JP7112441B2

JP7112441B2 - ガス精製装置管理システム

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Publication number: JP7112441B2
Application number: JP2020022402A
Authority: JP
Inventors: 智雄大前
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2020-02-13
Filing date: 2020-02-13
Publication date: 2022-08-03
Anticipated expiration: 2040-02-13
Also published as: JP2021126612A

Description

本発明は、ガス精製装置管理システムに関し、詳しくは、複数のガス精製装置の運転を管理するシステムに関する。

窒素、酸素、水素、アルゴン、ヘリウム、アンモニア等のガスを精製する装置には、特定の物質を吸着する吸着剤が充填された精製筒を複数備えており、原料ガスを精製筒に流入させ、精製筒内の吸着剤によって不純成分を吸着して除去する精製工程と、精製筒内で吸着した不純成分を精製筒外へ排出する再生工程とを異なる精製筒で交互に繰り返すことで、連続的に、原料ガスから不純成分を分離して精製ガスを得るものがある（例えば、特許文献１参照。）。

この再生工程では、精製筒に再生ガスを流し、ヒーターで、例えば２００℃～３５０℃に加熱して不純成分を脱離させる加熱再生が行われるため、相応に電力を消費するとともに、再生ガスに不純成分が混ざった排ガスが排出される。

特開２００８－２１２８４５号公報

このため、同一施設において、複数のガス精製装置が同時運用されているところでは、各装置で再生工程のタイミングが重なることで、電力使用量が増加し停電のリスクが高まったり、排ガスのラインに大量の排ガスが流れて背圧が増加し排ガスが逆流したりするおそれがあるので、各装置の再生工程について、互いにタイミングが重ならない適切な運転スケジュールをあらかじめ設定しておく必要があった。

しかしながら、実際の運転中には、精製工程又は再生工程がイレギュラーな事態によって途中で止まる等、スケジュール通りの運用に支障を来す場合があった。また、精製されたガスの積算流量に応じて吸着工程と再生工程とを切り替える方式をとることもあり、その場合、そもそも、工程切り替えのスケジューリングをあらかじめ組むことが困難であった。

そこで本発明は、複数のガス精製装置のそれぞれについて、再生工程の進行度合いに応じて運転状況を管理し、再生工程の実施タイミングの重複を防止するガス精製装置管理システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のガス精製装置管理システムは、不純成分を吸着する吸着剤が充填された複数の精製筒を有し、前記精製筒内に流入させた原料ガスから不純成分を吸着して精製ガスを生産する精製工程と、前記精製筒内に再生ガスを流入させるとともに筒内を加熱して、筒内に吸着した不純成分を除去する再生工程とを、複数の前記精製筒で交互に又は順繰りに切り替えて行い、連続的にガス精製を行うガス精製装置を２つ以上備えるとともに、前記精製工程及び前記再生工程のそれぞれの実施時間が設定された運転スケジュールに従って運転する各前記ガス精製装置の運転状況を監視する運転調整手段を備えており、前記運転調整手段は、各前記ガス精製装置の運転に応じて生じる前記再生ガスに前記不純成分が混ざった排ガスの排出量を算出し、算出した排ガスの排出量が、あらかじめ設定された限界許容量に達すると判断すると、該限界許容量を超えないように各前記ガス精製装置の前記精製工程及び前記再生工程の運転時間を調整することを特徴としている。

上記目的を達成するため、本発明の他のガス精製装置管理システムは、不純成分を吸着する吸着剤が充填された複数の精製筒を有し、前記精製筒内に流入させた原料ガスから不純成分を吸着して精製ガスを生産する精製工程と、前記精製筒内に再生ガスを流入させるとともに筒内を加熱して、筒内に吸着した不純成分を除去する再生工程とを、複数の前記精製筒で交互に又は順繰りに切り替えて行い、連続的にガス精製を行うガス精製装置を２つ以上備えるとともに、前記精製工程及び前記再生工程のそれぞれの実施時間が設定された運転スケジュールに従って運転する各前記ガス精製装置の運転状況を監視する運転調整手段を備えており、前記運転調整手段は、各前記ガス精製装置からそれぞれの前記精製工程及び前記再生工程の運転時間を取得し、前記運転スケジュールに基づいて、前記再生工程を実施している前記ガス精製装置が前記再生工程を完了するまでの残余時間と、前記精製工程を実施している前記ガス精製装置が前記再生工程を開始するまでの猶予時間とを算出して、前記猶予時間が前記残余時間よりも小さいと判定した前記ガス精製装置に対して、実施中の前記再生工程が完了するまで、前記精製工程を実施している前記ガス精製装置の運転を停止させる運転調整を行うことを特徴としている。

また、前記運転調整手段は、前記再生工程が行われている前記ガス精製装置の運転時間と、前記精製工程が行われている前記ガス精製装置の運転時間との時間間隔を算出し、前記精製工程が行われている前記ガス精製装置の前記猶予時間が前記時間間隔よりも小さいことを検出すると、前記運転調整を開始することも特徴としている。

本発明のガス精製装置管理システムによれば、運転調整手段が複数のガス精製装置から生じる電力消費量又は排ガス排出量を算出し、あらかじめ設定された限界許容量を超えないように運転状況を監視するので、最適な運転管理を実施することができる。

また、本発明の他のガス精製装置管理システムによれば、運転調整手段が、複数のガス精製装置のそれぞれについて運転状況を監視して運転調整を行うことで、一のガス精製装置で再生工程が進行している間、その再生工程が完了する前に他のガス精製装置が再生工程を開始しないように、他のガス精製装置の運転を一時的に停止できるので、複数のガス精製装置のそれぞれについて、再生工程の実施タイミングの重複を防止することができ、したがって、複数のガス精製装置で再生工程が同時に実施されることで一時に大量の電力が消費されたり、大量の排ガスが排ガス搬送経路に流されたりすることがない。

また、運転調整を、再生工程開始直後でなく、精製工程中のガス精製装置の再生工程開始までの猶予時間が、精製工程中のガス精製装置の運転時間と再生工程中のガス精製装置の運転時間との時間間隔よりも小さいことを検出してから開始するので、精製工程の運転時間を長くとれ、運転の連続性を十分に保つことができる。

本発明の一形態例であるガス精製装置管理システムの構成を示す系統図。図１の運転調整手段の構成を示すブロック図。図１のガス精製装置の運転時において、第一精製筒でガス精製を行い、第二精製筒で加熱再生する際のガスフローを示す系統図。図１のガス精製装置の運転時において、第二精製筒でガス精製を行い、第一精製筒で加熱再生する際のガスフローを示す系統図。図１の各ガス精製装置の運転スケジュールを示すタイムチャート。図５を再生工程の実施の有無のみに注目した再生スケジュールを示すタイムチャート。図１の運転調整手段における中央制御装置の、各ガス精製装置に対する運転制御を示すフローチャート。本発明の他の形態例であるガス精製装置管理システムの構成を示す系統図。図８の運転調整手段の構成を示すブロック図。図８の運転調整手段における各ガス精製装置の運転制御部による運転制御を示すフローチャート。

図１は、本発明の一形態例であるガス精製装置管理システム１１の構成を示す系統図である。図１に示されるように、ガス精製装置管理システム１１は、精製筒を有する２つのガス精製装置として第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３を備えている。

また、ガス精製装置管理システム１１には、原料ガスを供給する原料ガス供給部１４と、精製ガスを外部に送出する精製ガス送出ライン１５と、吸着剤から不純成分を除去可能な再生ガスを供給する再生ガス供給部１６と、精製筒を再生ガスとともに加熱することで生じる排ガスを外部に排出する排ガス排出ライン１７と、第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３のそれぞれに対して通信して運転調整の指令を送る中央制御装置１８とが設けられている。

第一ガス精製装置１２と第二ガス精製装置１３との内部構成は共通しており、以下にまとめて説明を行う。

第一ガス精製装置１２又は第二ガス精製装置１３は、いずれも、原料ガスから不純成分を吸着する吸着剤が充填された２つの精製筒Ｃ（第一精製筒Ｃａ、第二精製筒Ｃｂ）を備えている。精製筒Ｃ（第一精製筒Ｃａ、第二精製筒Ｃｂ）の外周には、それぞれ、精製筒Ｃを所定の温度に加熱するヒーターＨ（第一ヒーターＨａ、第二ヒーターＨｂ）が取り付けられている。

また、第一精製筒Ｃａには、上端に上部配管Ｌ０１ａが、下端に下部配管Ｌ０２ａが、それぞれ接続されており、第二精製筒Ｃｂには、上端に上部配管Ｌ０１ｂが、下端に下部配管Ｌ０２ｂが、それぞれ接続されている。

原料ガス供給経路Ｌ１は、原料ガス供給部１４から延びており、中途部で分岐経路Ｌ１ａ、Ｌ１ｂに分岐し、分岐経路Ｌ１ａは上部配管Ｌ０１ａに、分岐経路Ｌ１ｂは上部配管Ｌ０１ｂに、それぞれ接続している。

精製ガス送出経路Ｌ２は、精製ガス送出ライン１５に繋がっており、中途部で分岐経路Ｌ２ａ、Ｌ２ｂに分岐し、分岐経路Ｌ２ａは下部配管Ｌ０２ａに、分岐経路Ｌ２ｂは下部配管Ｌ０２ｂに、それぞれ接続している。

再生ガス供給経路Ｌ３は、再生ガス供給部１６から延びており、中途部で分岐経路Ｌ３ａ、Ｌ３ｂに分岐し、分岐経路Ｌ３ａは下部配管Ｌ０２ａに、分岐経路Ｌ３ｂは下部配管Ｌ０２ｂに、それぞれ接続している。

排ガス搬送経路Ｌ４は、排ガス排出ライン１７に繋がっており、中途部で分岐経路Ｌ４ａ、Ｌ４ｂに分岐し、分岐経路Ｌ４ａは上部配管Ｌ０１ａに、分岐経路Ｌ４ｂは上部配管Ｌ０１ｂに、それぞれ接続している。

また、再生ガス供給経路Ｌ３と、各分岐経路Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ４ａ、Ｌ４ｂとには、それぞれ開閉バルブＶが取り付けられている。

なお、精製ガス送出経路Ｌ２には、再生ガス供給経路Ｌ３に接続する精製ガス流用経路Ｌ５が設けられており、精製ガス送出経路Ｌ２に流される精製ガスの一部を、再生ガス供給経路Ｌ３に送出し、再生ガスとして流用可能に構成されている。精製ガス流用経路Ｌ５にも開閉バルブＶが取り付けられている。

また、第一ガス精製装置１２の排ガス搬送経路Ｌ４と第二ガス精製装置１３の排ガス搬送経路Ｌ４とは、互いに途中で合流し、単一の排ガス排出ライン１７を形成している。同様に、第一ガス精製装置１２の精製ガス送出経路Ｌ２と第二ガス精製装置１３の精製ガス送出経路Ｌ２とは、互いに途中で合流し、単一の精製ガス送出ライン１５を形成している。

第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３のそれぞれには、各装置全体の運転を制御する運転制御部Ｄが設けられている。運転制御部Ｄは、再生ガス供給経路Ｌ３と、精製ガス流用経路Ｌ５と、各分岐経路Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ４ａ、Ｌ４ｂに取り付けられた開閉バルブＶと、それぞれ電気的に接続されており、各開閉バルブＶを開閉制御可能に構成されている。

また、運転制御部Ｄは、第一ヒーターＨａ及び第二ヒーターＨｂとも電気的に接続されており、第一ヒーターＨａによる第一精製筒Ｃａの加熱、及び、第二ヒーターＨｂによる第二精製筒Ｃｂの加熱を、それぞれ制御可能に構成されている。

さらに、第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３の運転制御部Ｄは、中央制御装置１８とともに、ガス精製装置管理システム１１における第一ガス精製装置１２と第二ガス精製装置１３との運転の兼ね合いを調整する運転調整手段１９を構成している。

図２は、図１の運転調整手段１９の構成を示すブロック図である。

第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３とのそれぞれの運転制御部Ｄ内には、時間を計測するタイマーＤ１と、タイマーＤ１が計測したガス精製装置の運転時間、精製工程と再生工程との切替時間が記録された運転スケジュールの設定、実施している工程等の運転情報を記憶する記憶部Ｄ２と、運転制御部Ｄを外部と通信可能にする通信部Ｄ３とが設けられている。

また、中央制御装置１８には、取得した情報を処理する演算処理部２０と、演算処理部２０が処理した情報や取得した情報を記憶する記憶部２１と、中央制御装置１８外部と通信可能にする通信部２２とが設けられている。

中央制御装置１８は、第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３に対し、通信部２２と通信部Ｄ３とを介してそれぞれの運転制御部Ｄと通信し、各運転制御部ＤのタイマーＤ１が計測した運転時間を取得でき、各運転制御部Ｄに対しタイマーＤ１の計測した時間に応じた精製工程と再生工程との切替や、運転の開始又は停止を行う旨の指令を送信可能に構成されている。

演算処理部２０は、第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３の各運転制御部Ｄから取得した運転時間や、運転スケジュール等の情報に基づいて、第一ガス精製装置１２と第二ガス精製装置１３との運転状況を比較可能に構成されている。

図３は、第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３の運転時において、第一精製筒Ｃａでガス精製を行うとともに第二精製筒Ｃｂを加熱再生する際のガスフローを示す系統図であり、図４は、第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３の運転時において、第二精製筒Ｃｂでガス精製を行うとともに第一精製筒Ｃａを加熱再生する際のガスフローを示す系統図である。

第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３において、それぞれ、運転が行われている状態では、運転制御部Ｄによる各開閉バルブＶの開閉制御によってガスの流れる経路が決定され、一方の精製筒Ｃにおいては、筒内に流入させた原料ガスから不純成分を吸着して精製ガスを生産する精製工程が行われ、他方の精製筒Ｃでは、筒内に再生ガスを流入させるとともに筒内を加熱して、筒内に吸着した不純成分を除去する再生工程が行われている。

図３に示されるように、第一精製筒Ｃａで精製工程が行われ、第二精製筒Ｃｂで再生工程が行われる場合、運転制御部Ｄは、分岐経路Ｌ１ａの開閉バルブＶを開き、分岐経路Ｌ１ｂの開閉バルブＶを閉じて、第一精製筒Ｃａのみを原料ガス供給経路Ｌ１に繋げるとともに、分岐経路Ｌ２ａの開閉バルブＶを開き、分岐経路Ｌ２ｂの開閉バルブＶを閉じて、第一精製筒Ｃａのみを精製ガス送出経路Ｌ２に繋げる。

これにより、原料ガス供給部１４から供給される原料ガスが第一精製筒Ｃａに導入されるので、原料ガスから不純成分が除去されて精製ガスとなり、第一精製筒Ｃａから導出されて精製ガス送出ライン１５に送出される。

また、運転制御部Ｄは、再生ガス供給経路Ｌ３の開閉バルブＶが開いて再生ガスの供給を有効にし、分岐経路Ｌ３ａの開閉バルブＶを閉じ、分岐経路Ｌ３ｂの開閉バルブＶを開いて、第二精製筒Ｃｂのみを再生ガス供給経路Ｌ３に繋げるとともに、分岐経路Ｌ４ａの開閉バルブＶを閉じ、分岐経路Ｌ４ｂの開閉バルブＶを開いて第二精製筒Ｃｂのみを排ガス搬送経路Ｌ４に繋げ、さらに、第二ヒーターＨｂを起動して第二精製筒Ｃｂを加熱する。

これにより、再生ガス供給部１６から供給される再生ガスが加熱された第二精製筒Ｃｂに導入されるので、第二精製筒Ｃｂが加熱再生され、第二精製筒Ｃｂ内に吸着した不純成分が除去される。また、加熱再生に伴って生じた排ガスが第二精製筒Ｃｂから導出されて排ガス排出ライン１７に排出される。

図４に示されるように、第一精製筒Ｃａで再生工程が行われ、第二精製筒Ｃｂで精製工程が行われる場合、運転制御部Ｄによって、分岐経路Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、Ｌ３ａ、Ｌ４ａの開閉バルブＶがそれぞれ開かれ、分岐経路Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ４ｂの開閉バルブＶがそれぞれ閉じられる。また、再生ガス供給経路Ｌ３の開閉バルブＶが開かれるのは図３の場合と同様であるが、第一ヒーターＨａが起動されて第一精製筒Ｃａが加熱される。

これにより、原料ガス供給部１４から原料ガスが供給される第二精製筒Ｃｂに導入されるので、原料ガスから不純成分が除去されて精製ガスが製造され、製造された精製ガスが第二精製筒Ｃｂから導出されて精製ガス送出ライン１５に送出される。

また、再生ガス供給部１６から供給される再生ガスが加熱された第一精製筒Ｃａに導入されるので、第一精製筒Ｃａが加熱再生され、第一精製筒Ｃａ内に吸着した不純成分が除去されるとともに、加熱再生に伴って生じた排ガスが第一精製筒Ｃａから導出されて排ガス排出ライン１７に排出される。

そして、運転制御部Ｄが各開閉バルブＶの開閉パターンを図３の状態から図４の状態に、あるいは、図４の状態から図３の状態に変更することで、精製工程及び再生工程を行う精製筒Ｃを切り替えることができる。

なお、運転制御部Ｄが再生工程を行っている精製筒Ｃへの再生ガス供給経路Ｌ３の開閉バルブＶを閉じ、加熱しているヒーターＨを止めることで、一方の精製筒Ｃで精製工程が継続中であっても、他方の精製筒Ｃでは再生工程を終了させ、待機状態にすることができる。

図５は、第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３の運転スケジュール２３を示すタイムチャートである。

図５に示されるように、第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３の各精製筒Ｃ（第一精製筒Ｃａ、第二精製筒Ｃｂ）では、それぞれ、運転制御部Ｄの記憶部Ｄ２に記憶された同一の運転スケジュール２３に従って、次のように装置の運転が実施される。

まず、一の精製筒Ｃ（例えば、第一精製筒Ｃａ）で精製工程が行われている間、他の精製筒Ｃ（例えば、第二精製筒Ｃｂ）では所定の再生時間（Ｔｃ）、再生工程が行われる。所定の切替時間（Ｔｐ）が経過すると両精製筒Ｃ間で工程が切り替えられ、今度は、一の精製筒Ｃ（例えば、第一精製筒Ｃａ）で再生工程が所定時間（Ｔｃ）行われ、他の精製筒Ｃ（例えば、第二精製筒Ｃｂ）では、所定の切替時間（Ｔｐ）が経過するまで精製工程が行われる。そして、その後再び、両精製筒Ｃ間で工程が切り替えられる。

ここで、精製工程の実施時間であると同時に、精製工程から再生工程に切り替わるまでの時間となる切替時間Ｔｐは、再生工程の実施時間Ｔｃよりも少なくとも２倍以上長くなるように設定されており、本実施例においては、Ｔｐ＝４８ｈ、Ｔｃ＝１２ｈとなっている。すなわち、再生工程を終えた精製筒Ｃは、次の切替期間になるまでの待機時間（Ｔｗ＝Ｔｐ－Ｔｃ＝３６ｈ）が経過するまで、次の精製工程に備えた待機状態となる。

タイマー１は、第一ガス精製装置１２の運転制御部ＤにあるタイマーＤ１によって計測された第一ガス精製装置１２の運転継続時間に基づいて運転スケジュール２３上の進行度合いを示すものであり、タイマー２は、第二ガス精製装置１３の運転制御部ＤにあるタイマーＤ１によって計測された第二ガス精製装置１３の運転継続時間に基づいて運転スケジュール２３上の進行度合いを進行するものである。

したがって、第一ガス精製装置１２の運転が継続している間は、タイマー１が（左から右に）進行し、運転が停止すればタイマー１の進行も止まる。同様に、第二ガス精製装置１３の運転が継続している間は、タイマー２が（左から右に）進行し、運転が停止すればタイマー２の進行も止まる。

また、タイマー１及びタイマー２は、運転スケジュール２３の左端から右端まで進むと、再び左端から右端に向けて進行する。すなわち、各精製筒Ｃは、精製－再生－待機の一連の工程を繰り返すように設定されている。

図６（ａ）は、図５の運転スケジュール２３に基づき、第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３の各精製筒Ｃの区別を無視して再生工程の実施の有無のみに注目した再生スケジュール２４を示すタイムチャートであり、図６（ｂ）は、繰り返される再生スケジュール２４を仮想的に繋げて表示したものである。

図６（ａ）及び（ｂ）に示されるように、再生スケジュール２４は、運転スケジュール２３を書き直したものであって、各精製筒Ｃの区別を無視しているので、タイマー１及びタイマー２の再生スケジュール２４上の位置関係によって、第一ガス精製装置１２又は第二ガス精製装置１３が、再生工程にあれば、再生工程が完了するまでの残余時間Ｒｅを、再生工程になければ、再生工程が開始されるまでの猶予時間Ｒｓを、それぞれ容易に判定できる。

ここで、再生スケジュール２４における第一ガス精製装置１２のタイマーＤ１（タイマー１）の計測時間をｔ_１、第二ガス精製装置１３のタイマーＤ１（タイマー２）の計測時間をｔ_２と表示しているが、各精製筒Ｃの区別を無視することで、ｔ_１及びｔ_２は、それぞれ、ｔ_１’＝ｔ_１＋Ｔｐ及びｔ_２’＝ｔ_２＋Ｔｐにあるともみなせる。

この場合におけるタイマー１とタイマー２との間の時間間隔Δｔは、一方が再生工程中であって、もう一方が再生工程開始前である場合を前提とすれば、タイマー１が再生工程中の場合、図のように、Δｔ＝ｔ_１’－ｔ_２＝ｔ_１－ｔ_２＋Ｔｐと算定される（タイマー２が再生工程中の場合は、Δｔ＝ｔ_２’－ｔ_１＝ｔ_２－ｔ_１＋Ｔｐと算定される）。

なお、Δｔは、第一ガス精製装置１２の再生工程と第二ガス精製装置１３の再生工程とが重ならないようにあらかじめＴｃ以上の間隔が空くように設定されている。

ただし、運転中、何らかのインシデントによって、例えば第一ガス精製装置１２の運転が一時的に停止したとすると、運転スケジュール２３上（又は再生スケジュール２４上）、タイマー１も停止するが、第二ガス精製装置１３は通常通り運転していれば、タイマー２は進行を続ける。

この場合、第一ガス精製装置１２の運転停止時間によっては、第一ガス精製装置１２が運転を再開すると、第一ガス精製装置１２と第二ガス精製装置１３とで同時に再生工程を行うタイミングが生じることとなるので、タイマー１とタイマー２との間隔は必ずしも一定とはならない。

これに対し、図１の運転調整手段１９の中央制御装置１８は、タイマー１及びタイマー２のそれぞれについて、再生工程が完了するまでの残余時間Ｒｅと、再生工程が開始されるまでの猶予時間Ｒｓとを演算処理部２０によって算出するとともに比較を行い、第一ガス精製装置１２又は第二ガス精製装置１３のいずれか一方が再生工程に入った場合であって、再生工程にない、つまり、精製工程を実施中の他方のガス精製装置のＲｓが、Ｒｓ＜Δｔとなったとき、運転調整を開始する。

運転調整では、中央制御装置１８は、精製工程を実施中のガス精製装置のタイマーから見たＲｓと、再生工程を実施中のガス精製装置のタイマーから見たＲｅとで、Ｒｓ＜Ｒｅとなるか否か、すなわち、一方のガス精製装置で再生工程が完了する前に他方のガス精製装置で再生工程が開始されるか否かを監視し、再生工程が重複しないように第一ガス精製装置１２又は第二ガス精製装置１３の運転を停止させる。

例えば、運転スケジュール２３上（再生スケジュール２４上）、タイマー１が再生工程の位置にあって、タイマー２が再生工程にさしかかった状態であって、タイマー１の残余時間Ｒｅ＞タイマー２の猶予時間Ｒｓとなっていると中央制御装置１８が判断すると、中央制御装置１８は、第二ガス精製装置１３に対してＲｅ≦Ｒｓとなるまで運転を停止させる。

図７は、運転調整手段１９における中央制御装置１８の、第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３に対する運転調整の制御を示すフローチャートである。

図７に示されるように、中央制御装置１８は、まず、第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３のそれぞれの運転制御部Ｄと通信し、各運転制御部Ｄについて、記憶部Ｄ２から、タイマーＤ１（タイマー１，２）が計測した運転時間、運転スケジュール２３、実施中の工程等の情報を含む運転情報を取得する（ステップＳ１）

中央制御装置１８は、取得した運転情報に基づいて、第一ガス精製装置１２に再生工程中の精製筒Ｃがあるか否かを判断する（ステップＳ２ａ）。第一ガス精製装置１２に再生工程中の精製筒Ｃがある場合、中央制御装置１８は、演算処理部２０によって、再生スケジュール２４上、タイマー１とタイマー２の時間間隔Δｔと、第二ガス精製装置１３の精製筒Ｃにおける再生工程開始までの猶予時間Ｒｓ（Ｒｓ２）とをそれぞれ算出し、Ｒｓ２＜Δｔとなるか否かを判定する（ステップＳ３ａ）

中央制御装置１８は、Ｒｓ２＜Δｔであると判定すると、再度、第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３のそれぞれの運転制御部Ｄと通信して運転情報を取得し（ステップＳ４ａ）、演算処理部２０によって、改めてＲｓ２を算出するとともに、第一ガス精製装置１２の精製筒Ｃの再生工程完了までの残余時間Ｒｅ（Ｒｅ１）を算出し、Ｒｓ２＜Ｒｅ１となるか否かを判定する（ステップＳ５ａ）。

その後、中央制御装置１８は、Ｒｓ２＜Ｒｅ１であると判定すると、第二ガス精製装置１３の運転制御部Ｄに対し、運転を停止するように指令を出し、その旨の指令を受け取った第二ガス精製装置１３の運転制御部Ｄは、タイマーＤ１の計測とともに運転を停止する（ステップＳ６ａ）。

中央制御装置１８は、第二ガス精製装置１３の運転を停止させた後も、継続して第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３からそれぞれ運転情報を取得し続け（ステップＳ７ａ）、運転情報を取得するたびに演算処理部２０によってＲｅ１≦Ｒｓ２となるか否かを判定する（ステップＳ８ａ）。

そして、中央制御装置１８は、Ｒｅ１≦Ｒｓ２になったと判定したとき、第二ガス精製装置１３の運転制御部Ｄに対し、運転を開始するように指令を出し、その旨の指令を受け取った第二ガス精製装置１３の運転制御部Ｄは、タイマーＤ１の計測とともに運転を開始する（ステップＳ９ａ）。

また、ステップＳ２ａにおいて、第一ガス精製装置１２に再生工程中の精製筒Ｃがなかった場合、今度は、第二ガス精製装置１３に再生工程中の精製筒Ｃがあるか否かを判断する（ステップＳ２ｂ）。

第二ガス精製装置１３に再生工程中の精製筒Ｃがある場合、中央制御装置１８は、演算処理部２０によって、再生スケジュール２４上、タイマー１とタイマー２の時間間隔Δｔと、第一ガス精製装置１２の精製筒Ｃにおける再生工程開始までの猶予時間Ｒｓ（Ｒｓ１）とを算出し、Ｒｓ１＜Δｔとなるか否かを判定する（ステップＳ３ｂ）。

中央制御装置１８は、Ｒｓ１＜Δｔであると判定すると、再度、第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３のそれぞれの運転制御部Ｄと通信して運転情報を取得し（ステップＳ４ｂ）、演算処理部２０によって、改めてＲｓ１を算出するとともに、第二ガス精製装置１３の精製筒Ｃの再生工程完了までの残余時間Ｒｅ（Ｒｅ２）を算出し、Ｒｓ１＜Ｒｅ２となるか否かを判定する（ステップＳ５ｂ）。

中央制御装置１８は、Ｒｓ１＜Ｒｅ２であると判定すると、第一ガス精製装置１２の運転制御部Ｄに対し、運転を停止するように指令を出し、その旨の指令を受け取った第一ガス精製装置１２の運転制御部Ｄは、タイマーＤ１の計測とともに運転を停止する（ステップＳ６ｂ）。

中央制御装置１８は、第一ガス精製装置１２の運転を停止させた後も、継続して第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３からそれぞれ運転情報を取得し続け（ステップＳ７ｂ）、運転情報を取得するたびに演算処理部２０によってＲｅ２≦Ｒｓ１となるか否かを判定する（ステップＳ８ｂ）。

そして、中央制御装置１８は、Ｒｅ２≦Ｒｓ１になったと判定したとき、第一ガス精製装置１２の運転制御部Ｄに対し、運転を開始するように指令を出し、その旨の指令を受け取った第一ガス精製装置１２の運転制御部Ｄは、タイマーＤ１の計測とともに運転を開始する（ステップＳ９ｂ）。

このように、本発明のガス精製装置管理システム１１によれば、運転調整手段１９に含まれる中央制御装置１８が、第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３それぞれについて運転調整を行うことで、設定された運転スケジュール２３における運転状況を監視して、一のガス精製装置で再生工程が進行している間、その再生工程が完了する前に他のガス精製装置が再生工程を開始しないように、他のガス精製装置の運転を一時的に停止できるので、複数のガス精製装置のそれぞれについて、再生工程の実施タイミングの重複を防止することができる。

したがって、複数のガス精製装置で再生工程が同時に実施されることで一時に大量の電力が消費されたり、大量の排ガスが排ガス搬送経路Ｌ４に流されたりすることがない。

また、運転調整を、再生工程開始直後でなく、Ｒｓ＜Δｔとなったときに開始することから、再生工程が重複するようなスケジュール進行であっても、精製工程の運転時間を長くとれるので、運転の連続性を十分に保つことができる。

図８は、本発明の他の形態例であるガス精製装置管理システム３１の構成を示す系統図であり、図９は、図８の運転調整手段３４の構成を示すブロック図である。

図８に示されるように、ガス精製装置管理システム３１は、第一ガス精製装置３２と第二ガス精製装置３３とを備えている。ガス精製装置管理システム３１は、図１のガス精製装置管理システム１１と構成がほぼ同じであるが、第一ガス精製装置３２及び第二ガス精製装置３３は、それぞれ図１の第一ガス精製装置１２及び第二ガス精製装置１３が有する運転制御部Ｄに代えて運転制御部Ｄ’を有し、図１の中央制御装置１８が仲介していた通信を相互に直接行うように構成されている。

したがって、第一ガス精製装置３２の運転制御部Ｄ’と、第二ガス精製装置３３の運転制御部Ｄ’とが、第一ガス精製装置３２と第二ガス精製装置３３との運転の兼ね合いを調整する運転調整手段３４を構成している。

ここで、第一ガス精製装置３２及び第二ガス精製装置３３は、いずれも、前形態例と同様に図５の運転スケジュール２３（及び、図６の再生スケジュール２４）に従って運転するように設定されている。すなわち、この場合のタイマー１は、第一ガス精製装置３２のタイマーＤ’１に対応し、タイマー２は、第二ガス精製装置３３のタイマーＤ’１に対応している。

図９に示されるように、運転調整手段３４は、第一ガス精製装置３２及び第二ガス精製装置３３の運転制御部Ｄ’によって構成されている。

運転制御部Ｄ’内には、時間を計測するタイマーＤ’１と、タイマーＤ’１が計測したガス精製装置の運転時間、運転スケジュール２３の設定、実施している工程等の運転情報を記憶する記憶部Ｄ’２と、運転制御部Ｄ’を外部と通信可能にする通信部Ｄ’３と、取得した情報を処理する演算処理部Ｄ’４とが設けられている。また、記憶部Ｄ’２は、演算処理部Ｄ’４が処理した情報や取得した情報も記憶可能に構成されている。

第一ガス精製装置３２の運転制御部Ｄ’と、第二ガス精製装置３３の各運転制御部Ｄ’とは、各自の通信部Ｄ’３を介して相互に通信し合い、各自の演算処理部Ｄ’４により、通信によって取得した運転情報に基づいて、自他のガス精製装置の運転状況を比較可能に構成されている。

運転調整手段３４である、第一ガス精製装置３２及び第二ガス精製装置３３の運転制御部Ｄ’は、それぞれが相互に通信して、タイマー１及びタイマー２の情報を取得し、タイマー１及びタイマー２のそれぞれについて、再生工程が完了するまでの残余時間Ｒｅと、再生工程が開始されるまでの猶予時間Ｒｓとを演算処理部２０によって算出するとともに比較を行い、自己のガス精製装置のＲｓが、Ｒｓ＜Δｔとなった場合であって、他のガス精製装置が再生工程に入ったとき、自己のガス精製装置の運転調整を開始する。

運転調整では、運転制御部Ｄ’は、自己のタイマーのＲｓと他のタイマーのＲｅとで、Ｒｓ＜Ｒｅとなるか否か、すなわち、他のガス精製装置で再生工程が完了する前に自己のガス精製装置で再生工程が開始されるか否かを監視し、再生工程が重複しないように自己のガス精製装置の運転を停止させる。

例えば、運転スケジュール２３（再生スケジュール２４）上、タイマー１が再生工程の位置にあって、タイマー２が再生工程にさしかかった状態であって、タイマー１の残余時間Ｒｅ＞タイマー２の猶予時間Ｒｓとなっていると第一ガス精製装置３２の運転制御部Ｄ’が、判断すると、第一ガス精製装置３２の運転制御部Ｄ’は、Ｒｅ≦Ｒｓとなるまで自己の運転を停止する。

図１０は、図８の運転調整手段３４における各ガス精製装置の運転制御部Ｄ’による運転制御を示すフローチャートである。以下では、一例として第一ガス精製装置３２の運転制御部Ｄ’による運転制御を説明するが、第二ガス精製装置３３の運転制御部Ｄ’による運転制御に当てはめても同様である。

図１０に示されるように、第一ガス精製装置３２の運転制御部Ｄ’は、まず、自己の記憶部Ｄ’２にアクセスするとともに、通信によって第二ガス精製装置３３の運転制御部Ｄ’の記憶部Ｄ’２にもアクセスし、自他の運転制御部Ｄ’について、タイマーＤ’１（タイマー１，２）が計測した運転時間、運転スケジュール２３、実施中の工程等の情報を含む運転情報を取得する（ステップＳ１１）。

第一ガス精製装置３２の運転制御部Ｄ’は、取得した運転情報に基づいて、第二ガス精製装置３３に再生工程中の精製筒Ｃがあるか否かを判断する（ステップＳ１２）。第二ガス精製装置３３に再生工程中の精製筒Ｃがある場合、第一ガス精製装置３２の運転制御部Ｄ’は、自己の演算処理部Ｄ’４によって、再生スケジュール２４上の、タイマー１とタイマー２の時間間隔Δｔと、第一ガス精製装置３２の精製筒Ｃにおける再生工程開始までの猶予時間Ｒｓ（Ｒｓ＿ｍ）とをそれぞれ算出し、Ｒｓ＿ｍ＜Δｔとなるか否かを判定する（ステップＳ１３）。

Ｒｓ＿ｍ＜Δｔであると判定すると、再度、自他の運転制御部Ｄ’の記憶部Ｄ’２にアクセスして運転情報を取得し（ステップＳ１４）、自己の演算処理部Ｄ’４によって、改めてＲｓ＿ｍを算出するとともに、第二ガス精製装置３３の精製筒Ｃの再生工程完了までの残余時間Ｒｅ（Ｒｅ＿ｏ）を算出し、Ｒｓ＿ｍ＜Ｒｅ＿ｏとなるか否かを判定する（ステップＳ１５）。

第一ガス精製装置３２の運転制御部Ｄ’は、Ｒｓ＿ｍ＜Ｒｅ＿ｏであると判定すると、自己の運転を自己のタイマーＤ’１の計測とともに停止する（ステップＳ１６）。

第一ガス精製装置３２の運転制御部Ｄ’は、停止後も継続して第二ガス精製装置３３から運転情報を取得し続け（ステップＳ１７）、運転情報を取得するたびに自己の演算処理部Ｄ’４によってＲｅ＿ｏ≦Ｒｓ＿ｍとなるか否かを判定する（ステップＳ１８）。

そして、第一ガス精製装置３２の運転制御部Ｄ’は、Ｒｅ＿ｏ≦Ｒｓ＿ｍになったと判定したとき、自己の運転を自己のタイマーＤ’１の計測とともに開始する（ステップＳ１９）。

このように、本発明のガス精製装置管理システム３１によれば、運転調整手段３４に含まれる第一ガス精製装置３２及び第二ガス精製装置３３の各運転制御部Ｄ’が、設定された運転スケジュール２３における他のガス精製装置の運転状況を監視して運転調整を行うことで、他のガス精製装置で再生工程が進行している間、その再生工程が完了する前に自己のガス精製装置が再生工程を開始しないように、自己のガス精製装置の運転を一時的に停止できるので、複数のガス精製装置のそれぞれについて、再生工程の実施タイミングの重複を防止することができる。

なお、本発明は、以上の形態例に限定されることなく、発明の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、本形態例では、運転調整手段によって２つのガス精製装置の運転を管理しているが、管理するガス精製装置は必ずしも２つである必要はなく、再生工程が重複しない運転スケジュールを組めるのであれば３つ以上のガス精製装置を管理してもよい。

あるいは、ガス精製装置を多数有する施設において再生工程の重複が避けられないような場合は、複数のガス精製装置の電力消費量又は排ガス排出量のそれぞれの限界許容量を設定しておき、運転調整手段が、複数のガス精製装置の運転状態から生じる電力消費量又は排ガス排出量を算出し、各限界許容量に達すると判断すると、限界許容量を超えないように各ガス精製装置の運転時間を調整することで最適な運転管理を実施できるようにしてもよい。

また、本形態例では、精製ガス送出ラインは複数のガス精製装置において共有するように構成されているが、必ずしも単一のラインに合流させる必要はなく、ガス精製装置ごとにラインを分けて、それぞれ異なる送出先に精製ガスを送るようにしてもよい。

また、本形態例では、各ガス精製装置は２つの精製筒を備えて精製工程と再生工程とを交互に切り替えているが、精製工程と再生工程との切り替えが可能であれば必ずしも精製筒を２つにする必要はなく、３つ以上の精製筒を設け、各精製筒の精製工程から再生工程への切替を順繰りに行うようにしてもよい。

１１…ガス精製装置管理システム、１２…第一ガス精製装置、１３…第二ガス精製装置、１４…原料ガス供給部、１５…精製ガス送出ライン、１６…再生ガス供給部、１７…排ガス排出ライン、１８…中央制御装置、１９…運転調整手段、２０…演算処理部、２１…記憶部、２２…通信部、２３…運転スケジュール、２４…再生スケジュール、３１…ガス精製装置管理システム、３２…第一ガス精製装置、３３…第二ガス精製装置、３４…運転調整手段。

Ｃ…精製筒、Ｃａ…第一精製筒、Ｃｂ…第二精製筒、Ｄ…運転制御部、Ｄ１…タイマー、Ｄ２…記憶部、Ｄ３…通信部、Ｄ’…運転制御部、Ｄ’１…タイマー、Ｄ’２…記憶部、Ｄ’３…通信部、Ｄ’４…演算処理部、Ｈ…ヒーター、Ｈａ…第一ヒーター、Ｈｂ…第二ヒーター、Ｌ１…原料ガス供給経路、Ｌ１ａ…分岐経路、Ｌ１ｂ…分岐経路、Ｌ２…精製ガス送出経路、Ｌ２ａ…分岐経路、Ｌ２ｂ…分岐経路、Ｌ３…再生ガス供給経路、Ｌ３ａ…分岐経路、Ｌ３ｂ…分岐経路、Ｌ４…排ガス搬送経路、Ｌ４ａ…分岐経路、Ｌ４ｂ…分岐経路、Ｌ５…ガス流用経路、Ｖ…開閉バルブ。

Claims

不純成分を吸着する吸着剤が充填された複数の精製筒を有し、前記精製筒内に流入させた原料ガスから不純成分を吸着して精製ガスを生産する精製工程と、前記精製筒内に再生ガスを流入させるとともに筒内を加熱して、筒内に吸着した不純成分を除去する再生工程とを、複数の前記精製筒で交互に又は順繰りに切り替えて行い、連続的にガス精製を行うガス精製装置を２つ以上備えるとともに、
前記精製工程及び前記再生工程のそれぞれの実施時間が設定された運転スケジュールに従って運転する各前記ガス精製装置の運転状況を監視する運転調整手段を備えており、
前記運転調整手段は、各前記ガス精製装置の運転に応じて生じる前記再生ガスに前記不純成分が混ざった排ガスの排出量を算出し、算出した排ガスの排出量が、あらかじめ設定された限界許容量に達すると判断すると、該限界許容量を超えないように各前記ガス精製装置の前記精製工程及び前記再生工程の運転時間を調整することを特徴とするガス精製装置管理システム。
不純成分を吸着する吸着剤が充填された複数の精製筒を有し、前記精製筒内に流入させた原料ガスから不純成分を吸着して精製ガスを生産する精製工程と、前記精製筒内に再生ガスを流入させるとともに筒内を加熱して、筒内に吸着した不純成分を除去する再生工程とを、複数の前記精製筒で交互に又は順繰りに切り替えて行い、連続的にガス精製を行うガス精製装置を２つ以上備えるとともに、
前記精製工程及び前記再生工程のそれぞれの実施時間が設定された運転スケジュールに従って運転する各前記ガス精製装置の運転状況を監視する運転調整手段を備えており、
前記運転調整手段は、各前記ガス精製装置からそれぞれの前記精製工程及び前記再生工程の運転時間を取得し、前記運転スケジュールに基づいて、前記再生工程を実施している前記ガス精製装置が前記再生工程を完了するまでの残余時間と、前記精製工程を実施している前記ガス精製装置が前記再生工程を開始するまでの猶予時間とを算出して、前記猶予時間が前記残余時間よりも小さいと判定した前記ガス精製装置に対して、実施中の前記再生工程が完了するまで、前記精製工程を実施している前記ガス精製装置の運転を停止させる運転調整を行うことを特徴とするガス精製装置管理システム。
前記運転調整手段は、前記再生工程が行われている前記ガス精製装置の運転時間と、前記精製工程が行われている前記ガス精製装置の運転時間との時間間隔を算出し、前記前記精製工程が行われている前記ガス精製装置の前記猶予時間が前記時間間隔よりも小さいことを検出すると、前記運転調整を開始することを特徴とする請求項２記載のガス精製装置管理システム。