ガ
ス供給経路 ４…酸素ガス流量指示調節機構 ５…酸素ガスホル
ダー ６…使用酸素ガス実流量検出指示機構 ７…圧力検
出指示機構 ８…酸素ガス分岐経路 ９…分岐酸素ガス流量指示
調節機構 １０…酸素ガス液化部 １１…液化酸素貯槽 １２
…液化酸素液面検出機構 １３…液化酸素導入経路 １４…液化窒素導出経路
１５…液化窒素貯槽 １６…液化窒素流量指示調節機構 １７…液化窒素
液面検出機構 １８…窒素導出経路 １９…窒素流量指示調節機構
２０…第１演算器 ２１…第２演算器
ス供給経路 ４…酸素ガス流量指示調節機構 ５…酸素ガスホル
ダー ６…使用酸素ガス実流量検出指示機構 ７…圧力検
出指示機構 ８…酸素ガス分岐経路 ９…分岐酸素ガス流量指示
調節機構 １０…酸素ガス液化部 １１…液化酸素貯槽 １２
…液化酸素液面検出機構 １３…液化酸素導入経路 １４…液化窒素導出経路
１５…液化窒素貯槽 １６…液化窒素流量指示調節機構 １７…液化窒素
液面検出機構 １８…窒素導出経路 １９…窒素流量指示調節機構
２０…第１演算器 ２１…第２演算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楠 光裕 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社 千葉製鉄所内 (72)発明者 石井 孝光 神奈川県川崎市川崎区小島町６−２ 日 本酸素株式会社内 (72)発明者 国見 忠 神奈川県川崎市川崎区小島町６−２ 日 本酸素株式会社内 (72)発明者 高橋 斉之 神奈川県川崎市川崎区小島町６−２ 日 本酸素株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−34061（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−76380（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−282182（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−67983（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−63490（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−231380（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 原料空気圧縮機，不純物精製器，主熱交
換器，複精留塔等を備え、原料空気を液化分離して酸
素，窒素等を採取する空気液化分離装置であって、前記
原料空気圧縮機，不純物精製器，主熱交換器を経た原料
空気を前記複精留塔に導入して液化精留を行い酸素，窒
素を分離する空気分離部と、前記複精留塔の主凝縮蒸発
器の上部から酸素ガスを導出し、前記主熱交換器を経て
酸素圧縮機で昇圧して需要先へ供給する酸素ガス供給経
路と、該酸素ガス供給経路に設けられた酸素ガス流量指
示調節機構，酸素ガスホルダー及び使用酸素ガス実流量
検出指示機構と、前記酸素ガスホルダーに設けられた圧
力検出指示機構と、前記酸素ガス供給経路の途中から分
岐する酸素ガス分岐経路と、該酸素ガス分岐経路に設け
られた分岐酸素ガス流量指示調節機構及び酸素・窒素熱
交換器を有する酸素ガス液化部と、該酸素ガス液化部で
液化した酸素を貯留する液化酸素貯槽と、該液化酸素貯
槽に設けられた液面検出機構と、該液化酸素貯槽から一
定量の液化酸素を前記空気分離部に導入する液化酸素導
入経路と、該空気分離部から前記液化酸素による導入寒
冷相当分又はそれ以下の液化窒素を定常的に導出する液
化窒素導出経路と、該液化窒素経路に設けられた液化窒
素流量指示調節機構と、該液化窒素を貯留する液化窒素
貯槽と、該液化窒素貯槽に設けられた液面検出機構と、
該液化窒素貯槽から液化窒素を導出して前記酸素ガス液
化部に導入し、気化した窒素ガスを導出する窒素導出経
路とを備えた需要変動対応型空気液化分離装置の制御方
法において、入力された長期間の需要計画に基づく需要
パターンの酸素ガス量が供給可能となるように空気液化
分離装置の各プロセス量及び酸素ガスの計画発生量を演
算する第１演算器を設け、得られた演算結果信号を前記
空気分離部及び前記酸素ガス流量指示調節機構に出力す
ることにより需給量の長期間の変化を制御するととも
に、前記第１演算器からの信号と、前記使用酸素ガス実
流量検出指示機構からの信号と、前記圧力検出指示機構
からの信号と、前記液化酸素貯槽及び液化窒素貯槽のそ
れぞれの液面検出機構からの信号と、前記分岐酸素ガス
流量指示調節機構からの信号と、前記液化窒素流量指示
調節機構からの信号とに基づいて、分岐酸素ガス流量指
示調節機構及び液化窒素流量指示調節機構を制御する第
２演算器を設けて需給量の短期間の変化を検出制御し、
かつ、前記分岐酸素ガス流量がゼロ又はマイナス指示の
信号のとき、前記第２演算器は、前記第１演算器に修正
制御信号を出力し、第１演算器は、これに基づいて前記
酸素需要パターンの修正演算を行い、前記需給量の長期
間変化対応制御を行うことを特徴とする需要変動対応型
空気液化分離装置の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5018616A JP2726970B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 需要変動対応型空気液化分離装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5018616A JP2726970B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 需要変動対応型空気液化分離装置の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06229667A JPH06229667A (ja) | 1994-08-19 |
| JP2726970B2 true JP2726970B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=11976561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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