JPS63134501A - Method for controlling rate of feeding in hydrogen production apparatus - Google Patents

Method for controlling rate of feeding in hydrogen production apparatus

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JPS63134501A
JPS63134501A JP27735986A JP27735986A JPS63134501A JP S63134501 A JPS63134501 A JP S63134501A JP 27735986 A JP27735986 A JP 27735986A JP 27735986 A JP27735986 A JP 27735986A JP S63134501 A JPS63134501 A JP S63134501A
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Japan
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flow rate
steam
raw material
value
material gas
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Japanese (ja)
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Masao Kuroda
正雄 黒田
Masakatsu Nagatoshi
永利 正勝
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Mitsubishi Kasei Corp
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Mitsubishi Kasei Corp
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Publication date
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  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the lowering of S/C value (molar ratio of steam/carbon) in the case of load variation, by setting the ratio of the flow rate of steam to that of raw material gas corresponding to the desired S/C value and controlling the flow rate of raw material gas from the set ratio and the flow rate of steam. CONSTITUTION:True flow rate and molar ratio of carbon are calculated by a anthmetic unit W1 which performs temperature and pressure corrections to reduce the flow rate of raw material gas controlled by a flow rate controller FIC1 and measured by a detector Q1 to standard state and performs specific gravity correction when there is a variation in the raw material composition. Separately, true flow rate and molar ratio of steam are calculated by a anthmetic unit W1 which performs temperature and pressure corrections to reduce the flow rate of steam controlled by a flow rate controller FIC2 and measured by a detector Q2 to standard state and the values are transmitted to the arithmetic unit W1 to calculate the S/C value. The ratio of the flow rate of steam to that of the raw material gas corresponding to the S/C value is set and the set level of the flow rate setting device CF2 is increased in the case of increased load to increase the flow rate of steam. The flow rate of the raw material gas is controlled by the set ratio and the flow rate of steam.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は炭化水素類を原料とし、この原料ガスをスチー
ム改質することにより水素を製造する水素製造装置にお
ける供給量の制御方法に関し、特に負荷変動時における
原料ガス及びスチームの供給量を制御する方法に関する
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for controlling the supply amount in a hydrogen production device that uses hydrocarbons as a raw material and produces hydrogen by steam reforming the raw material gas, and particularly relates to The present invention relates to a method for controlling the supply amount of raw material gas and steam during load fluctuations.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

石油精製又は石油化学工場では、炭化水素のスチーム改
質による水素製造用の原料として、各種石油精製又は石
油化学装置から排出されるメタン、エタン、プロパン等
の軽質炭化水素を主成分とするいわゆるオフガスが用い
られている。
In oil refining or petrochemical plants, so-called off-gas, which is mainly composed of light hydrocarbons such as methane, ethane, and propane, discharged from various oil refining or petrochemical equipment is used as a raw material for hydrogen production by steam reforming of hydrocarbons. is used.

オフガスを原料として水素を製造する場合、オフガスの
組成及び流量等は大幅に変動するのが一般的である。こ
のような負荷の変動時に、従来は改質炉入口のオフガス
の組成をガスクロマトグラフィ分析計等によシ適宜分析
して原料ガ哀のカーボンモル数を算出し、その負荷に対
応したスチーム流量の条件変更が手動によシ行なわれて
きた。また、上記条件変更を自動で制御する方法も提案
されている。即ち、原料ガス流路及びスチーム流路に設
置した流量、温度、圧力及び組成の各検出器からスチー
ム/カーボンモル比(以下B 10値という)を算出し
、該BlCj値をスチーム流量と原料ガス流量との比率
値に変換し、該比率値と原料流量と忙よシスチーム量を
制御する方法である(特開昭j?=−7≠4りOり号)
When hydrogen is produced using off-gas as a raw material, the composition, flow rate, etc. of the off-gas generally vary significantly. When the load fluctuates, conventionally the composition of the off-gas at the inlet of the reformer is analyzed using a gas chromatography analyzer, etc., the number of carbon moles in the raw material gas is calculated, and the steam flow rate corresponding to the load is calculated. Condition changes have been made manually. Furthermore, a method for automatically controlling the above-mentioned condition changes has also been proposed. That is, the steam/carbon molar ratio (hereinafter referred to as B10 value) is calculated from the flow rate, temperature, pressure, and composition detectors installed in the raw material gas flow path and the steam flow path, and the BlCj value is calculated based on the steam flow rate and the raw material gas flow rate. This is a method of converting it into a ratio value with the flow rate, and controlling the ratio value, the raw material flow rate, and the amount of system steam (Unexamined Japanese Patent Application Publication No. 2003-2022).
.

〔発明が邂決しようとする問題点〕[Problems that the invention attempts to solve]

しかしながら、上記した従来法では、原料流量の変動に
合わせてスチーム量を変更するので、負荷増大時に81
0値が低下し、改質炉チューブ内においてカーボンの析
出を惹起し、触媒の破壊或いはチューブの損傷をきたす
という問題があった。
However, in the conventional method described above, the amount of steam is changed according to fluctuations in the raw material flow rate, so when the load increases,
There was a problem in that the zero value decreased and carbon was deposited in the reformer tube, resulting in destruction of the catalyst or damage to the tube.

即ち、2種類以上の流体の流量比率制御における従来の
方式では、マスター流量制御系(主流路制御系)とスレ
ーブ流量制御系(従流路制御系)から構成され、スレー
ブ流量制御系はマスター流量に一定の比率をかけた流量
に制御される。この方式はマスター流量の変化に対応し
てスレーブ流量を制御するもので、制御系の応答の遅れ
、特にスレーブ流量制御系の応答の遅れから、一時的に
流量比率が所望の値を逸脱することKなる。この現象は
、マスター流量増加時には、マスター流量〉比率×スレ
ーブ流量、逆にマスター流量減少時には、マスター流量
〈比率×スレーブ流量、となる。
In other words, the conventional method for controlling the flow rate ratio of two or more types of fluids consists of a master flow control system (main flow control system) and a slave flow control system (slave flow control system). The flow rate is controlled by multiplying by a certain ratio. This method controls the slave flow rate in response to changes in the master flow rate, and the flow rate ratio may temporarily deviate from the desired value due to a delay in the response of the control system, especially a delay in the response of the slave flow control system. K becomes. This phenomenon is such that when the master flow rate increases, the master flow rate>ratio×slave flow rate, and conversely, when the master flow rate decreases, the master flow rate<ratio×slave flow rate.

前記のカーボン析出の問題は、マスター流量制御系に原
料ガスを取シ入れ、スレーブ流量制御系にスチームを取
シ入れ、た場合に相当し、負荷増加時にカーボン析出を
促進することになる。
The above-mentioned problem of carbon precipitation corresponds to the case where raw material gas is introduced into the master flow rate control system and steam is introduced into the slave flow rate control system, which promotes carbon precipitation when the load increases.

他方、マスター流量制御系にスチーム、スレーブ流量制
御系に原料ガスを取シ入れた方式では、負荷減少時にカ
ーボン析出を促進することになシ、いずれの組合せでも
カーボン析出を促進することは避けられない。
On the other hand, a system in which steam is introduced into the master flow rate control system and raw material gas is introduced into the slave flow rate control system does not promote carbon deposition when the load is reduced, and promotion of carbon deposition cannot be avoided in either combination. do not have.

そしてこのような問題はオフガスを原料とする場合には
限られず、原料の炭化水素類の組成及び流量に変動があ
る場合には常に直面する問題である。
Such problems are not limited to cases where off-gas is used as a raw material, but are always faced when there are variations in the composition and flow rate of hydrocarbons as a raw material.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者らは上記状況に鑑み、負荷変動時におけるBl
O値の低下を防止し、カーボンの析出を抑制すべく、そ
の制御法につき種々検討した結果、所望のBlO値に対
応したスチーム流量と原料ガス流量との比率値を設定し
、例えば負荷増大時にはまずスチーム流量を増加させ。
In view of the above situation, the present inventors have determined that Bl during load fluctuation.
In order to prevent a decrease in the O value and suppress carbon precipitation, we have investigated various control methods and decided to set a ratio value between the steam flow rate and the raw material gas flow rate that corresponds to the desired BIO value.For example, when the load increases, First, increase the steam flow rate.

次いで設定比率値とスチーム流量とにより原料ガス流景
管制御するという方式をとるととKよ〕810値を低下
させずに条件変更ができることを見出して本発明を完成
した。
Next, the present invention was completed by discovering that by adopting a method of controlling the raw material gas flow tube based on the set ratio value and the steam flow rate, it was possible to change the conditions without reducing the TotoK]810 value.

即ち、本発明の要旨は、原料の炭化水素類をスチーム改
質して水素を製造する装置において、原料供給流路に、
温度、圧力、流量及び原料ガスの組成を検出する検出器
を設け、その検出値からカーボンそル数を算出し、一方
スチーム供給流路には、温度、圧力及び流量を検出する
検出器を設け、その検出値からスチームモル数を算出す
るとともに1該力−ボンモル数とスチームモル数トカラ
スチーム/カーボンモル比(a/a値)を算出し、該s
7’c値を所定値に調節すべく該S/C値に対応したス
チーム流量とぶ料ガス流量との比率値を設定し、負荷増
大時にはまずスチーム流量を増加させ、次いで該設定比
率値とスチーム流量とにより原料ガス流量を制御し、一
方、負荷減少時にはまず原料ガス流量を減少させ、次い
で該設定比率値と原料ガス流量とによりスチーム流量を
制御することを特徴とする水素製造装置における供給量
の制御方法、K存する。
That is, the gist of the present invention is that in an apparatus for steam reforming raw material hydrocarbons to produce hydrogen, a raw material supply flow path is provided with a
A detector is installed to detect the temperature, pressure, flow rate, and composition of the source gas, and the carbon solubility is calculated from the detected values.On the other hand, a detector is installed in the steam supply flow path to detect the temperature, pressure, and flow rate. , calculate the number of steam moles from the detected value, calculate the force - number of carbon moles and the number of steam moles, calculate the steam/carbon molar ratio (a/a value), and calculate the s
In order to adjust the 7'c value to a predetermined value, a ratio value between the steam flow rate and the blowing gas flow rate corresponding to the S/C value is set, and when the load increases, the steam flow rate is first increased, and then the set ratio value and the steam flow rate are set. A supply amount in a hydrogen production apparatus characterized in that the raw material gas flow rate is controlled by the flow rate, and on the other hand, when the load is reduced, the raw material gas flow rate is first reduced, and then the steam flow rate is controlled by the set ratio value and the raw material gas flow rate. There are several control methods.

以下、本発明につき詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail.

第1図は本発明方法に従って制御される水素製造装置の
一例を示す構成図である。第1図を参照しつつ本発明方
法の構成につき項を分けて説明する。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a hydrogen production apparatus controlled according to the method of the present invention. The structure of the method of the present invention will be explained in sections with reference to FIG.

〔1〕制御システムの構成と機器単体の機能■ 記号・
略号 F工Cn:流量調節計(n−/〜コ) OPl  :比率設定器 OF2  :流量設定器 Wn:演算器 ’rn:g度検出器(n=/〜2) Pn:圧力検出器(n=/〜コ) A1:組成検出器 Qn:流量検出器(n=/〜コ) Cvn:流量調節弁(n=/〜コ) xn:信号の受信端子(n=/〜り Yn:信号の出力端子(n=/〜コ) Pv:プロセス変数(流量) Sv:流量設定値 Het :ハイシグナルセレクター 18IJ :ローシグナルセレクター Cn:演算ユニット (n;/〜参) R:改質炉 0 :炭酸ガス除去装置 また、破線は信号配線を、一点鎖線は流量調節計内部の
信号経路を、それぞれ表わす。
[1] Control system configuration and individual equipment functions ■ Symbols
Abbreviation F engineering Cn: Flow rate controller (n-/~ko) OPl: Ratio setter OF2: Flow rate setter Wn: Arithmetic unit 'rn: G degree detector (n=/~2) Pn: Pressure detector (n =/~ko) A1: Composition detector Qn: Flow rate detector (n=/~ko) Cvn: Flow rate control valve (n=/~ko) xn: Signal receiving terminal (n=/~ri Yn: Signal Output terminal (n=/~ko) Pv: Process variable (flow rate) Sv: Flow rate set value Het: High signal selector 18IJ: Low signal selector Cn: Computing unit (n;/~) R: Reforming furnace 0: Carbonic acid Also, the broken lines represent signal wiring, and the dashed-dotted lines represent signal paths inside the flow rate controller.

■ 検出器の機能(”11P1 、Ql 、AS s 
T*、Pl、Qり原料ガス流路、スチーム流路に設置さ
れ、各流路の状態量を検出するもので、Tは温度、Pは
圧力、Qは流量、Aは分析計(組成)である。添字は/
が原料ガス流路を、コはスチーム流路を示す。分析計A
としては、例えば赤外線分析計、ガスクロマトグラフィ
ー分析計等が用いられる。
■ Detector functions ("11P1, Ql, AS s
T*, Pl, and Q are installed in the raw material gas flow path and steam flow path to detect the state quantities of each flow path, where T is temperature, P is pressure, Q is flow rate, and A is analyzer (composition). It is. The subscript is /
indicates the raw material gas flow path, and ko indicates the steam flow path. Analyzer A
For example, an infrared analyzer, a gas chromatography analyzer, etc. are used.

■ 演算器(Wt、W2) 検出器から出力される信号を演算処理し、制御に必要な
信号を出力する。
■ Arithmetic unit (Wt, W2) Processes the signal output from the detector and outputs the signal necessary for control.

Wl:原料ガス用演算器 原料ガスの温度、圧力、比重の変 動による補正係数の演算(fl)。Wl: Raw material gas computing unit Changes in temperature, pressure, and specific gravity of raw gas Calculation of correction coefficient due to motion (fl).

原料ガスの補正流量の演算(Qsx)。Calculation of corrected flow rate of source gas (Qsx).

スチーム/カーボンモル比の演算 (1310値)。Calculation of steam/carbon molar ratio (1310 value).

スチーム/カーボンモル比+7)異を 値の検出。Steam/carbon molar ratio +7) difference Value detection.

W、ニスチーム用演算器 スチームの比重変動による補正係 数の演算(f、)。W, calculation unit for Nisteam Correction staff due to changes in steam specific gravity Operation of numbers (f,).

スチームの補正流量の演算(Qss)。Calculation of corrected steam flow rate (Qss).

■ 流量設定器、比率設定器(OF、、OF、)OF鵞
:流量設定器 負荷増減時にcp、を操作すること で、制御システム全体の流量設定 が可能となる。
■ Flow rate setting device, ratio setting device (OF, , OF,): Flow rate setting device By operating cp when the load is increased or decreased, it is possible to set the flow rate of the entire control system.

OPl :比率設定器 スチーム/カーボンモル比(s/c 値)をスチーム/カーボン流量比 に変換した設定器。OPIの設定に よシS10値が設定される。OPl: Ratio setting device Steam/carbon molar ratio (s/c value) as the steam/carbon flow rate ratio Setting device converted to . For OPI settings A new S10 value is set.

■ 流量調節計(F工CIs五C鵞) F工C!:原料ガス流量調節計 原料ガス流量を所望の値に制御。■ Flow rate controller (F Engineering CIs 5C) F engineering C! : Raw material gas flow rate controller Controls raw material gas flow rate to desired value.

システム構成機器の異常診断と異 常時の処置。Abnormality diagnosis and abnormality of system component equipment Constant treatment.

710鵞ニスチ一ム流量調節計 スチーム流量を所望の値に制御。710 Okinisimu Flow Controller Control the steam flow rate to the desired value.

システム構成機器の異常診断と異 常時の処置。Abnormality diagnosis and abnormality of system component equipment Constant treatment.

■ 調節弁(cvl 、 Cvl ) 調節計(F工OhF工Ox )からの制御信号によシ各
流路の流量を直接制御する弁。
■ Control valve (cvl, cvl) A valve that directly controls the flow rate of each flow path based on the control signal from the controller (FohFohFox).

CVl:原料ガス流量調節弁 aV、 ニスチーム流量調節弁 ■ 改質炉(R) 原料ガスとスチームとの混合ガスを水素及び炭酸ガスに
改質する改質炉 ■ 炭酸ガス除去装置(0) 改質炉Rで生成した炭酸ガス分を除去する炭酸ガス除去
装置 〔2〕制御システムの機能及び特徴 ■ 原料ガスの流量補正とモル数演算(演算器W1で実
施) まず、演算器wlでは流量調節計r工C1で調節される
原料ガスを検出器q1での流量値につき標準状態に換算
する温度及び圧力補正と原料組成が変動した場合に生じ
ゐ比重補正を行って、真流量及びカーボンモル数を算出
する。即ち、Q、lで検出された流量値を0℃、/気圧
における標準状態に換算するためKは、温度、圧力及び
比重がQlの設計条件よシずれている場合、補正が必要
である。真の流量をQssとし、温度、圧力、比重の補
正係数をflとすれば次の式が成立する。なお、f□は
Tl s PI%AIの信号を演算して求めるが、その
方法は省略する。
CVl: Raw material gas flow rate adjustment valve aV, Nisteam flow rate adjustment valve ■ Reforming furnace (R) A reforming furnace that reforms a mixed gas of raw material gas and steam into hydrogen and carbon dioxide ■ Carbon dioxide removal device (0) Reforming Functions and features of the carbon dioxide removal device [2] control system that removes the carbon dioxide generated in the furnace R■ Correction of the flow rate of the raw gas and calculation of the number of moles (carried out by the computer unit W1) First, the computer unit wl uses a flow rate controller. The true flow rate and the number of carbon moles are calculated by performing temperature and pressure correction to convert the raw material gas adjusted in r-process C1 to the standard state based on the flow rate value at detector q1, and specific gravity correction that occurs when the raw material composition fluctuates. calculate. That is, in order to convert the flow rate value detected by Q, l to the standard state at 0° C./atmospheric pressure, K needs to be corrected if the temperature, pressure, and specific gravity deviate from the design conditions of Ql. If the true flow rate is Qss, and the temperature, pressure, and specific gravity correction coefficients are fl, the following equation holds true. Note that f□ is obtained by calculating the signal of Tl s PI%AI, but the method will be omitted.

Qss = /I X Qt        ’   
  (1)カーボンモル数の算出は、原料ガスの成分を
飽和炭化水素の一般式On”m+1を使用して求める。
Qss = /I x Qt'
(1) Calculation of the number of carbon moles is performed by determining the components of the raw material gas using the general formula On''m+1 for saturated hydrocarbons.

nはカーボン数であ〕、このanHsn+麿の分子量を
MYとすると次の式が成立する。
n is the number of carbons], and when the molecular weight of anHsn+Maro is MY, the following formula holds true.

(炭素の原子量)xn+(水素の原子量)X (Jn−
1−J) = MY           (2)(2
)式へ炭素の原子量/J及び水素の原子量lを代入して
式を整理するとカーボン数nは次式で表わされる。
(Atomic weight of carbon)xn+(Atomic weight of hydrogen)X (Jn-
1-J) = MY (2) (2
) By substituting the atomic weight/J of carbon and the atomic weight l of hydrogen into the equation and rearranging the equation, the number n of carbons is expressed by the following equation.

n=(Mw−コ)//参 □(3) (3)式のnは1モルあたシのカーボン数を表わしてい
るので、原料ガスのトータルモル数1をかけることでカ
ーボンモル数cを求めることができる。
n=(Mw-ko)//Reference □(3) Since n in formula (3) represents the number of carbon per mole, the number of carbon moles c can be calculated by multiplying the total number of moles of the raw material gas by 1. can be found.

0 (−EA〆)=((MY−x)li日×IF(砂)
 −(4)(4)式に示す原料ガスのトータルモル数F
の算出は、(1)式で求めたQslを、0℃、/気圧の
標準状態での1モルの体積コ一、≠tで割って、原料ガ
スのトータルモル数アを求める。
0 (-EA〆) = ((MY-x)li days x IF (sand)
-(4) Total number of moles F of the raw material gas shown in equation (4)
To calculate the total number of moles of the raw material gas, the Qsl determined by the formula (1) is divided by the volume of 1 mole in standard conditions of 0° C. and /atmosphere, ≠t.

■ スチームの流量補正とモル数演算(演算器W!で実
施) 演算器W!では流量調節計1工0!で調節されるスチー
ム量を検出器Q2での流量値につき温度及び圧力補正を
行って真流量及びスチームそル数を算出する。原料ガス
と同様Ks Qsで検出された流量値をQ、sの設計条
件からのずれに対応する補正が必要である。真流量をQ
slとし、補正係数をI、とすれば、次の式が成立する
。なお、!、はT8、P!の信号よシ求めるが、その方
法は省略する。
■ Steam flow rate correction and mole calculation (performed with calculator W!) Calculator W! So, flow rate controller 1 work 0! The true flow rate and steam output are calculated by correcting the temperature and pressure of the steam amount adjusted by the flow rate value at the detector Q2. As with the raw material gas, it is necessary to correct the flow rate value detected at Ks Qs in accordance with the deviation of Q and s from the design conditions. The true flow rate is Q
If sl is the correction coefficient and I is the correction coefficient, then the following equation holds true. In addition,! , is T8, P! The signal is required, but the method is omitted.

Qax = f@ X Q、s          (
5)スチームモル数の算出ハ、ass tスf −Aの
分子量で割ることにより、スチームのモル数Qを求める
Qax = f@X Q,s (
5) Calculation of the number of moles of steam C. Calculate the number of moles of steam Q by dividing by the molecular weight of ass t -A.

Q、(モル) = Q、sl/ / I       
     (6>■ スチーム/カーボンモル比(sy
a値)演算(演算器W1で実施) 演算器W!で算出されたスチームモル数は演算器Wt 
K取シ込まれ、スチーム/カーボンモル比(E110値
)が算出される。
Q, (mol) = Q, sl//I
(6>■ Steam/carbon molar ratio (sy
a value) calculation (carried out by calculation unit W1) calculation unit W! The number of steam moles calculated by is calculated by the calculation unit Wt
K is taken in and the steam/carbon molar ratio (E110 value) is calculated.

スチーム/カーボンモル比(S/C値)は(4)式で求
めたカーボンモル数0(−v−ル)ト(6)式で求めた
スチームモル数Q(モル)から次式で求める。
The steam/carbon molar ratio (S/C value) is determined by the following formula from the number of carbon moles 0 (-v-ru) determined by formula (4) and the number of steam moles Q (mol) determined by formula (6).

8/C= Q (モル)/C(モル)   −(7)■
 流量制御 システム全体の制御動作については次の〔3〕項で説明
することとし、ここではアエohyIC,の動作一つい
て簡単に説明する。
8/C= Q (mol)/C (mol) -(7)■
The control operation of the entire flow rate control system will be explained in the next section [3], and here the operation of the aeohyIC will be briefly explained.

流量調節計F工0hFIC,は、演算器W1、W!で算
出された流量補正係数/、 、 /、及び流量検出器Q
!s Q4よ’) Qax及びQslを算出する。
The flow rate controller F 0hFIC, is the arithmetic unit W1, W! Flow rate correction coefficient calculated by /, , /, and flow rate detector Q
! s Q4') Calculate Qax and Qsl.

求められたQax 、QsHが所望の値となるように制
御信号を流量調節弁cvl 、ov、へ出力する。
A control signal is output to the flow control valves cvl, ov so that the obtained Qax and QsH become desired values.

(3〕負荷増減時の制御システムの動作負荷増減時の制
御システムの動作説明については、制御系がすべて安定
し、流量Qs1、Qax及びスチーム/カーボンモル比
も所望の値に制御されている状態から、負荷の増加減少
に推移する状態を説明する。
(3) Operation of the control system when the load increases or decreases Regarding the operation of the control system when the load increases or decreases, the control system is all stable and the flow rates Qs1, Qax, and steam/carbon molar ratio are controlled to the desired values. The state in which the load changes from increase to decrease will be explained.

(1)負荷の増加 ■ 流量設定器aplの設定を増加する。増加分をΔC
P! とする。
(1) Increase in load■ Increase the setting of the flow rate setting device APL. The increase is ΔC
P! shall be.

■ 負荷増加信号は、cp、より、F工0! のXsへ
入力される。
■ The load increase signal is from cp to F engineering 0! is input to Xs of

■ F工C,のXsへ入力された信号は、ノ)イシグナ
ルセレクターHI3?、+、ローシグナルセレクターL
BXsでそれぞれ比較される。
■ Is the signal input to Xs of F engineering C, no) signal selector HI3? , +, low signal selector L
BXs are compared respectively.

■ HBLでは、?IC1のYlよシ出力されている原
料ガス流量と比率設定値の信号を演算して、原料ガス流
量をスチーム流量に目盛換算した値とap、よシの信号
を比較し、信号値の高い方を制御演算ユニットのSV値
として出力する。従って、op、の出力信号≧原料ガス
流量の スチーム流量目盛換算値 の条件が成立する間、つまり OPmの出力信号=スチーム流量 となる迄は、OPIの出力信号が制御ユニットのSV値
となシスチーム流量を増加させる。
■ What about HBL? Calculate the raw material gas flow rate and ratio setting value signals output from Yl of IC1, and compare the value obtained by converting the raw material gas flow rate to a steam flow rate with the ap, Yoshi signal, and select the one with the higher signal value. is output as the SV value of the control calculation unit. Therefore, as long as the condition that the output signal of op≧the steam flow rate scale conversion value of the raw material gas flow rate is satisfied, that is, until the output signal of OPm = steam flow rate, the output signal of OPI will be the SV value of the control unit. Increase flow rate.

■ I、8Lでは、スチーム流量信号とOPmの出力信
号を比較し、信号値の低い方をYlよ#)FIC!1の
x4へ出力する。従って、CP、の出力信号≧スチーム
流量 の条件が成立する間、つth OPIの出力信号=スチーム流量 となる迄は、スチーム流量がFl−のx4へ出力される
■ For I and 8L, compare the steam flow rate signal and the output signal of OPm, and select the one with the lower signal value as Yl#)FIC! Output to x4 of 1. Therefore, while the condition that the output signal of CP≧steam flow rate is satisfied, the steam flow rate is output to x4 of Fl- until the output signal of th OPI=steam flow rate.

■FFCl2x4に入力され九スチーム流量信号と比率
設定器CPSで設定された比率値を演算した値が制御演
算ユニットの SV値となシ、スチーム流量が増加した量に見合う所望
の比率で原料ガスが増加する。
■The value calculated from the 9 steam flow rate signal input to FFCl2x4 and the ratio value set by the ratio setting device CPS is the SV value of the control calculation unit. To increase.

■ 以上の動作によシ、負荷増加時には次の順序で流量
が増加する。ap、増加→スチーム流量増加→原料ガス
流量増加。
■ Due to the above operations, when the load increases, the flow rate increases in the following order. ap, increase → steam flow rate increase → source gas flow rate increase.

従って、スチーム/カーボンモル比が低下することなく
負荷の増加が可能となる。
Therefore, it is possible to increase the load without decreasing the steam/carbon molar ratio.

(2)負荷の減少 ■ OF、の設定値を減少する。(2) Reduction of load ■ Decrease the set value of OF.

■ 負荷減少信号は、F工C!のXi K入力される。■ The load reduction signal is F engineering C! XiK is input.

■ F工C,のX、 K入力された信号は、HBL。■The X and K input signals of F engineering C, are HBL.

LBLで負荷増加時と同様に比較される。The comparison is made in the same way as when the load increases in LBL.

■ LBLでは、 0Pfiの出力信号≦スチーム流量信号の条件が成立す
る間、OF、の信号がYlよp Pro、のx4へ出力
される。従って、Fl−の8v値が低下し、原料ガスは
減少する。
(2) In LBL, while the condition of output signal 0Pfi≦steam flow rate signal is satisfied, the signal OF is output to x4 from Yl to pPro. Therefore, the 8v value of Fl- decreases and the raw material gas decreases.

■ H[3I+では、 CP、の出力信号≦原料ガスの スチーム流量目盛換算値 が成立する間は、原料ガス流量をスチーム流量目盛に換
算した値を、F工C,のSV値として出力するので、原
料ガス流量が低下して、初めてスチーム流量が低下する
■ In H[3I+, as long as the output signal of CP≦the steam flow rate scale conversion value of the raw gas is established, the value obtained by converting the raw gas flow rate to the steam flow rate scale is output as the SV value of F process C. , the steam flow rate decreases only after the raw material gas flow rate decreases.

(3)tとめ 以上の説明に示す通り、PIC!内のHBL及びLBL
の動作によシ、cp、の増減信号をyICt%F工C1
の流量設定値SVに振シ分けることにより制御システム
全体が所望の流量、スチーム/カーボンモル比に、カー
ボンの析出を促進することなく制御できる。
(3) As shown in the explanation above, PIC! HBL and LBL within
The increase/decrease signal of yICt%F engineering C1 depending on the operation of
By distributing the flow rate to the set flow rate SV, the entire control system can be controlled to a desired flow rate and steam/carbon molar ratio without promoting carbon precipitation.

そのポイントは、HBLで常にCAP、の出力と原料ガ
ス流量をスチーム流量目盛に換算し九値を比較し、高い
信号をスチーム流量制御演算のSV値にしていること、
及びXrBX、で常K OPlの出力とスチーム流量を
比較し、低い信号にOPlの比率をかけた値を原料ガス
流量制御演算のSV値にしていることである。
The point is that HBL always converts the output of CAP and the raw material gas flow rate into a steam flow scale, compares the nine values, and uses the high signal as the SV value for steam flow control calculation.
and XrBX, the output of K OPl and the steam flow rate are compared, and the value obtained by multiplying the low signal by the ratio of OPl is used as the SV value for raw material gas flow rate control calculation.

〔4〕システム構成機器の異常診断と処置   ・シス
テム構成機器が相互に信号を授受しているので、7台の
機器がトラブルを発生しても、システム全体に与える影
響が大である。
[4] Abnormality diagnosis and treatment of system component devices - Since the system component devices send and receive signals to each other, even if a problem occurs in seven devices, it will have a large impact on the entire system.

従ってトラブルを早く検知し、システム全体を安全サイ
ドへ切換えるために、異常診断とその処置を自動的に実
施するのが望ましい。
Therefore, in order to quickly detect trouble and switch the entire system to the safe side, it is desirable to automatically perform abnormality diagnosis and its treatment.

第一図はそのような異常診断及びその処置の自動システ
ムの好適な例を示す構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a preferred example of such an automatic system for diagnosing and treating abnormalities.

第一図に示すシステムにおいては、演算器”1 s ”
雪から出力され九補正係数71./、の変化率を検知し
、設定値を超過すると、調節計yxct 、FIO!は
通常運転時の制御モードO,A B(カスケード制御)
からVAN(手動制御)モードへ自動的に切換る。また
、調節計FIOt、IFIO,から流量調節弁cvl、
CV、へ出力されている制御信号は、補正係数の異常を
検出した時点での制御信号値でVANモードへ移行され
るので、プロセスに与える影響は殆ど皆無の状態である
。ここで、補正係数の変化率(Δf/Δt)を検出する
のは、これが検出器”1 s Pi s At及び’r
、 s P*並びに演算器Wl s ”雪の異常を代表
して検出できる効率の良い異常検知要素であるためであ
る。
In the system shown in Figure 1, the computing unit "1 s"
Nine correction coefficients are output from the snow: 71. Detects the rate of change of /, and if it exceeds the set value, controller yxct, FIO! is the control mode O, A B (cascade control) during normal operation.
automatically switches to VAN (manual control) mode. In addition, from the controllers FIOt and IFIO, the flow rate control valve cvl,
Since the control signal output to the CV is shifted to the VAN mode with the control signal value at the time when an abnormality in the correction coefficient is detected, there is almost no influence on the process. Here, the rate of change of the correction coefficient (Δf/Δt) is detected using the detector "1 s Pi s At and 'r
, s P* and the arithmetic unit Wl s "This is because they are highly efficient anomaly detection elements that can representatively detect snow anomalies.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、原料ガスの負荷変動時において、スチ
ーム/カーボンモル比(8/C! 値)を低下させるこ
となく条件変更させることができるので、改質炉チュー
ブ内でのカーボンの析出を抑制することができる。
According to the present invention, conditions can be changed without reducing the steam/carbon molar ratio (8/C! value) when the raw material gas load fluctuates, so carbon precipitation in the reformer tube can be reduced. Can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第7図は本発明方法に従って制御される水素製造装置の
一例を示す構成図である。 R:改質炉、 C:炭酸ガス除去装置、”1 s ”雪
:演算器、 F’xC1、F’IC!:流量調節計、O
Pl:比率設定器、 cp、:流去設定器。 第2図は第1図に示された制御システムの構成棲器の異
常診断及び処置のための自動システムの一例を示す構成
図である。 特許出願人  三菱化成工業株式会社 代 理 人  弁理士 長谷用   −tlか/名
FIG. 7 is a block diagram showing an example of a hydrogen production apparatus controlled according to the method of the present invention. R: Reforming furnace, C: Carbon dioxide removal device, "1 s" snow: Computing unit, F'xC1, F'IC! :Flow rate controller, O
Pl: Ratio setting device, cp: Flow setting device. FIG. 2 is a block diagram showing an example of an automatic system for diagnosing and treating abnormalities in the control system shown in FIG. 1. Patent applicant Mitsubishi Chemical Industries, Ltd. Agent Patent attorney Hase -tl/name

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)原料の炭化水素類をスチーム改質して水素を製造
する装置において、原料供給流路に、濃度、圧力、流量
及び原料ガスの組成を検出する検出器を設け、その検出
値からカーボンモル数を算出し、一方スチーム供給流路
には、温度、圧力及び流量を検出する検出器を設け、そ
の検出値からスチームモル数を算出するとともに、該カ
ーボンモル数とスチームモル数とからスチーム/カーボ
ンモル比(以下S/C値と略す)を算出し、該S/C値
を所定値に調節すべく該S/C値に対応したスチーム流
量と原料ガス流量との比率値を設定し、負荷増大時には
まずスチーム流量を増加させ、次いで該設定比率値とス
チーム流量とにより原料ガス流量を制御し、一方、負荷
減少時にはまず原料ガス流量を減少させ、次いで該設定
比率値と原料ガス流量とによりスチーム流量を制御する
ことを特徴とする水素製造装置における供給量の制御方
法。
(1) In an apparatus that produces hydrogen by steam reforming raw material hydrocarbons, a detector is installed in the raw material supply flow path to detect the concentration, pressure, flow rate, and composition of the raw material gas, and from the detected values, carbon On the other hand, the steam supply flow path is equipped with a detector that detects temperature, pressure, and flow rate, and from the detected values, the number of steam moles is calculated, and from the carbon mole number and the steam mole number, the steam / carbon molar ratio (hereinafter abbreviated as S/C value) is calculated, and in order to adjust the S/C value to a predetermined value, a ratio value between the steam flow rate and the raw material gas flow rate corresponding to the S/C value is set. When the load increases, the steam flow rate is first increased, and then the raw material gas flow rate is controlled by the set ratio value and the steam flow rate, while when the load is decreased, the raw material gas flow rate is first decreased, and then the raw material gas flow rate is controlled by the set ratio value and the raw material gas flow rate. A method for controlling the supply amount in a hydrogen production device, characterized by controlling the steam flow rate by.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008174447A (en) * 2008-02-18 2008-07-31 Aisin Seiki Co Ltd Operation control method of reforming apparatus for fuel cell

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JP2008174447A (en) * 2008-02-18 2008-07-31 Aisin Seiki Co Ltd Operation control method of reforming apparatus for fuel cell

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