JP4426491B2 - シールガスあるいは計装空気の供給方法および供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気液化分離装置等の各種装置の運転時において、自給空気とバックアップガスを切り替えて、シールガスあるいは計装空気として該装置に供給するにあたり、バックアップガス供給源を自給空気で汚染せずに供給する方法および装置に関する。

空気液化分離装置等の各種装置の運転時に、シールガスあるいは計装空気を該装置に供給するにあたって、従来は、該装置運転時に発生する原料乾燥空気等を自給空気として、シールガスあるいは計装空気に用いている。
また、自給空気の供給が何らかの理由で停止してしまった場合、あるいは供給圧力が低下してしまった場合のバックアップ用として、この自給空気とは別に、製品ガスをバックアップガスとして供給できるように設計されている。
すなわち、これら装置では、通常、シールガスあるいは計装空気の供給系統として、自給空気用およびバックアップガス用の二つの系統を備えており、自給空気およびバックアップガスの供給圧力にしたがって、これら二系統を切り替えて供給を行っている。

図３に、従来のシールガスあるいは計装空気の供給系統に関する概略系統図を示す。
符号１は、自給空気を供給する経路であり、符号２は、バックアップガスを供給する経路であって、これらは、接続点６において合流し、この接続点６から下流はシールガス用経路３となって、供給先の装置に接続されている。すなわち、シールガス用経路３は、自給空気およびバックアップガス共通の経路であり、これらの経路を通じて、シールガスあるいは計装空気が装置に供給されるようにされている。

自給空気用経路１の接続点６よりも上流側には、ガスの逆流を防止する第一逆止弁４が設けられている。また、バックアップガス用経路２の接続点６よりも上流側には、ガスの逆流を防止する第二逆止弁５が設けられている。
一方、自給空気用経路１の上流端は、空気液化分離装置（図示略）に接続されており、自給空気として、この空気液化分離装置の原料乾燥空気を用いるようにされている。
また、バックアップガス用経路２の上流端は、Ｎ_２ガス供給設備（図示略）に接続されており、バックアップガスとして、Ｎ_２の製品ガスを用いるようにされている。

装置の通常運転中には、自給空気用経路１およびシールガス用経路３を通じて、自給空気が自動的に該装置に供給されるように構成されている。しかし何らかの理由により自給空気の供給が停止した場合、あるいは、自給空気の供給圧力がシールガスあるいは計装空気として必要な圧力よりも低い場合には、自給空気に代わってバックアップガスが、バックアップガス用経路２およびシールガス用経路３を通じて、速やかに供給されるように構成されている。

この自給空気とバックアップガスの供給の切り替えは、自給空気とバックアップガスの圧力差を利用して、前記二つの逆止弁を用いて制御されている。
すなわち、装置の通常運転時は、バックアップガスの供給圧力を、自給空気の供給圧力よりも低く設定しておくことで、自給空気がシールガスあるいは計装空気として装置に供給される。この時、自給空気の一部は、接続点６からバックアップガス用経路２に入るが、第二逆止弁５によってこの弁よりも下流側で堰き止められるため、Ｎ_２ガス供給設備中への自給空気の混入による製品Ｎ_２ガスの汚染が防止される。

一方、自給空気の供給が停止した場合、あるいは、自給空気の供給圧力がバックアップガスの供給圧力を下回った場合は、バックアップガスがシールガスあるいは計装空気として装置に供給される。この時、バックアップガスの一部は、接続点６から自給空気用経路１に入るが、第一逆止弁４によってこの弁よりも下流側で堰き止められるため、自給空気の供給源へのバックアップガスの混入が防止される。
なお、バックアップガスの供給圧力は、シールガスあるいは計装空気として必要な圧力よりも高く設定しておく必要がある。

また、特許文献１では、空気液化分離装置、空気精製装置およびバックアップ装置とを有機的に連結した例が開示されている。この空気精製装置は、ユーティリティ用として、水分を除去した圧縮精製空気を発生させる。特許文献１では、空気液化分離装置で精製した原料空気の一部を、空気精製装置のバックアップ用として使用している。空気精製装置の下流側に、空気液化分離装置の原料空気ラインから分岐した配管が接続され、空気精製装置が何らかの原因で停止した場合などに、精製空気を供給できるようになっている。前記配管には逆止弁が設けられており、二酸化炭素が除去されていない精製空気が、空気液化分離装置内へ逆流することを防止している。
特開平１１−２２１４２０号公報

しかし、このような従来の供給系統においては、自給空気をシールガスあるいは計装空気として供給中に、第二逆止弁５に異常が発生して自給空気の漏れが生じると、Ｎ_２ガス供給設備等のバックアップガス供給源に自給空気が混入して、バックアップガス供給源が汚染され、製品ガスの純度低下を招く可能性がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、シールガスあるいは計装空気として、自給空気およびバックアップガスを切り替えて供給するにあたり、バックアップガス用経路中に設けられた逆止弁に漏れが生じても、自給空気のバックアップガス供給源への混入を確実に防止する方法および装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、
請求項１に記載の発明は、上流端に自給空気供給源が接続され、上流から下流へ向けて圧力監視装置および逆止弁が順次設けられた自給空気用経路と、上流端にバックアップガス供給源が接続され、上流から下流へ向けて、経路切り替え手段および逆止弁が順次設けられたバックアップガス用経路とを、それぞれの下流端において接続し、この接続点よりシールガス用経路を延ばして、該経路を通じて、自給空気とバックアップガスのいずれかを、シールガスあるいは計装空気として供給する方法であって、前記圧力監視装置の計測値が特定値よりも小さい場合は、バックアップガス用経路の上流と下流が通じるように前記経路切り替え手段を切り替えて、バックアップガスを供給し、前記圧力監視装置の計測値が特定値よりも大きい場合は、バックアップガス用経路のうち、前記経路切り替え手段より下流の部分が外気へ通じるように、該経路切り替え手段を切り替えて、自給空気を供給し、自給空気の、バックアップガス供給源への混入を防止することを特徴とするシールガスあるいは計装空気の供給方法である。

請求項２に記載の発明は、前記経路切り替え手段として、前記圧力監視装置の計測値に基づいて自動的に切り替わる切換三方弁を設けたことを特徴とする請求項１に記載のシールガス及び計装空気の供給方法である。

請求項３に記載の発明は、前記経路切り替え手段として、前記圧力監視装置の計測値に基づいて自動的に連動して切り替わる二つ以上の切換二方弁を設けたことを特徴とする請求項１に記載のシールガス及び計装空気の供給方法である。

請求項４に記載の発明は、上流から下流へ向けて、圧力監視装置および逆止弁が順次設けられた自給空気用経路と、上流から下流へ向けて、経路切り替え手段および逆止弁が順次設けられ、下流端が前記自給空気用経路の下流端と接続されたバックアップガス用経路と、これら経路の接続点に、上流端が接続されたシールガス用経路と、を備え、前記経路切り替え手段が、前記圧力監視装置の計測値が特定値よりも小さい場合に、前記バックアップガス用経路の上流と下流とが通じるようにガスの流路を自動的に切り替え、前記圧力監視装置の計測値が特定値よりも大きい場合に、前記バックアップガス用経路のうち、当該経路切り替え手段より下流の部分が外気へ通じるようにガスの流路を自動的に切り替えることを特徴とするシールガスあるいは計装空気の供給装置である。

請求項５に記載の発明は、前記経路切り替え手段が、切換三方弁であることを特徴とする請求項４に記載のシールガス及び計装空気の供給装置である。

請求項６に記載の発明は、前記経路切り替え手段が、二つ以上の切換二方弁からなることを特徴とする請求項４に記載のシールガス及び計装空気の供給装置である。

本発明によれば、シールガスあるいは計装空気として、自給空気およびバックアップガスを切り替えて供給するにあたり、バックアップガス用経路中に設けられた逆止弁に漏れが生じても、自給空気のバックアップガス供給源への混入を、確実に防止することができる。

以下、本発明を詳しく説明するが、本発明は、ここに示す例に何ら限定されるものではない。
図１は、本発明の第一の実施形態を示す概略系統図である。
符号１は、自給空気用経路であり、この経路の上流端は、空気液化分離装置（図示略）に接続されており、自給空気としてこの空気液化分離装置の原料乾燥空気を用いるようにされている。
また、符号２は、バックアップガス用経路であり、この経路の上流端は、Ｎ_２ガス供給設備（図示略）に接続されており、バックアップガスとしてＮ_２の製品ガスを用いるようにされている。
自給空気用経路１とバックアップガス用経路２は、接続点６で合流し、接続点６より下流側では、シールガス用経路３となって、シールガスあるいは計装空気の供給先の装置（図示略）に接続されており、自給空気あるいはバックアップガスが供給されるようになっている。

一方、自給空気用経路１には、接続点６よりも上流側に、ガスの逆流を防止する第一逆止弁４が設けられている。
また、バックアップガス用経路２には、接続点６よりも上流側に、ガスの逆流を防止する第二逆止弁５が設けられている。

自給空気用経路１の、第一逆止弁４よりも上流側には、該経路１中を流れる自給空気の圧力を常時計測する圧力監視装置８が設けられている。
また、バックアップガス用経路２の、第二逆止弁５よりも上流側には、ガスの流れる経路を切り替える切り替え三方弁７が設けられ、この切り替え三方弁７は、配線９により圧力監視装置８と接続され、圧力監視装置８で計測された自給空気の圧力に基づいて、自動で弁の切り替えができるようにされている。さらに、切り替え三方弁７には、ガスを外部へ放出するための放出経路１０が接続されている。

装置運転中は、圧力監視装置８で自給空気の圧力を常時監視し、この圧力に基づいて、切り替え三方弁７を制御して、ガスの流路を自動的に切り替える。その具体的方法は以下の通りである。
すなわち、装置が停止中か、あるいは運転中であっても自給空気の圧力がシールガスまたは計装空気として必要な圧力よりも低い場合には、圧力監視装置８で計測した自給空気の供給圧力に基づいて、切り替え三方弁７を流路Ａ側が開となるように切り替える。これにより、バックアップガスがバックアップガス用経路２およびシールガス用経路３を通じて、シールガスあるいは計装空気として装置に供給されるようにする。
なお、シールガスまたは計装空気として必要な圧力は、接続する装置ごとに異なるため、装置の種類に応じて、その都度設定する。

前記の場合、装置が停止状態であるか運転中であるかによらず、バックアップガスの一部が、接続点６より自給空気用経路１に入るが、第一逆止弁４によってこの弁よりも下流側で堰き止められるため、自給空気の供給源へのバックアップガスの混入が防止される。

一方、自給空気の供給圧力が、シールガスまたは計装空気として必要な圧力よりも高い場合には、その圧力が上昇する過程で、バックアップガスの供給圧力よりも低い段階で、切り替え三方弁７を流路Ｂ側が開となるように切り替える。
この場合、バックアップガスは、切り替え三方弁７でこの弁よりも上流側で堰き止められ、自給空気のみが自給空気用経路１およびシールガス用経路３を通じて、シールガスまたは計装空気として装置に供給される。

この時、自給空気の一部は、接続点６よりバックアップガス用経路２に入るが、第二逆止弁５によってこの弁よりも下流側で堰き止められる。さらに、第二逆止弁５に異常が発生して自給空気の漏れが生じても、切り替え三方弁７が、漏れた自給空気を流路Ｂにしたがって放出経路１０を通じて外部へ放出するため、バックアップガス供給源の自給空気による汚染を確実に回避することができる。

切り替え三方弁７をＢ側が開となるように切り替えるタイミングは、前記の通り、自給空気の供給圧力が、バックアップガスの供給圧力よりも低く、かつシールガスまたは計装空気として必要な圧力よりも高い段階で確実に行う必要がある。
自給空気の供給圧力が、バックアップガスの供給圧力よりも高くなってしまうと、第二逆止弁５に漏れが生じている場合、流路Ａにしたがって切り替え三方弁７を通じて、自給空気がバックアップガス供給源に混入して、Ｎ_２の製品ガスを汚染してしまうからである。
この時の切り替え三方弁７の切り替えは、圧力監視装置８で計測した自給空気の圧力に基づいて自動で行う。

続いて図２は、本発明の第二の実施形態を示す概略系統図である。ここで示しているものは、第一の実施形態における切り替え三方弁７を、二つの切り換え二方弁で置き換えたものに相当する。したがって、第一の実施形態で用いているものと同じものについては、詳細な説明は省略する。

バックアップガス用経路２において、第二逆止弁５よりも上流側には、第一切り替え二方弁１１が設けられ、第一切り替え二方弁１１と第二逆止弁５との間に位置する第二接続点１５からは、放出経路１６が分岐しており、この放出経路１６には、第二切り替え二方弁１２が設けられ、ガスの外部への放出を調節できるようにされている。

また、第一切り替え二方弁１１は、配線１３により圧力監視装置８と接続され、第二切り替え二方弁１２は、配線１４により圧力監視装置８と接続されており、これら切り替え二方弁は、圧力監視装置８で計測された自給空気の圧力に基づいて、自動で連動して弁の切り替えができるようにされている。この時のガスの経路の切り替え方は、以下の通りである。

装置が停止中か、あるいは運転中でも自給空気の供給圧力がシールガスまたは計装空気として必要な圧力よりも低い場合には、圧力監視装置８で計測した自給空気の供給圧力に基づいて、第一切り替え二方弁１１を開、第二切り替え二方弁１２を閉となるように切り替える。これにより、バックアップガスがバックアップガス用経路２およびシールガス用経路３を通じて、シールガスあるいは計装空気として装置に供給されるようにする。

この場合、装置が停止状態であるか運転中であるかによらず、バックアップガスの一部が、接続点６より自給空気用経路１に入るが、第一逆止弁４によってこの弁よりも下流側で堰き止められるため、自給空気の供給源へのバックアップガスの混入が防止される。

一方、自給空気の供給圧力が、シールガスまたは計装空気として必要な圧力よりも高い場合には、その圧力が上昇する過程で、バックアップガスの供給圧力よりも低い段階で、第一切り替え二方弁１１を閉、第二切り替え二方弁１２を開となるように切り替える。
この場合、バックアップガスは、第一切り替え二方弁１１によってこの弁よりも上流側で堰き止められ、自給空気のみが自給空気用経路１およびシールガス用経路３を通じて、シールガスまたは計装空気として装置に供給される。

この時、自給空気の一部は、接続点６よりバックアップガス用経路２に入るが、第二逆止弁５によってこの弁よりも下流側で堰き止められる。さらに、第二逆止弁５に異常が発生して自給空気の漏れが生じても、この漏れた自給空気は、第一切り替え二方弁１１によってこの弁よりも下流側で堰き止められ、さらに、第二切り替え二方弁１２によって放出経路１６を通じて外部へ放出されるため、バックアップガス供給源の自給空気による汚染を確実に回避することができる。

前記二つの切り替え二方弁を切り替えるタイミングは、前記の通り、自給空気の供給圧力が、バックアップガスの供給圧力よりも低く、かつシールガスまたは計装空気として必要な圧力よりも高い段階で確実に行う必要がある。自給空気の供給圧力が、バックアップガスの供給圧力よりも高くなってしまうと、接続点６よりバックアップガス用経路２に入った自給空気は、第二逆止弁５によってこの弁よりも下流側で堰き止められるはずであるが、この時、第二逆止弁５に漏れが生じていると、漏れた自給空気が、第一切り替え二方弁１１を通じてバックアップガス供給源に混入し、Ｎ_２の製品ガスを汚染してしまうからである。

以上述べたように、本発明により、自給空気と製品ガスであるバックアップガスを、それぞれの圧力に基づいて自動的に切り替わる切り替え弁を通じて、シールガスあるいは計装空気として装置に供給することにより、バックアップガス供給源への自給空気の混入を防止し、製品ガスの汚染を確実に防止できる。
また本発明は、その実施にあたっては、大規模な設備化工事等も必要なく、小さなスペースを占有するだけで済むため、安価に施工でき、コスト面でも優れたものである。

空気液化分離装置をはじめとするガスを発生する各種装置で、かつシールガスあるいは計装空気を必要とする該装置に対して、安価かつ確実なバックアップガス供給源の汚染防止法を提供する。

本発明の第一の実施形態を示す概略系統図である。 本発明の第二の実施形態を示す概略系統図である。 従来法の実施形態の一例を示す概略系統図である。

符号の説明

１・・・自給空気用経路、 ２・・・バックアップガス用経路、 ３・・・シールガス用経路、 ４・・・第一逆止弁、 ５・・・第二逆止弁、 ６・・・接続点、 ７・・・切り替え三方弁、 ８・・・圧力監視装置、 ９・・・配線、 １０・・・放出経路

Claims (6)

1. 上流端に自給空気供給源が接続され、上流から下流へ向けて圧力監視装置および逆止弁が順次設けられた自給空気用経路と、
   上流端にバックアップガス供給源が接続され、上流から下流へ向けて、経路切り替え手段および逆止弁が順次設けられたバックアップガス用経路とを、それぞれの下流端において接続し、
   この接続点よりシールガス用経路を延ばして、該経路を通じて、自給空気とバックアップガスのいずれかを、シールガスあるいは計装空気として供給する方法であって、
   前記圧力監視装置の計測値が特定値よりも小さい場合は、バックアップガス用経路の上流と下流が通じるように前記経路切り替え手段を切り替えて、バックアップガスを供給し、
   前記圧力監視装置の計測値が特定値よりも大きい場合は、バックアップガス用経路のうち、前記経路切り替え手段より下流の部分が外気へ通じるように、該経路切り替え手段を切り替えて、自給空気を供給し、
   自給空気の、バックアップガス供給源への混入を防止することを特徴とするシールガスあるいは計装空気の供給方法。
2. 前記経路切り替え手段として、前記圧力監視装置の計測値に基づいて自動的に切り替わる切り替え三方弁を設けたことを特徴とする請求項１に記載のシールガスあるいは計装空気の供給方法。
3. 前記経路切り替え手段として、前記圧力監視装置の計測値に基づいて自動的に連動して切り替わる二つ以上の切り替え二方弁を設けたことを特徴とする請求項１に記載のシールガスあるいは計装空気の供給方法。
4. 上流から下流へ向けて、圧力監視装置および逆止弁が順次設けられた自給空気用経路と、
   上流から下流へ向けて、経路切り替え手段および逆止弁が順次設けられ、下流端が前記自給空気用経路の下流端と接続されたバックアップガス用経路と、
   これら経路の接続点に、上流端が接続されたシールガス用経路と、を備え、
   前記経路切り替え手段が、前記圧力監視装置の計測値が特定値よりも小さい場合に、前記バックアップガス用経路の上流と下流とが通じるようにガスの流路を自動的に切り替え、前記圧力監視装置の計測値が特定値よりも大きい場合に、前記バックアップガス用経路のうち、当該経路切り替え手段より下流の部分が外気へ通じるようにガスの流路を自動的に切り替えることを特徴とするシールガスあるいは計装空気の供給装置。
5. 前記経路切り替え手段が、切り替え三方弁であることを特徴とする請求項４に記載のシールガスあるいは計装空気の供給装置。
6. 前記経路切り替え手段が、二つ以上の切り替え二方弁からなることを特徴とする請求項４に記載のシールガスあるいは計装空気の供給装置。

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