JP5039861B1 - Product gas supply method and product gas supply system - Google Patents
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Abstract
【課題】PSA法で得られた製品ガスを圧縮して消費側に供給するにあたり、消費ガス量が変動しても、消費動力を抑制しつつ安定した消費ガス圧力にて製品ガスを供給するのに適した方法を提供する。
【解決手段】目的ガスを含む混合ガスからPSA法により目的ガスが富化された製品ガスを分離し、製品ガスを圧縮して第1の圧力にて供給する方法であって、PSAガス分離装置1にて混合ガスから製品ガスを分離するステップと、製品ガスを圧縮機2により圧縮するステップと、流量計5により圧縮機2を経た製品ガスの流量を測定するステップと、この流量測定値の変動に応じて、流量計5より上流側の流量計31において流量測定値以上である所定の流量設定値となるように圧縮機2を経た製品ガスの流量を調節するステップと、流量計5と流量計31との間における製品ガスの圧力を、上記第1の圧力より大きい第2の圧力に調節するステップと、を含む。
【選択図】図1When a product gas obtained by the PSA method is compressed and supplied to a consumer side, the product gas is supplied at a stable gas pressure while suppressing power consumption even if the amount of gas consumed fluctuates. To provide a suitable method.
A method of separating a product gas enriched in a target gas by a PSA method from a mixed gas containing the target gas, compressing the product gas, and supplying the product gas at a first pressure. The step of separating the product gas from the mixed gas at 1; the step of compressing the product gas by the compressor 2; the step of measuring the flow rate of the product gas through the compressor 2 by the flow meter 5; Adjusting the flow rate of the product gas that has passed through the compressor 2 so as to become a predetermined flow rate setting value that is equal to or higher than the flow rate measurement value in the flow meter 31 upstream of the flow meter 5 according to the fluctuation; Adjusting the pressure of the product gas to and from the flow meter 31 to a second pressure greater than the first pressure.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、圧力変動吸着式ガス分離法により、目的ガスおよび不要ガスを含む混合ガスから目的ガスが富化された製品ガスを分離し、消費側に所定の圧力にて供給するのに適した方法およびシステムに関する。 The present invention is suitable for separating a product gas enriched in a target gas from a mixed gas containing a target gas and unnecessary gas by a pressure fluctuation adsorption gas separation method and supplying the product gas to a consumer side at a predetermined pressure. It relates to a method and a system.
空気などの酸素および窒素を含む混合ガスから目的ガスとしての酸素、窒素を分離回収したり、シリコン結晶炉から高価なアルゴンを回収精製したり、水素含有ガスから水素を回収生成したり、バイオガスから燃料用のメタンを回収したり、二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を高純度で回収する方法として、圧力変動吸着式ガス分離法(PSA法)が知られている。例えばPSA法により得られる酸素が富化された酸素ガス(製品ガス)は、化学反応、電炉製鋼、ゴミ焼却、製紙、水処理施設での酸素曝気など、酸素を多量に消費する分野において使用されている。PSA法による酸素ガスの分離においては、例えば吸着剤が充填された少なくとも1つの吸着塔を有するPSAガス分離装置を用いて、吸着工程と、脱着工程とを含むサイクルが各吸着塔で繰り返し行われる。 Separating and recovering target oxygen and nitrogen from mixed gas containing oxygen and nitrogen such as air, recovering and purifying expensive argon from silicon crystal furnace, recovering and generating hydrogen from hydrogen-containing gas, biogas As a method for recovering methane for fuel from carbon dioxide or recovering carbon dioxide from carbon dioxide-containing gas with high purity, a pressure fluctuation adsorption gas separation method (PSA method) is known. For example, oxygen-enriched oxygen gas (product gas) obtained by the PSA method is used in fields that consume large amounts of oxygen, such as chemical reactions, electric furnace steelmaking, garbage incineration, papermaking, and oxygen aeration in water treatment facilities. ing. In the separation of oxygen gas by the PSA method, for example, a cycle including an adsorption step and a desorption step is repeatedly performed in each adsorption tower using a PSA gas separation apparatus having at least one adsorption tower filled with an adsorbent. .
例えば、PSA法により得られる酸素ガスを化学品製造用に使用する場合、酸素ガスの圧力が化学反応に影響を与えるので、安定した消費ガス圧力に維持して酸素ガスを供給することが求められる。また、化学品製造に際して使用される酸素ガスの圧力としては、通常、数百kPa(ゲージ圧)以上の高い圧力を必要とするので、PSA法により分離された酸素ガスをブロアや圧縮機(圧縮手段)により圧縮したうえで消費側に供給している。その一方、化学反応における酸素ガスの消費量(消費ガス量)は常に一定ではなく、変動しうる。 For example, when oxygen gas obtained by the PSA method is used for chemical production, the pressure of the oxygen gas affects the chemical reaction. Therefore, it is required to supply the oxygen gas while maintaining a stable consumption gas pressure. . In addition, since the pressure of oxygen gas used in the manufacture of chemical products usually requires a high pressure of several hundred kPa (gauge pressure) or higher, oxygen gas separated by the PSA method is blown or compressed (compressed). After being compressed by means), it is supplied to the consumer side. On the other hand, the oxygen gas consumption (consumption gas amount) in the chemical reaction is not always constant and may vary.
酸素ガスの消費量(消費ガス量)が変動すると、酸素ガスの供給量(圧縮機から送り出されるガス量)の調節だけを行っても、ガスの流れ差圧が変化するので、消費ガス圧力を一定に維持することができない。すなわち、消費ガス量が増加した場合、配管内の流れ差圧が大きくなるので、圧縮機(圧縮手段)を経た酸素ガスの圧力(供給ガス圧力)が一定のままでは消費ガス圧力が降下する。一方、消費ガス量が減少した場合、流れ差圧が小さくなるので、圧縮機(圧縮手段)を経た酸素ガスの圧力(供給ガス圧力)が一定のままでは消費ガス圧力が上昇する。このため、消費ガス量の変動にかかわらず消費ガス圧力を一定に維持するには、酸素ガスの供給量(供給ガス量)を調節するとともに、消費ガス量に見合った供給ガス圧力に調節することが必要である。 If the oxygen gas consumption (gas consumption) fluctuates, the gas flow differential pressure will change even if only the oxygen gas supply (gas delivered from the compressor) is adjusted. It cannot be kept constant. That is, when the amount of consumed gas increases, the flow differential pressure in the pipe increases, so that the consumed gas pressure drops while the pressure of oxygen gas (supply gas pressure) passing through the compressor (compression means) remains constant. On the other hand, when the amount of consumed gas decreases, the flow differential pressure decreases, so that the consumed gas pressure increases if the pressure of oxygen gas (supply gas pressure) that has passed through the compressor (compression means) remains constant. For this reason, in order to maintain the consumption gas pressure constant regardless of fluctuations in the consumption gas amount, the oxygen gas supply amount (supply gas amount) must be adjusted, and the supply gas pressure must be adjusted to match the consumption gas amount. is required.
特許文献1には、あらかじめ入力設定された酸素ガスの消費量(消費ガス量)の変動に応じて、PSAガス分離装置において実行するサイクルの切り替えタイミングを変更して酸素ガスの発生量を調節するとともに、分離された酸素ガスを圧縮するためのブロアの回転数を制御することにより、酸素ガスの供給量と供給ガス圧力を調節する方法が示されている。しかしながら、この方法では、事前に消費ガス量を想定して入力しておく必要がある。また、その消費ガス量の設定値に応じてブロアの回転数を調節する必要があることから、消費ガス量が随意に変動した場合においては、消費ガス圧力の調節に対応することができなかった。 In Patent Document 1, the generation amount of oxygen gas is adjusted by changing the switching timing of the cycle executed in the PSA gas separation device in accordance with the fluctuation of the consumption amount (consumption gas amount) of oxygen gas input and set in advance. A method for adjusting the supply amount and supply gas pressure of oxygen gas by controlling the rotational speed of a blower for compressing the separated oxygen gas is also shown. However, in this method, it is necessary to input the gas consumption amount in advance. Moreover, since it is necessary to adjust the rotation speed of the blower according to the set value of the consumed gas amount, when the consumed gas amount fluctuates arbitrarily, it was not possible to cope with the adjustment of the consumed gas pressure. .
このような問題を解消するために、圧縮機等の下流側にバッファタンクを設け、更にバッファタンクの出口部に圧力調整弁を設置するといった対策が講じられる場合がある。バッファタンクを設ける場合、バッファタンクにより酸素ガス(製品ガス)を貯蔵しながら消費ガス量の変動を吸収し、消費ガス量が増加または減少しても、消費ガス圧力が常に一定になるように調節していた。しかしながら、この場合、消費ガス量が減少すると、ブロアや圧縮機を経た製品ガスの供給ガス圧力が、消費ガス圧力よりもはるかに高い圧力まで引き上げられることになり、圧縮機等の消費動力が過大となっていた。 In order to solve such a problem, a countermeasure may be taken such that a buffer tank is provided on the downstream side of the compressor or the like, and a pressure adjusting valve is further installed at the outlet of the buffer tank. When a buffer tank is installed, oxygen gas (product gas) is stored in the buffer tank to absorb fluctuations in the amount of gas consumed, and even if the amount of gas consumed increases or decreases, the gas pressure is adjusted so that it is always constant. Was. However, in this case, if the amount of gas consumed decreases, the supply gas pressure of the product gas that has passed through the blower or compressor will be raised to a pressure that is much higher than the consumption gas pressure, resulting in excessive consumption power of the compressor or the like. It was.
本発明は、このような事情の下で考え出されたものであって、PSA法で得られた製品ガスを圧縮して消費側に供給するにあたり、消費ガス量が変動しても、消費動力を抑制しつつ安定した消費ガス圧力にて製品ガスを供給するのに適した方法およびシステムを提供することを課題としている。 The present invention has been conceived under such circumstances, and when the product gas obtained by the PSA method is compressed and supplied to the consumption side, the consumption power is changed even if the consumption gas amount fluctuates. It is an object of the present invention to provide a method and system suitable for supplying product gas at a stable consumption gas pressure while suppressing the above.
本発明の第1の側面によって提供される製品ガス供給方法は、目的ガスおよび不要ガスを含む混合ガスから、圧力変動吸着式ガス分離法により目的ガスが富化された製品ガスを分離し、上記製品ガスを圧縮して第1の圧力にて供給する方法であって、上記混合ガスから圧力変動吸着式ガス分離法により上記製品ガスを分離するステップと、上記製品ガスを圧縮手段により圧縮するステップと、第1の測定点において上記圧縮手段を経た上記製品ガスの流量を測定するステップと、上記第1の測定点における上記製品ガスの流量測定値の変動に応じて、上記第1の測定点よりも上流側である第2の測定点において上記流量測定値以上である所定の流量設定値となるように上記圧縮手段を経た上記製品ガスの流量を調節するステップと、上記第1の測定点と上記第2の測定点との間の第3の測定点における上記製品ガスの圧力を、上記第1の圧力よりも大である第2の圧力に調節するステップと、を含むことを特徴とする。 A product gas supply method provided by the first aspect of the present invention separates a product gas enriched in a target gas by a pressure fluctuation adsorption gas separation method from a mixed gas containing the target gas and an unnecessary gas, A method of compressing and supplying a product gas at a first pressure, the step of separating the product gas from the mixed gas by a pressure fluctuation adsorption gas separation method, and the step of compressing the product gas by a compression means Measuring the flow rate of the product gas that has passed through the compression means at the first measurement point, and changing the first measurement point according to a variation in the flow rate measurement value of the product gas at the first measurement point. Adjusting the flow rate of the product gas that has passed through the compression means so that a predetermined flow rate set value that is greater than or equal to the flow rate measurement value at a second measurement point that is upstream of the first measurement point; Adjusting the pressure of the product gas at a third measurement point between the measurement point and the second measurement point to a second pressure that is greater than the first pressure. Features.
好ましくは、上記第2の圧力への圧力調節は、上記製品ガスの一部を外部に放出することにより行う。 Preferably, the pressure adjustment to the second pressure is performed by releasing a part of the product gas to the outside.
好ましくは、上記第2の測定点における上記製品ガスの流量の調節は、上記第2の測定点よりも上流側において上記圧縮手段を経た上記製品ガスの一部を上記圧縮手段の吸入側に循環させることにより行う。 Preferably, the flow rate of the product gas at the second measurement point is adjusted by circulating a part of the product gas that has passed through the compression means upstream of the second measurement point to the suction side of the compression means. To do.
好ましくは、それぞれが所定範囲の上記流量測定値に対応して割り当てられた複数の上記流量設定値を設定し、上記流量を調節するステップでは、上記流量測定値が上記所定範囲を下回って減少したとき、現在の上記流量設定値からその次に小さい上記流量設定値となるように上記第2の測定点における上記製品ガスの流量を減少させ、上記流量測定値が上記所定範囲を超えて増加したとき、現在の上記流量設定値からその次に大きい上記流量設定値となるように上記第2の測定点における上記製品ガスの流量を増加させる。 Preferably, in the step of setting a plurality of flow rate setting values each assigned corresponding to the flow rate measurement value within a predetermined range and adjusting the flow rate, the flow rate measurement value decreases below the predetermined range. When the flow rate of the product gas at the second measurement point is decreased so that the current flow rate set value becomes the next lower flow rate set value, the flow rate measured value increases beyond the predetermined range. At this time, the flow rate of the product gas at the second measurement point is increased so that the current flow rate setting value becomes the next highest flow rate setting value.
好ましくは、上記第2の圧力は、ゲージ圧にして上記第1の圧力よりも1〜10%高い範囲にある。 Preferably, the second pressure is in a range of 1 to 10% higher than the first pressure in terms of gauge pressure.
好ましくは、上記流量測定値は、単位時間あたりに上記第1の測定点を通過したガス量である。 Preferably, the flow rate measurement value is an amount of gas that has passed through the first measurement point per unit time.
本発明の第2の側面によって提供される製品ガス供給システムは、目的ガスおよび不要ガスを含む混合ガスから、圧力変動吸着法により目的ガスが富化された製品ガスを分離し、上記製品ガスを圧縮して供給するためのシステムであって、上記混合ガスから上記不要ガスを選択的に吸着する吸着剤が充填された吸着塔を用いて行う圧力変動吸着式ガス分離法により、上記製品ガスを分離するための圧力変動吸着式ガス分離装置と、上記製品ガスを圧縮するための圧縮手段と、上記圧縮手段を経た上記製品ガスの流量を測定するための流量測定手段と、上記圧縮手段を経た上記製品ガスが上記流量測定手段に供給される前に当該製品ガスの流量を調節するための流量調節手段と、上記流量測定手段によって測定された流量測定値に基づいて、上記流量調節手段による流量調節を行うための制御手段と、上記流量調節手段を経た上記製品ガスが上記流量測定手段に供給される前に当該製品ガスの圧力を調節するための圧力調節手段と、を備えることを特徴としている。 A product gas supply system provided by the second aspect of the present invention separates a product gas enriched in a target gas by a pressure fluctuation adsorption method from a mixed gas containing the target gas and an unnecessary gas, and supplies the product gas. A system for compressing and supplying the product gas by a pressure fluctuation adsorption gas separation method using an adsorption tower filled with an adsorbent that selectively adsorbs the unnecessary gas from the mixed gas. Pressure separation adsorption type gas separation device for separation, compression means for compressing the product gas, flow rate measurement means for measuring the flow rate of the product gas passing through the compression means, and through the compression means Based on the flow rate adjustment means for adjusting the flow rate of the product gas before the product gas is supplied to the flow rate measurement means, and the flow rate measurement value measured by the flow rate measurement means, Control means for adjusting the flow rate by the flow rate adjusting means, and pressure adjusting means for adjusting the pressure of the product gas before the product gas that has passed through the flow rate adjusting means is supplied to the flow rate measuring means. It is characterized by providing.
好ましくは、上記流量調節手段は、上記圧縮手段を経た上記製品ガスの流量を測定するためのガス流量計と、上記圧縮手段を経た上記製品ガスを上記ガス流量計よりも上流側から導出し、当該圧縮手段の吸入側に循環させるための迂回路と、当該迂回路を通流する上記製品ガスの流量を調節するための流量調節弁と、を有する。 Preferably, the flow rate adjusting means derives a gas flow meter for measuring the flow rate of the product gas that has passed through the compression means, and the product gas that has passed through the compression means from the upstream side of the gas flow meter, A bypass for circulating to the suction side of the compression means, and a flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the product gas flowing through the bypass.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
本発明の好ましい実施の形態に係る製品ガス供給方法について、図面を参照して具体的に説明する。 A product gas supply method according to a preferred embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る製品ガス供給方法を実行するのに使用することができる製品ガス供給システムXの概略構成を示している。製品ガス供給システムXは、PSAガス分離装置1と、圧縮機2と、流量調節機構3と、圧力調節機構4と、消費ガス流量計5と、これらをつなぐ配管6と、制御装置7と、を備え、目的ガスおよび不要ガスを含む混合ガスから目的ガスが富化された製品ガスを分離し、当該製品ガスを圧縮して消費側に供給することが可能なように構成されている。本実施形態では、PSAガス分離装置1において、目的ガスとしての酸素および不要ガスとしての窒素を含む空気(混合ガス)から、酸素を分離する場合について説明する。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a product gas supply system X that can be used to execute the product gas supply method according to the present embodiment. The product gas supply system X includes a PSA gas separation device 1, a
PSAガス分離装置1は、主に窒素(不要ガス)を優先的に吸着するための吸着剤が充填された少なくとも1つの吸着塔(図示略)を備え、当該吸着塔を用いて行う圧力変動吸着式ガス分離法により酸素・窒素含有ガスである空気から酸素富化ガス(製品ガス)を取り出すことができるものである。吸着塔に充填される吸着剤としては、例えば、Ca−A型ゼオライト、Ca−X型ゼオライト、およびLi−X型ゼオライトが挙げられ、これらは単独で使用しても複数種を併用してもよい。 The PSA gas separation apparatus 1 includes at least one adsorption tower (not shown) filled with an adsorbent mainly for preferentially adsorbing nitrogen (unnecessary gas), and pressure fluctuation adsorption performed using the adsorption tower. Oxygen-enriched gas (product gas) can be taken out from air, which is an oxygen / nitrogen-containing gas, by the gas separation method. Examples of the adsorbent packed in the adsorption tower include Ca-A type zeolite, Ca-X type zeolite, and Li-X type zeolite, which can be used alone or in combination. Good.
PSAガス分離装置1で実行される圧力変動吸着式ガス分離法では、単一の吸着塔について、吸着工程、脱着工程、および再生工程を含むサイクルが繰り返される。吸着工程は、塔内が所定の高圧状態にある吸着塔に空気を導入して当該空気中の窒素およびその他の成分(二酸化炭素、湿分など)を吸着剤に吸着させ、当該吸着塔から酸素富化ガス(製品ガス)を導出するための工程である。脱着工程は、吸着塔内を減圧して吸着剤から窒素を脱着させ、当該窒素を塔外に排出するための工程である。再生工程は、再度の吸着工程に吸着塔を備えさせるべく、例えば洗浄ガスを塔内に通流させることにより、窒素に対する吸着剤の吸着性能を回復させるための工程である。このようなPSAガス分離装置1としては、公知のPSA酸素分離装置を用いることができる。 In the pressure fluctuation adsorption gas separation method executed by the PSA gas separation apparatus 1, a cycle including an adsorption step, a desorption step, and a regeneration step is repeated for a single adsorption tower. In the adsorption step, air is introduced into an adsorption tower having a predetermined high pressure in the tower, nitrogen and other components (carbon dioxide, moisture, etc.) in the air are adsorbed by the adsorbent, and oxygen is adsorbed from the adsorption tower. This is a process for deriving an enriched gas (product gas). The desorption step is a step for depressurizing the inside of the adsorption tower to desorb nitrogen from the adsorbent and discharging the nitrogen out of the tower. The regeneration step is a step for recovering the adsorption performance of the adsorbent for nitrogen, for example, by passing a cleaning gas through the tower in order to provide the adsorption column in the second adsorption step. As such a PSA gas separation apparatus 1, a known PSA oxygen separation apparatus can be used.
圧縮機2は、PSAガス分離装置1によって分離された酸素富化ガス(製品ガス)を圧縮して消費側に送り出すためのものである。
The
流量調節機構3は、圧縮機2を経た製品ガスの流量を調節するためのものであり、供給ガス流量計31と、バイパス配管32と、バイパス弁33とを有する。供給ガス流量計31は、圧縮機2を経て配管6内を通過する製品ガスの瞬間流量を第2の測定点において測定するためのものである。バイパス配管32は、配管6に接続されており、圧縮機2を経た製品ガスの一部を再び圧縮機2の吸入側に循環させるためのものである。バイパス配管32の一端部は、圧縮機2の吐出側(下流側)かつ供給ガス流量計31の上流側に接続され、バイパス配管32の他端部は、圧縮機2の吸入側(上流側)に接続されている。バイパス弁33は、バイパス配管32に設けられている。バイパス弁33は、バイパス配管32を通流する製品ガスの流量を調節するためのものであり、開度調節が可能な弁である。バイパス弁33は、後述する制御装置7からの信号によって開度調節がなされる。
The flow rate adjusting mechanism 3 is for adjusting the flow rate of the product gas that has passed through the
消費ガス流量計5は、圧縮機2を経て消費側に送られる製品ガスの流量(消費ガス量)を第1の測定点において測定するためのものである。消費ガス流量計5は、上記した供給ガス流量計31の下流側に設けられており、単位時間あたりに通過したガス量(積算平均ガス量もしくは移動平均ガス量)を測定するものである。ここで、積算平均ガス量とは、例えばPSAガス分離装置1で実行される上記サイクルについて、1サイクルから30サイクル、好ましくは5サイクルから10サイクルなど、一定の測定時間中に通過した積算ガス量である。移動平均ガス量とは、測定時間を一定に維持しつつ時間経過にともなって測定開始時と測定終了時をずらしながら測定した積算ガス量を示すものである。
The consumption
圧力調節機構4は、供給ガス流量計31と消費ガス流量計5との中間部である第3の測定点における製品ガスの圧力(第2の圧力)を調節するためのものである。圧力調節機構4は、配管6に接続された放出用配管41と、パージ弁42と、圧力制御器43とを有する。放出用配管41は、供給ガス流量計31を通過した製品ガスの一部を外部に放出させるためのものであり、一端が供給ガス流量計31と消費ガス流量計5との間に接続されるとともに他端が外部に開放している。パージ弁42は、放出用配管41に設けられており、開度調節が可能な弁である。圧力制御器43は、配管6内を通流する製品ガスの圧力を常時的に測定し、測定圧力に応じてパージ弁42の開度を調節することにより、当該製品ガスの圧力を所望の値に制御するためのものである。圧力調節機構4においては、圧力制御器43による測定圧力に応じてパージ弁42の開度が所望に調節されるように構成されている。
The pressure adjusting mechanism 4 is for adjusting the pressure of the product gas (second pressure) at a third measurement point that is an intermediate part between the supply
制御装置7は、消費ガス流量計5によって測定された製品ガスの消費ガス量(流量測定値)に基づいて、流量調節機構3による製品ガスの流量調節を行うためのものである。制御装置7は、消費ガス量(流量測定値)の変動に応じて、供給ガス流量計31での測定流量が上記流量測定値以上である所定の流量設定値となるようにバイパス弁33の開度を調節する。制御装置7においては、所定のプログラムを実行することにより、バイパス弁33の開度調節を行う。
The control device 7 is for adjusting the flow rate of the product gas by the flow rate adjusting mechanism 3 based on the consumed gas amount (flow rate measurement value) of the product gas measured by the consumed
本実施形態では、制御装置7によって次のような制御がなされる。制御装置7には、所定範囲の消費ガス量(流量測定値)に対応して割り当てられた複数の上記流量設定値が入力設定される。消費ガス流量計5によって測定された消費ガス量(流量測定値)が所定範囲を超えて減少したとき、制御装置7は、現在の流量設定値からその次に小さい流量設定値となるように、供給ガス流量計31に信号を送ってバイパス弁33を開く方向に開度調節し、バイパス配管32を通流する製品ガスの流量を増加させる。これにより、供給ガス流量計31を通過する製品ガスの流量が減少する。一方、消費ガス量(流量測定値)が所定範囲を超えて増加したとき、制御装置7は、現在の流量設定値からその次に大きい流量設定値となるように、供給ガス流量計31に信号を送ってバイパス弁33を閉じる方向に開度調節し、バイパス配管32を通流する製品ガスの流量を減少させる。これにより、供給ガス流量計31を通過する製品ガスの流量が増加する。
In the present embodiment, the following control is performed by the control device 7. The control device 7 is input and set with a plurality of flow rate setting values assigned in correspondence with the consumption gas amount (flow rate measurement value) within a predetermined range. When the consumption gas amount (flow rate measurement value) measured by the consumption
消費ガス流量計5を経た製品ガスは、所定の用途に常時消費される。
The product gas that has passed through the consumption
上記構成の製品ガス供給システムXの稼動時には、PSAガス分離装置1へ空気(混合ガス)が導入される。PSAガス分離装置1では、吸着塔ごとに吸着工程、脱着工程、および再生工程を含むサイクルが繰り返され、酸素が富化された製品ガスが連続的に取り出される。 During operation of the product gas supply system X having the above configuration, air (mixed gas) is introduced into the PSA gas separation device 1. In the PSA gas separation apparatus 1, a cycle including an adsorption process, a desorption process, and a regeneration process is repeated for each adsorption tower, and a product gas enriched in oxygen is continuously taken out.
PSAガス分離装置1からの製品ガスは、圧縮機2によって圧縮され、所定の消費ガス圧力にて消費側に供給される。当該消費ガス圧力は、消費側の用途によっても異なるが、例えば0.2MPa(ゲージ圧)である。また、消費側の設備等における製品ガスの消費量(消費ガス量)は変動し得る。圧縮機2および供給ガス流量計31を経て消費側へ送られる製品ガスの供給量(供給ガス量)は、消費側における製品ガスの最大消費量に対応するように設定される。例えば、消費側での製品ガスの最大消費量が200Nm3/hの場合、PSAガス分離装置1から取り出される製品ガスの取得量は200Nm3/hであり、圧縮機2を通流する製品ガスの流量は200Nm3/hとされる。
The product gas from the PSA gas separation device 1 is compressed by the
圧力調節機構4では、圧力制御器43での製品ガスの圧力(供給ガス流量計31と消費ガス流量計5との中間部における製品ガスの供給ガス圧力。以下、適宜「中間部圧力」という)が、ゲージ圧にして消費ガス圧力(第1の圧力)よりも1〜10%高い範囲となるように調節され、好ましくは消費ガス圧力よりも5%程度高くなるように調節される。消費ガス圧力が0.2MPa(ゲージ圧)の場合、中間部圧力は、0.21MPa(ゲージ圧)に調節される。このように、中間部圧力が消費ガス圧力よりも少し高くなるように調節するのは、消費ガス流量計5の上流側と下流側との間で適切なガス流れ差圧を生じさせることを考慮したものである。
In the pressure adjustment mechanism 4, the pressure of the product gas in the pressure controller 43 (the supply gas pressure of the product gas in the intermediate portion between the supply
例えば、消費側での消費ガス量が減少して供給ガス量が消費ガス量よりも多くなると、中間部圧力が上昇するので、パージ弁42を開く方向に当該パージ弁42の開度を調節する。これにより、中間部圧力を上昇させていた、過剰な製品ガスの一部が、放出用配管41を介して外部に放出される。このように、中間部圧力の調節は、製品ガスの一部を外部に放出することにより行う。
For example, if the amount of gas consumed on the consumption side decreases and the amount of gas supplied becomes greater than the amount of gas consumed, the intermediate pressure increases, so the opening of the
図2は、製品ガス供給システムXの稼動時において、消費ガス量に合わせて消費ガス圧力を調節するための処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、図2においては、消費側での製品ガスの最大消費量が200Nm3/hの場合について示している。 FIG. 2 is a flowchart showing an example of a processing procedure for adjusting the consumption gas pressure in accordance with the consumption gas amount when the product gas supply system X is in operation. FIG. 2 shows the case where the maximum consumption amount of the product gas on the consumption side is 200 Nm 3 / h.
製品ガス供給システムXの稼動に先立ち、制御装置7に消費ガス流量計5の測定時間を入力する。この測定時間は、PSAガス分離装置1での製品ガスの発生量の変動が平均化される程度であることが好ましい。このような測定時間としては、PSAガス分離装置1にて実行される上記サイクルについて、1サイクル以上30サイクル以下であって、好ましくは5サイクルから10サイクルの時間などが挙げられる。消費ガス流量計5で測定される消費ガス量(流量測定値)は、単位時間あたりのガス量になるが、消費ガス流量計5にて上述の移動平均ガス量を測定することが好ましい。
Prior to the operation of the product gas supply system X, the measurement time of the consumption
さらに、制御装置7に、所定範囲の消費ガス量に応じて割り当てられた複数の流量設定値を入力設定する。ここで、流量設定値は、製品ガスの最大消費量200Nm3/hに対する負荷設定ガス量(負荷率)として設定される。例えば、100%負荷(200Nm3/h)、90%負荷(180Nm3/h)、80%負荷(160Nm3/h)、70%負荷(140Nm3/h)、60%負荷(120Nm3/h)など10%刻みで設定する。流量設定値としての負荷率を10%刻みで設定する場合、各負荷率に対応する「所定範囲の消費ガス量」としては、例えば、100%負荷では「180Nm3/h<消費ガス量≦200Nm3/h」、90%負荷では「160Nm3/h<消費ガス量≦180Nm3/h」、80%負荷では「140Nm3/h<消費ガス量≦160Nm3/h」、70%負荷では「120Nm3/h<消費ガス量≦140Nm3/h」、60%負荷では「100Nm3/h<消費ガス量≦120Nm3/h」、とされる。 Further, a plurality of flow rate setting values assigned according to the consumption gas amount within a predetermined range are input to the control device 7. Here, the flow rate set value is set as a load set gas amount (load factor) with respect to the maximum consumption amount 200 Nm 3 / h of the product gas. For example, 100% load (200Nm 3 / h), 90 % load (180Nm 3 / h), 80 % load (160Nm 3 / h), 70 % load (140Nm 3 / h), 60 % load (120 Nm 3 / h ), Etc., in 10% increments. When setting the load factor as the flow rate setting value in increments of 10%, for example, “180 Nm 3 / h <consumed gas amount ≦ 200 Nm” at 100% load as the “predetermined range of consumed gas amount” corresponding to each load factor. 3 / h ", the 90% load" 160 Nm 3 / h <gas consumption ≦ 180 Nm 3 / h ", the 80% load" 140 Nm 3 / h <gas consumption ≦ 160 Nm 3 / h ", the 70% load" 120 nm 3 / h <gas consumption ≦ 140 Nm 3 / h ", is 60% load" 100 Nm 3 / h <gas consumption ≦ 120 nm 3 / h ", are.
製品ガス供給システムXの稼動開始後において、消費ガス流量計5による消費ガス量の測定と中間部圧力の調節とが常時行われる(S10)。そして、現在の負荷率(流量設定値)が判定される。現在の負荷率が80%である場合、100%負荷であるか否かの判定(S11)でNOとなり、90%負荷であるか否かの判定(S12)でNOとなり、80%負荷であるか否かの判定(S13)でYESとなる。次に、中間部圧力の判定へと進む。
After the start of the operation of the product gas supply system X, the measurement of the consumption gas amount by the consumption
ここで、実際の消費ガス量(消費ガス流量計5による流量測定値)が160Nm3/hである場合、供給ガス流量計31にて80%負荷設定の信号を制御装置7より受けてバイパス弁33の開度が調節され、供給ガス流量計31を通過する供給ガス量が既に160Nm3/hになっている。このため、中間部圧力は上昇せず、パージ弁42は閉じた状態となる。その結果、放出用配管41からの放出ガス量は0Nm3/hとなり、供給ガス量と消費ガス量はうまくバランスする。
Here, when the actual gas consumption (flow rate measured by the gas consumption flow meter 5) is 160 Nm 3 / h, the supply
このとき、中間部圧力は、圧力調節機構4によって消費ガス圧力である0.2MPa(ゲージ圧)よりも少し高い0.21MPa(ゲージ圧)に調節されているので、「中間部圧力<0.21MPaG」であるか否かの判定(S24)でNOとなり、次の「消費ガス量>140Nm3/h」であるか否かの判定(S25)へと移る。ここでは、消費ガス量(160Nm3/h)>140Nm3/hであるので、S25はYESと判定され、80%負荷が継続される(S37)。次に、現在の負荷率の判定に戻る。 At this time, the intermediate pressure is adjusted to 0.21 MPa (gauge pressure), which is slightly higher than the consumption gas pressure of 0.2 MPa (gauge pressure) by the pressure adjusting mechanism 4. In the determination (S24) of whether or not “21 MPaG”, the process proceeds to the next determination (S25) of whether or not “consumed gas amount> 140 Nm 3 / h”. Here, since the gas consumption (160Nm 3 / h)> 140Nm 3 / h, S25 is determined to be YES, 80% load is continued (S37). Next, the process returns to the determination of the current load factor.
その後、消費ガス量(流量測定値)が増加して170Nm3/hになると、現在の負荷率の判定では、80%負荷であるか否かの判定(S13)でYESとなる。このとき、実際の消費ガス量(170Nm3/h)は、80%負荷での供給ガス量(160Nm3/h)よりも多くなっており、80%負荷に対応する「所定範囲の消費ガス量(140Nm3/h<消費ガス量≦160Nm3/h)」を超えて増加している。このため、中間部圧力が降下して「中間部圧力<0.21MPaG」であるか否かの判定(S24)でYESとなり、負荷率が90%負荷に変更される(S36)。ここで、供給ガス流量計31にて90%負荷設定の信号を制御装置7より受けてバイパス弁33を閉じる方向に開度調節し、バイパス配管32を通流して循環する製品ガス量を減少させる。このような処理により、供給ガス流量計31を通過する供給ガス量を180Nm3/hに増加させる。
Thereafter, when the amount of gas consumed (measured flow rate) increases to 170 Nm 3 / h, the current load factor is determined as YES in the determination of whether or not the load is 80% (S13). At this time, the actual amount of gas consumed (170 Nm 3 / h) is larger than the amount of gas supplied at 80% load (160 Nm 3 / h). (140 Nm 3 / h <consumed gas amount ≦ 160 Nm 3 / h) ”. For this reason, the intermediate portion pressure drops and the determination of whether or not “intermediate portion pressure <0.21 MPaG” is satisfied (S24), YES, and the load factor is changed to 90% load (S36). Here, the supply
このとき、供給ガス量(180Nm3/h)が消費ガス量(170Nm3/h)よりも多く、製品ガスが10Nm3/h過剰に供給されることになるので、中間部圧力が上昇する。そこで、圧力制御器43によりパージ弁42を開く方向に当該パージ弁42の開度を調節し、供給過剰な製品ガスを、放出用配管41を介して外部に放出させる。これにより、中間部圧力は、圧力調節機構4によって消費ガス圧力である0.2MPa(ゲージ圧)よりも少し高い0.21MPa(ゲージ圧)に調節される。その後、現在の負荷率の判定に戻り、消費ガス量が170Nm3/hのままであれば、90%負荷であるか否かの判定(S12)でYESとなり、「中間部圧力<0.21MPaG」であるか否かの判定(S22)でNOとなり、次の「消費ガス量>160Nm3/h」であるか否かの判定(S23)でYESとなり、90%負荷が継続される(S34)。その後も現在の負荷率の判定に戻り、同様の処理操作が繰り返される。
At this time, the amount of feed gas (180Nm 3 / h) is consumed gas amount (170Nm 3 / h) greater than, it means that the product gas is excessively supplied 10 Nm 3 / h, the intermediate portion pressure increases. Therefore, the opening degree of the
その後、消費ガス量(流量測定値)が減少して150Nm3/hになると、現在の負荷率の判定では、90%負荷であるか否かの判定(S12)でYESとなる。このとき、実際の消費ガス量(150Nm3/h)は、90%負荷での供給ガス量(180Nm3/h)よりも少なくなっており、90%負荷に対応する「所定範囲の消費ガス量(160Nm3/h<消費ガス量≦180Nm3/h)」を下回って減少している。このため、中間部圧力は、上昇して0.21MPaG以上となる。したがって、次の「中間部圧力<0.21MPaG」であるか否かの判定(S22)でNOとなり、次の「消費ガス量>160Nm3/h」であるか否かの判定(S23)へと移る。ここでは、消費ガス量(150Nm3/h)<160Nm3/hであるので、S23はNOと判定され、負荷率が80%負荷に変更される(S35)。ここで、供給ガス流量計31にて80%負荷設定の信号を制御装置7より受けてバイパス弁33を開く方向に開度調節し、バイパス配管32を通流して循環する製品ガス量を増加させる。このような処理により、供給ガス流量計31を通過する供給ガス量を160Nm3/hに減少させる。
Thereafter, when the amount of gas consumed (measured flow rate) decreases to 150 Nm 3 / h, the current load factor is determined as YES in the determination of whether or not the load is 90% (S12). At this time, the actual amount of gas consumed (150 Nm 3 / h) is smaller than the amount of gas supplied at 90% load (180 Nm 3 / h). It decreases below (160 Nm 3 / h <consumed gas amount ≦ 180 Nm 3 / h) ”. For this reason, the intermediate part pressure rises to 0.21 MPaG or more. Therefore, it is NO in the next determination of whether or not “intermediate pressure <0.21 MPaG” (S22), and the next determination of whether or not “consumption gas amount> 160 Nm 3 / h” (S23). Move on. Here, since the consumption gas amount (150 Nm 3 / h) <160 Nm 3 / h, S23 is determined to be NO, and the load factor is changed to 80% load (S35). Here, the supply
このとき、供給ガス量(160Nm3/h)が消費ガス量(150Nm3/h)よりも多く、製品ガスが10Nm3/h過剰に供給されることになるので、中間部圧力が上昇する。そこで、上述の消費ガス量が170Nm3/hの場合と同様に圧力制御器43によりパージ弁42を開き、供給過剰な製品ガスを、放出用配管41を介して外部に放出し続ける。これにより、中間部圧力は、圧力調節機構4によって消費ガス圧力である0.2MPa(ゲージ圧)よりも少し高い0.21MPa(ゲージ圧)に維持される。その後、現在の負荷率の判定に戻り、消費ガス量が150Nm3/hのままであれば、80%負荷の判定(S13)でYESとなり、「中間部圧力<0.21MPaG」であるか否かの判定(S24)でNOとなり、次の「消費ガス量>140Nm3/h」であるか否かの判定(S25)でYESとなり、80%負荷が継続される(S37)。その後も現在の負荷率の判定に戻り、同様の処理操作が繰り返される。
At this time, the supply gas amount (160 Nm 3 / h) is larger than the consumption gas amount (150 Nm 3 / h), and the product gas is supplied in excess of 10 Nm 3 / h, so the intermediate pressure increases. Therefore, the
このように、製品ガス供給システムXを用いて行う製品ガス供給方法によると、消費ガス量が変動しても、供給ガス量および中間部圧力を適宜調節することにより、安定した消費ガス圧力にて製品ガスを消費側に供給し続けることができる。 As described above, according to the product gas supply method performed using the product gas supply system X, even if the consumption gas amount fluctuates, the supply gas amount and the intermediate part pressure are appropriately adjusted, so that the stable consumption gas pressure can be obtained. Product gas can continue to be supplied to the consumer.
また、本実施形態においては、中間部圧力(第2の圧力)が消費ガス圧力(第1の圧力)よりも少し高くなるように調節されている。このような方法は、圧縮機2による消費動力を抑制するのに適している。
In the present embodiment, the intermediate pressure (second pressure) is adjusted to be slightly higher than the consumption gas pressure (first pressure). Such a method is suitable for suppressing power consumption by the
図2のフローチャートを参照して上述した方法では、流量設定値としての負荷率を10%刻みで設定する場合を例に挙げたが、負荷率をさらにきめ細かく設定すれば(例えば5%刻みなど)、過剰となって放出するガス量を少なくすることができ、消費ガス量の変動に合わせたなめらかな供給ガス量の調節が可能となる。 In the method described above with reference to the flowchart of FIG. 2, the case where the load factor as the flow rate setting value is set in increments of 10% has been described as an example. However, if the load factor is set more finely (for example, in increments of 5%). Thus, the amount of gas discharged excessively can be reduced, and the supply gas amount can be smoothly adjusted in accordance with the fluctuation of the consumption gas amount.
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲は上記した実施形態に限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
本発明に係る製品ガス供給方法は、上記実施形態のような酸素を目的ガスとする場合に限定されず、他の成分ガスを目的ガスとする場合に適用することもできる。 The product gas supply method according to the present invention is not limited to the case where oxygen is used as the target gas as in the above-described embodiment, but can also be applied to cases where other component gases are used as the target gas.
次に、本発明の有用性を実施例および比較例により説明する。 Next, the usefulness of the present invention will be described with reference to examples and comparative examples.
〔実施例〕
本実施例では、図1に示した製品ガス供給システムXを用いて、以下に示す条件下で、混合ガスとしての空気から製品ガスたる酸素富化ガスを分離し、圧縮して消費側に供給した。
〔Example〕
In the present embodiment, the product gas supply system X shown in FIG. 1 is used to separate the oxygen-enriched gas, which is the product gas, from the air as the mixed gas, and supply it to the consumer side under the conditions shown below. did.
本実施例では、PSAガス分離装置1として2つの吸着塔を備えた2塔式のPSA酸素分離装置を用いた。本装置の各吸着塔には、吸着剤としてのゼオライトモレキュラシーブを充填した。この装置を用いて空気から製品ガスを分離した。PSAガス分離装置1から取り出される製品ガスの取得量は、200Nm3/hであった。 In this example, a two-column PSA oxygen separation device including two adsorption towers was used as the PSA gas separation device 1. Each adsorption tower of this apparatus was filled with zeolite molecular sieve as an adsorbent. This device was used to separate product gas from air. The acquisition amount of the product gas taken out from the PSA gas separation device 1 was 200 Nm 3 / h.
圧縮機2としては、200Nm3/hの容量を有するものが用いられた。
As the
本実施例における製品ガス供給システムXの稼動時には、中間部圧力(第2の圧力)が0.21MPaとなるように調節しながら、製品ガスの消費ガス量を200Nm3/hから150Nm3/hに減少させて10分間、次に消費ガス量を150Nm3/hから170Nm3/hに増加させて10分間、次に消費ガスを170Nm3/hからもとの200Nm3/hに戻して10分間運転を継続した。この30分間において、圧縮機2の消費動力を測定しながら製品ガスを消費し続けた。
During operation of the product gas supply system X in this embodiment, while the intermediate portion pressure (second pressure) is adjusted to be 0.21 MPa, 150 Nm 3 / h of gas consumption of the product gas from 200 Nm 3 / h For 10 minutes, and then the gas consumption is increased from 150 Nm 3 / h to 170 Nm 3 / h for 10 minutes, and then the gas consumption is restored from 170 Nm 3 / h to the original 200 Nm 3 / h for 10 minutes. Driving continued for a minute. During this 30 minutes, the product gas was continuously consumed while measuring the power consumption of the
消費ガス量の変動に伴う供給ガス量の調節および中間部圧力の調節は、図2で示したフローチャートの処理手順に沿って行った。 The adjustment of the supply gas amount and the adjustment of the intermediate pressure accompanying the change in the consumption gas amount were performed in accordance with the processing procedure of the flowchart shown in FIG.
その結果、消費ガス量が変動しても、消費ガス圧力は0.2MPa(ゲージ圧)で安定し、圧縮機2での30分間の積算消費動力は4.3kWとなり、1時間あたりの平均消費動力は8.6kWhとなった。
As a result, even if the amount of gas consumed fluctuates, the gas pressure is stable at 0.2 MPa (gauge pressure), and the accumulated power consumption for 30 minutes in the
〔比較例〕
本比較例では、図3に示した製品ガス供給システムYを用いて、以下に示す条件下で、混合ガスとしての空気から製品ガスたる酸素富化ガスを分離し、圧縮して消費側に供給した。
[Comparative Example]
In this comparative example, using the product gas supply system Y shown in FIG. 3, the oxygen-enriched gas as the product gas is separated from the air as the mixed gas under the conditions shown below, compressed and supplied to the consumer side did.
本比較例で用いたPSAガス分離装置101の構成およびガス分離の態様は、上記実施例と同様とし、PSAガス分離装置101から取り出される製品ガスの取得量は200Nm3/hであった。PSAガス分離装置101の下流側に圧縮機102を設けた。当該圧縮機102は、上記実施例の圧縮機2と同様のものとした。配管103には、圧縮機102を経た製品ガスを再び圧縮機102に導入して循環させるためのバイパス配管104を接続した。バイパス配管104には、開状態と閉状態とに切換え可能な切換弁105を設けた。圧縮機101の下流側に製品ガスの供給ガス量を測定するためのガス流量計106を設け、ガス流量計106の下流側にバッファタンク107を設けた。バッファタンク107は、その内部容量を22m3とし、最高圧力が0.9MPa(ゲージ圧)、最低圧力が0.21MPa(ゲージ圧)の内部圧力にて、消費ガス量の変動を吸収することができるようにした。バッファタンク107の出口部には、圧力調整弁108と消費ガス流量計109とを設け、消費ガス圧力が0.2MPa(ゲージ圧)となるように減圧し、安定して消費ガスを送ることができるようにした。
The configuration and gas separation mode of the PSA
本比較例における製品ガス供給システムYの稼動時には、まず切換弁105を閉じた状態とし、消費ガス量を200Nm3/hから150Nm3/hに減少させて10分間、次に消費ガス量を150Nm3/hから170Nm3/hに増加させて10分間、次に消費ガスを170Nm3/hからもとの200Nm3/hに戻して10分間運転を継続した。この30分間において、圧縮機102の消費動力を測定しながら製品ガスを消費し続けた。
During operation of the product gas supply system Y in this comparative example, the switching
本比較例におけるバッファタンク107の内部圧力の変化を図4に表す。同図に示されるように、バッファタンク107の内部圧力は、消費ガス量が150Nm3/hのときおよび170Nm3/hのときに上昇し続け、測定開始から20分後に最高圧力0.9MPa(ゲージ圧)に達した。その後4分間は切換弁105を開くことにより、圧縮機102の吐出側と吸入側の圧力を等しくしてアンロード状態とした。バッファタンク107の内部圧力が0.21MPaに低下したところで切換弁105を閉じた。残り6分間は消費ガス量と供給ガス量がバランスしており、バッファタンク107の内部圧力は一定であった。
The change in the internal pressure of the
その結果、消費ガス量が変動しても、消費ガス圧力は0.2MPa(ゲージ圧)で安定し、圧縮機102での30分間の積算消費動力は6.4kWとなり、1時間あたりの平均消費動力は12.8kWhとなった。
As a result, even if the amount of gas consumed fluctuates, the gas pressure is stable at 0.2 MPa (gauge pressure), and the accumulated power consumption for 30 minutes in the
上記の実施例と比較例とを比較すると理解できるように、実施例の場合には、消費ガス量が変動しても、消費動力を抑制しつつ安定した消費ガス圧力にて製品ガスを供給することが可能であった。 As can be understood by comparing the above-described example and the comparative example, in the case of the example, even when the amount of consumed gas fluctuates, the product gas is supplied at a stable consumed gas pressure while suppressing the consumed power. It was possible.
X 製品ガス供給システム
1 PSAガス分離装置
2 圧縮機
3 流量調節機構
31 供給ガス流量計
32 バイパス配管
33 バイパス弁
4 圧力調節機構
41 放出用配管
42 パージ弁
43 圧力制御器
5 消費ガス流量計
6 配管
7 制御装置
X Product Gas Supply System 1
Claims (7)
上記混合ガスから圧力変動吸着式ガス分離法により上記製品ガスを分離するステップと、
上記製品ガスを圧縮手段により圧縮するステップと、
第1の測定点において上記圧縮手段を経た上記製品ガスの流量を測定するステップと、
上記第1の測定点における上記製品ガスの流量測定値の変動に応じて、上記第1の測定点よりも上流側である第2の測定点において上記流量測定値以上である所定の流量設定値となるように上記圧縮手段を経た上記製品ガスの上記第2の測定点における流量を調節するステップと、
上記第1の測定点と上記第2の測定点との間の第3の測定点における上記製品ガスの圧力を、上記第1の圧力よりも大である第2の圧力に調節するステップと、を含み、
上記第2の圧力への圧力調節は、上記第1の測定点と第2の測定点とをつなぐ配管から分岐する放出用配管および当該放出用配管に設けた開度調節可能なパージ弁を介して上記製品ガスの一部を外部に放出することにより行うことを特徴とする、製品ガス供給方法。 This is a method in which a product gas enriched in a target gas is separated from a mixed gas containing a target gas and an unnecessary gas by a pressure fluctuation adsorption gas separation method, and the product gas is compressed and supplied at a first pressure. And
Separating the product gas from the mixed gas by a pressure fluctuation adsorption gas separation method;
Compressing the product gas by a compression means;
Measuring the flow rate of the product gas through the compression means at a first measurement point;
A predetermined flow rate setting value that is greater than or equal to the flow rate measurement value at a second measurement point upstream of the first measurement point in response to a change in the flow rate measurement value of the product gas at the first measurement point. Adjusting the flow rate of the product gas through the compression means at the second measurement point so that
Adjusting the pressure of the product gas at a third measurement point between the first measurement point and the second measurement point to a second pressure that is greater than the first pressure; only including,
The pressure adjustment to the second pressure is performed via a discharge pipe branching from a pipe connecting the first measurement point and the second measurement point, and a purge valve with an adjustable opening degree provided in the discharge pipe. A method for supplying a product gas, wherein a part of the product gas is discharged to the outside .
上記流量を調節するステップでは、上記流量測定値が上記所定範囲を下回って減少したとき、現在の上記流量設定値からその次に小さい上記流量設定値となるように上記第2の測定点における上記製品ガスの流量を減少させ、上記流量測定値が上記所定範囲を超えて増加したとき、現在の上記流量設定値からその次に大きい上記流量設定値となるように上記第2の測定点における上記製品ガスの流量を増加させる、請求項1または2に記載の製品ガス供給方法。 A plurality of flow rate setting values each assigned corresponding to the flow rate measurement value within a predetermined range are set,
In the step of adjusting the flow rate, when the flow rate measurement value decreases below the predetermined range, the flow rate set value at the second measurement point is set to be the next lower flow rate set value from the current flow rate set value. When the flow rate of the product gas is decreased and the flow rate measurement value is increased beyond the predetermined range, the flow rate set value is set to the next highest flow rate set value from the current flow rate set value. The product gas supply method according to claim 1 or 2 , wherein the flow rate of the product gas is increased.
上記混合ガスから上記不要ガスを選択的に吸着する吸着剤が充填された吸着塔を用いて行う圧力変動吸着式ガス分離法により、上記製品ガスを分離するための圧力変動吸着式ガス分離装置と、
上記製品ガスを圧縮するための圧縮手段と、
上記圧縮手段を経た上記製品ガスの流量を第1の測定点にて測定するための流量測定手段と、
上記圧縮手段を経た上記製品ガスが上記流量測定手段に供給される前に当該製品ガスの流量を調節するための流量調節手段と、
上記流量測定手段によって測定された上記第1の測定点における流量測定値に基づいて、上記第1の測定点よりも上流側である第2の測定点において上記流量測定値以上である所定の流量設定値となるように上記流量調節手段により上記第2の測定点における流量調節を行うための制御手段と、
上記流量調節手段を経た上記製品ガスが上記流量測定手段に供給される前に当該製品ガスの圧力を調節するための圧力調節手段と、を備え、
上記圧力調節手段は、上記第1の測定点と第2の測定点とをつなぐ配管から分岐する放出用配管および当該放出用配管に設けた開度調節可能なパージ弁を介して上記製品ガスの一部を外部に放出することにより上記流量測定手段に供給される前の上記製品ガスの圧力を調節することを特徴とする、製品ガス供給システム。 A system for separating a product gas enriched in a target gas from a mixed gas containing a target gas and an unnecessary gas by a pressure fluctuation adsorption method, and compressing and supplying the product gas,
A pressure fluctuation adsorption gas separation device for separating the product gas by a pressure fluctuation adsorption gas separation method performed using an adsorption tower filled with an adsorbent that selectively adsorbs the unnecessary gas from the mixed gas; ,
Compression means for compressing the product gas;
A flow rate measuring means for measuring the flow rate of the product gas that has passed through the compression means at a first measurement point ;
A flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the product gas before the product gas having passed through the compression means is supplied to the flow rate measuring means;
Based on the flow rate measurement value at the first measurement point measured by the flow rate measurement means , a predetermined flow rate that is equal to or higher than the flow rate measurement value at a second measurement point upstream of the first measurement point. and control means for performing a flow control in the I Ri said second measurement point in the flow rate control means so that the setting value,
Pressure adjusting means for adjusting the pressure of the product gas before the product gas passed through the flow rate adjusting means is supplied to the flow rate measuring means ,
The pressure adjusting means is configured to supply the product gas via a discharge pipe branching from a pipe connecting the first measurement point and the second measurement point, and a purge valve provided in the discharge pipe. A product gas supply system for adjusting a pressure of the product gas before being supplied to the flow rate measuring means by discharging a part thereof to the outside .
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08173745A (en) * | 1994-12-27 | 1996-07-09 | Nippon Sanso Kk | Operation method for pressure variation adsorption separator |
JPH08173744A (en) * | 1994-12-27 | 1996-07-09 | Nippon Sanso Kk | Method for controlling supply amount of product gas in pressure variation adsorption separator |
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---|---|---|---|---|
US4867766A (en) * | 1988-09-12 | 1989-09-19 | Union Carbide Corporation | Oxygen enriched air system |
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JP3891834B2 (en) * | 2001-12-04 | 2007-03-14 | 大陽日酸株式会社 | Gas supply method and apparatus |
JP2004066125A (en) * | 2002-08-07 | 2004-03-04 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | Method of separating target gas |
JP4351623B2 (en) * | 2004-12-09 | 2009-10-28 | 株式会社神戸製鋼所 | Compressor equipment and control method thereof |
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Patent Citations (2)
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---|---|---|---|---|
JPH08173745A (en) * | 1994-12-27 | 1996-07-09 | Nippon Sanso Kk | Operation method for pressure variation adsorption separator |
JPH08173744A (en) * | 1994-12-27 | 1996-07-09 | Nippon Sanso Kk | Method for controlling supply amount of product gas in pressure variation adsorption separator |
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