JPS647811B2

JPS647811B2 -

Info

Publication number: JPS647811B2
Application number: JP56100896A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Minami; Kenji Tsukamoto; Kazunori Tomomori
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1981-06-29
Filing date: 1981-06-29
Publication date: 1989-02-10
Also published as: JPS583623A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、原料ガス中から酸性ガス等の所定の
ガスを分離処理するためのガス流処理プラントの
自動制御方法に係り、さらに詳しくは、原料ガス
中の所定ガスだけを吸収剤中に吸収して分離し、
この吸収剤を再生塔内で加熱して前記所定の被吸
収ガスを分離させて再生し、吸収剤は再び吸収剤
として循環再使用するように構成したガス流処理
プラントの自動制御方法に関するものである。

従来、燃料ガス、循環水素ガスなどの原料ガス
中に含まれている硫化水素、炭酸ガスなどの酸性
ガスを不純ガスとして除去する一般的な方法とし
て、モノエタノールアミン（Ｍ・Ｅ・Ａ）、デエ
タノールアミン（Ｄ・Ｅ・Ａ）、デ・イソプロパ
ノールアミン（Ａ・Ｄ・Ｉ・Ｐ）、熱炭酸カリ溶
液（Ｈ・Ｐ・Ｃ）などの溶液を吸収液として用
い、この吸収液と原料ガスとを接触させることに
より、酸性ガスを吸収液中にとり込み、この吸収
液を循環させながら、再生塔に送り込み、加熱し
て酸性ガスを放散させて再使用する方法が用いら
れている。

この場合原料ガスの流量に応じて吸収液の循環
量と吸収液の再生に必要な熱量とを制御する必要
があり、従来は、原料ガスの入口での流量を測定
し、この流量から前記循環量と熱量とを算出し制
御を行なつていた。

しかし、このような方法では、流入する原料ガ
スの流量がたえず変動している時や急激に、しか
も大幅に変動した時あるいは、原料ガス流量は変
動しなくても、原料ガス中の酸性ガスの濃度が変
化した時には前記循環量と熱量との吸収液に対す
る対応が遅れ、吸収液の再生が不良になり、酸性
ガスの吸収不良を起こしたり、またそのために金
属材料の腐食を促進させたり、あるいは吸収液に
過剰の熱量を与えすぎて不経済となるなどの欠点
を有していた。

また、このような酸性ガスの吸収―再生システ
ムに限らず、他の一般ガスの吸収―再生システム
においても、経済性が高く、かつ、適切な処理を
行なえる制御方法の確立が望まれていた。

本発明の目的は、原料ガスの流入流量の変動
や、原料ガス中の被吸収ガスの濃度が変化して
も、再生塔における吸収剤の再生処理が常に適切
に行なわれる吸収―再生システムによるガス流処
理プラントの自動制御方法を提供するにある。

本発明は、再生塔から放出される被吸収ガスの
流量により吸収塔に循環される吸収剤の流量をフ
イードバツク制御するとともに、この吸収剤の循
環流量と再生塔の塔頂温度とにより再生塔の加熱
手段を制御するようにし、これにより原料ガスの
流量の変動等に対応するようにして前記目的を達
成しようとするものである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

図は、本発明に係る自動制御方法を実施した吸
収―再生システムによるガス流処理プラントの一
構成例を示すものである。

図に於いて、吸収塔１には不純ガスである酸性
ガスを被吸収ガスとして含む原料ガス２が導入さ
れる。吸収塔１には別に酸性ガスの吸収液３が導
入されており、吸収塔１内での原料ガス２との気
液反応吸収によつて吸収液３内に酸性ガスが吸収
される。この結果、酸性ガスを除去された原料ガ
ス２は洗滌ガス４として吸収塔１の上部から吐出
される。

一方、酸性ガスを吸収した吸収液３は吸収塔１
の下部から出て、流量調整弁５、熱交換器６を通
つて再生塔７に流れ込む。流量調整弁５は、液面
検出器２９からの出力信号により制御される。再
生塔７内で酸性ガスを除去されて再生された吸収
液３は、再び熱交換器６を通り、ここで再生塔７
側に導入される吸収液３に熱を与え、さらに流量
調整弁８、流量検出器９を通つて吸収塔１にもど
る。このように吸収液３は吸収塔１と再生塔７の
間を循環するようになつており、この循環は溶液
循環ポンプ１０により行なわれる。

前記再生塔７の底部には、再生に必要な熱量を
与えるために、加熱手段としての再生塔再沸器１
１が設けられており、この再生塔再沸器１１内に
導入された吸収液３にはスチーム１２により熱量
が加えられる。なお、スチーム１２の流量は流量
検出器１３によつて検出され、流量調整弁１４に
より調整されている。また再生塔再沸器１１から
出てくるスチーム１２から液体を分離するための
スチームトラツプ１５がスチーム排出路内に設け
られている。

再生塔７内で分離された被吸収ガスとしての酸
性ガス１６は再生塔７の塔頂から排出される。こ
の酸性ガス１６中には吸収液３が混入しているた
めこれを除去するために排出路中に凝縮器１７が
設けられている。凝縮器１７によつて液化した吸
収液３は環流槽１８で気液分離され、この環流槽
１８から再生塔環流ポンプ１９、流量調整弁２０
を介して再生塔７にもどされる。流量調整弁２０
の開度は液面検出器２１からの出力信号によつて
制御されている。一方、環流槽１８を通つた酸性
ガス１６は吸収液３を完全に除去された次工程へ
送出される。この送出される酸性ガス１６の流量
を検出するために酸性ガス流量計２２がその送出
路に設けられている。

なお、再生塔７の塔頂温度T₁は塔頂温度指示
計２３により検出されるようになつている。

次に、上記のようなシステムに於ける吸収液３
とスチーム１２の流量との制御方法について説明
する。

吸収液３の流量は流量調整弁８により制御され
るが、この流量調整弁８を酸性ガス流量計２２と
吸収液循環制御手段２４を介してカスケード接続
し、吸収液循環制御手段２４からの出力信号によ
つてフイードバツク制御する。化学量論的に必要
とされる吸収液３の循環量Q_Rは(1)式で計算され
る。

Q_R＝Ｑ×ａ／22.4／ｂ×ｃ／ｄ ……(1) ここで、Ｑ：酸性ガス流量ａ：酸性ガス濃度ｂ：溶液濃度（吸収液の濃度）ｃ：溶液負荷（吸収液１モルあたりの
酸性ガス吸着量のモル比率）ｄ：溶液分子量（吸収液の分子量）である。この際、酸性ガス濃度、溶液濃度、溶液
負荷、溶液分子量等は当該経路中に設けられた適
宜な検出器によりあらかじめもしくは定期的なサ
ンプリングにより求められている。

一方、再生塔７の塔頂温度指示計２３とスチー
ム１２の流量調整弁１４も、比例、積分、微分動
作を行なうスチーム流量制御手段２５を介してカ
スケード接続されており、塔頂温度T₁が設定値
より下がれば再生塔再沸器１１のスチーム１２の
量を増大し、逆に塔頂温度T₁が設定値より上が
れば、スチーム１２の量を減少させるように動作
する。

このようにして吸収液循環量とスチーム量との
両者がそれぞれ送出される酸性ガス１６の流量
と、再生塔７の塔頂温度T₁によつて制御される
のであるが、流量調整弁８により行なわれる吸収
液循環量の変化に応答して、あらかじめ再生塔再
沸器１１に導入されるスチーム１２の流量調整弁
１４を変化させるフイードフオワード制御を、上
記のスチーム量制御機構に組み込むための遅れ動
作制御手段（LEAD LAG）２６、比例・積分・
微分動作手段（PID NOR）２７および合算手段
（SUM）２８が附加されている。

流量検出器９によつて検出された吸収液３の流
量変化は、遅れ動作制御手段２６に伝達され、吸
収液３が循環することによる遅れに対応させるた
め一定時間遅延して合算手段２８に出力される。
一方、塔頂温度指示計２３によつて検出された塔
頂温度T₁は比例・積分・微分動作手段２７に伝
達され、塔頂温度T₁の変化に応じて比例・積
分・微分等の演算がされた後に合算手段２８に出
力される。合算手段２８は、これらの両者の信号
を適当な比率で混合し、スチーム流量制御手段２
５に伝達する。このスチーム流量制御手段２５は
合算手段２８から伝達された信号に応じて比例・
積分・微分動作を行い、この出力信号により流量
調整弁１４を制御している。

このようにして、塔頂温度T₁からのフイード
バツク制御量と、吸収液循環量からのフイードフ
オワード制御量とが一定の割合になるように設定
することにより、流入原料ガスの流量変化、原料
ガス中の原料ガスの濃度変化に対しても常に吸収
液の吸収効率を一定に保つようにする事が出来る
ので、安定した吸収・再生システムによるガス流
処理プラントの自動制御が出来る。

以上、詳細に説明したように、本実施例の制御
方法では、吸収液３の循環量と再生塔７の加熱量
との制御を吸収塔１に流入される原料ガス２の流
量を基準として行うのではなく、再生塔７から送
出される被吸収ガスとしての酸性ガス１６の流量
に基づいて行つているので、原料ガス２の大巾な
流量変動や、原料ガス２中の酸性ガス１６の濃度
変動に対しても有効に追随出来、安定した吸収―
再生システムの運転ができるというすぐれた効果
がある。また、再生塔７の加熱を有効に行なえる
ため、無駄なエネルギーの消耗もなく、さらに、
従来のように調整おくれによる吸収液３の再生不
良がなくなり、原料ガス２中の酸性ガス１６が完
全に除去されるから、金属材料の腐食を生じさせ
ることもない。

従つて、本発明においては、酸性ガス等の被吸
収ガスの流量を用いて吸収液（吸収剤）の循環流
量をフイードバツク制御することと、この吸収液
の循環流量により再生塔再沸器等の加熱手段の加
熱量をフイードフオワード制御することが重要
で、これに被吸収ガスの再生塔塔頂部温度を用い
て加熱手段の制御に関与させることによつて再生
塔における吸収剤の再生処理をより適切に行なお
うとするものである。

また、被吸収ガスとしては酸性ガス１６に限ら
ず、他のガスでもよく、さらに、吸収液３も単な
る液に限らずスラリー状、その他の吸収剤でもよ
い。さらに、加熱手段としてはスチーム１２によ
るものに限らず電気的等他の加熱手段でもよい。

次に、前記図に示したシステムを用いた具体的
な実施例を説明する。

〔実施例〕

吸収液３としてモノエタノールアミン（Ｍ・
Ｅ・Ａ）を使用し、原料ガス２である水素ガス中
の酸性ガス３である硫化水素を吸収除去するシス
テムに於いて、環流槽１８から送出される硫化水
素ガスの濃度ａを99％、モノエタノールアミンの
溶液濃度ｂを20重量％に設定し、また溶液負荷ｃ
を0.35〜0.5の範囲で金属の腐食度を見ながら設
定し、この場合は0.4とし、さらに溶液分子量ｄ
を６１で実施した。また、合算手段２８では遅れ
動作制御手段２６からの信号を４割、比例・積
分・微分動作手段２７からの信号を６割として合
算するように設定し、さらに塔頂温度T₁は103〜
108℃の範囲に入るよう制御したところ、再生塔
再沸器１１で用いられた蒸気量は、従来に比べ約
30％削減できた。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明に係る自動制御方法を実施した吸
収―再生システムによるガス流処理プラントの構
成図の一例を示すものである。１…吸収塔、２…原料ガス、３…吸収剤として
の吸収液、４…洗滌ガス、７…再生塔、８…流量
調整弁、９…流量検出器、１１…加熱手段として
の再生塔再沸器、１２…スチーム、１４…流量調
整弁、１６…被吸収ガスとしての酸性ガス、２２
…酸性ガス流量計、２３…塔頂温度指示計、２４
…吸収液循環制御手段、２５…スチーム流量制御
手段、２６…遅れ動作制御手段、２７…比例・積
分・微分動作手段、２８…合算手段。

Claims

【特許請求の範囲】

１原料ガス流中の所定の被吸収ガスを吸収剤中
に吸収させる吸収塔と、この吸収塔を通過した吸
収剤中の被吸収ガスを分離送出させて吸収剤を再
生させ前記吸収塔へ循環させる再生塔と、この再
生塔に再生に必要な熱を付与する加熱手段とを備
えたガス流処理プラントにおいて、前記再生塔の
塔頂部から送出される被吸収ガスの流量を検出
し、この被吸収ガスの流量に比例して吸収塔に循
環される吸収剤の循環流量をフイードバツク制御
し、この吸収剤の循環流量を検出するとともに、
前記再生塔の塔頂温度を検出し、この循環流量と
塔頂温度とを所定の割合で合算し、この合算値に
基づき前記加熱手段の加熱量を制御することを特
徴とするガス流処理プラントの自動制御方法。