KR100212873B1 - 저온 정류 시스템의 용량 조절방법 - Google Patents

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패트릭 보나퀴스트 단테
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조안 엠. 젤사 ; 로버트 지. 호헨스타인 ; 도로시 엠. 보어
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Abstract

본 발명은 부가적인 저장 또는 보관 탱크를 필요로 하지 않으면서 생성물 순도의 편위를 피할수 있도록 플랜트의 조작을 제어하기 위하여, 컬럼 섬프 및/또는 정상 응축기 액체 세트포인트가 공급물 유속 변화에 대응하여 변화하는 저온 정류 플랜트를 조작하는 방법에 관한 것이다.

Description

저온 정류 시스템의 용량 조절 방법
제1도는 본 발명의 실시예에 사용될 수 있으며 아르곤 칼럼을 지닌 이중 컬럼을 포함하는 저온 정류 플랜트의 개략도이다.
제2도는 본 발명의 실시예에 사용될 수 있으며 아르곤 컬럼이 없는 이중컬럼을 포함하는 저온 정류 플랜트의 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 압축기 2 : 정루기
3,9,10 : 열교환기 4 : 고압 컬럼
5 : 터보팽창기 6 : 저압 컬럼
8 : 응축기 100,104,118 : 조절기
101 : 가이드밴
본 발명은 일반적으로 저온 정류 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 최소한 하나의 생성물 스트림 요구량에 있어서의 변화를 나타내는 용량내의 변화를 근거로한 저온 정류 시스템의 효율적인 조작에 관한 것이다.
저온 정류 실시에 있어서, 공급공기와 같은 공급물 스트림은 분리를 목적으로 이중컬럼과 같은 저온 정류 플랜트로 유입되어 분리된다. 하나 이상의 생성물 스트림이 저온 정류 플랜트로 부터 배출되어 회수된다. 공급 스트림 유속은 바람직한 속도로 생성물이 생성될 수 있도록 설정된다.
저온 정류 틀랜트의 작동과정 동안에, 한가지 이상의 생성물을 생성시키는 속도가 변화될 수 있다. 이는 공급물 유속이 변화되는 플랜트의 용량 변화를 요한다. 이를 방지하는 특별한 제어 작용을 하지않으면 공급물 유속의 변화는 시스템이 평형상태 또는 정상상태로 되돌아갈 때까지 하나 이상의 컬럼내에서 액체와 증기의 비율(L/V)을 일시적으로 변화시킬 수 있다. 일시적인 L/V의 변화는 공급물 유속 변화가 컬럼내의 액체 비율을 변화하는 정도에 비한 컬럼내에 증기 비율을 변화시키는 정도 사이의 불균형에 의한 것이다. 이러한 L/V의 변화는 생성물의 순도에 역효과를 나타내기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서, 공급물 유속의 변화 도중 및 이후에 L/V의 비율을 바람직한 비율로 유지시키는 것이 바람직하다.
저온 정류 산업은 액체를 칼럼에 제공하여 컬럼내의 L/V의 비율을 조정 및/또는 칼럼으로부터 액체를 수용하여 컬럼내의 L/V의 비율을 조정하는 제어된 방식으로 저온 정류 플랜트의 용량을 변화시키는 보관 탱크 또는 액체 저장소를 지닌 저온 정류 플랜트를 제공하는 산업이다. 이러한 시스템은 탱크 및 부수적인 파이프로 인하여 많은 자본을 요하므로 효율적이지 못하다.
따라서, 본 발명의 목적은 컬럼내 L/V의 비율을 조정하기 위한 별도의 저장소 및 보관 탱크를 포함하지 않으면서도 제어된 방식으로 저온 정류 플랜트의 용량을 변화시키는 방법을 제공하는 것이다.
기술분야의 전문가라면 본원의 설명을 이해함으로써 상기된 본 발명의 목적 및 그밖의 목적을 인지할 수 있을 것이다.
본 발명은 제1관점으로서, (A) 고압 컬럼 및 저압 컬럼을 포함하는 저온 정류 플랜트의 고압 컬럼내로 공급물을 제1유속으로 통과시키는 단계, (B) 고압 컬럼의 섬프(sump: 모음통)로부터의 액체를 저압 컬럼내로 통과시키는 단계, (C) 바람직한 수준으로 설정된 설정점을 가지는 섬프 수준 조절기 수단으로 액체를 고압 컬럼의 섬프내에 바람직한 수준으로 유지시키는 단계, (D) 공급물 유속을 제2유속으로 변화시키는 단계, 및 (E) 공급물 유속변화에 대한 대응으로, 섬프 수준 조절기의 설정점을 변화시키는 단계를 포함하여, 저온 정류 플랜트의 용량을 변화시키는 방법에 관한 것이다.
또 다른 관점으로 본 발명은, (A) 고압 컬럼, 저압 컬럼, 및 상부 응축기를 지닌 아르곤 컬럼을 포함하는 저온 정류 플랜트의 고압 컬럼내로 유체를 제1유속으로 통과하는 단계, (B) 액체를 고압컬럼의 섬프로부터 상부 응축으로 통과시키고, 액체를 상부 응축기에서 저압 컬럼내로 통과시키고, 저압 컬럼에서 유출되는 액체를 아르곤 컬럼내로 통과시키는 단계. (C) 바람직한 수준으로 설정된 설정점을 가지는 상부 응축기 수준 조절기로 상부 응축기내의 액체를 바람직한 수준으로 유지하는 단계, (D) 공급 공기 유속을 제2유속으로 변화시키는 단계, 및 (E) 공급 공기 유속변화에 대한 대응으로, 섬프 수준 조절기의 설정점을 변화시키는 단계를 포함하여, 저온 공기 분리 플랜트의 용량을 변화시키는 방법에 관한 것이다.
본원에 사용되는 용어 공급 공기는 주로 질소, 산소, 및 아르곤을 포함하는 공기와 같은 혼합물을 의미한다.
본원에 사용되는 용어 터보팽창 및 터보팽창기는 터빈을 통해 흐르는 고압 기체의 온도와 압력을 낮추어 냉각시키는 방법 및 장치를 의미한다.
본원에 사용되는 용어 컬럼은 종류 또는 분별 컬럼 또는 영역, 즉 예를들어, 컬럼내에 설치된 일련이 수직 공간 트레이 또는 플레이트상에서, 및/또는 팩킹요소상에서 증기와 액체상의 접촉에 의한 바와같이, 액체 또는 증기상을 역류 접촉시켜 유체 혼합물을 분리하는 접촉 컬럼 또는 영역을 의미한다. 증류컬럼의 더 이상의 상세한 사항은 다음 참고문헌에 기술되어 있다 : [참고문헌 : Chemical Engineer's Handbook, fifth edition, editde by R, H, Perry and C. H. Chilton, McGraw-Hill Book Company, New York, Section 13, The Continuous Distillation Process]. 용어 이중컬럼은 저압 컬럼의 하단과 열교환관계에 있는 상단을 가지는 고압 컬럼을 의미한다. 보다 상세한 사항은 하기 참고문헌에 기술되어 있다 : [참고문헌 : Ruheman The Separation of Gases, Oxford University Press, 149, Chapter, Commercial Air Separation].
증기 및 액체 접촉 분리 방법은 성분들의 대한 증기압의 차에 의존한다. 높은 증기압(또는 더 높는 휘발성 또는 저비점) 성분은 증기상으로 농축되려고 할 것이며, 반면에, 낮은 증기압(또는 더 낮은 휘발성 또는 고비점) 성분은 액체상으로 농축되려고 할 것이다. 부분적 응축방법은, 증기 혼합물을 냉각시켜 휘발성분(들)을 증기상으로 농축시키고, 더 낮은 휘발성인 성분(들)을 액체상으로 농축시키는데 이용할 수 있는 분리방법이다. 정류 또는 연속 증류는, 증기 및 액체상의 역류처리에 의해 얻어지는 바와같이, 연속적 부분 증발과 응축을 조합시키는 분리 방법이다. 증기와 액체상의 역류접촉은 단열적이고, 상들 사이의 적분적 또는 미분적 접촉을 포함할 수 있다. 정류의 원리를 이용하여 혼합물을 분리하는 분리 공정 장치는 종종 동일한 의미로 일컬어 질 수 있는 정류컬럼, 증류컬럼, 또는 분리컬럼이다. 저온 정류는 최소한 부분적으로 150K 이하의 온도에서 수행되는 정류공정이다.
본원에 사용되는 용어 간접 열교환은 두가지 유체 스트림을 유체들 서로 간의 어떠한 물리적 접촉 또는 상호 관계없이 열교환 관계에 있게 하는 것을 의미한다.
본원에 사용되는 용어 아르곤 컬럼은 아르곤을 포함하는 공급물을 처리하고 공급물의 아르곤 농도보다 진한 아르곤 농도를 가지는 생성물을 생성하는 컬럼을 의미한다.
본원에 사용되는 용어 상부 응축기는 컬럼 상부 증기로부터 컬럼 하류 액체를 생성하는 열교환장치를 의미한다.
본원에 사용되는 용어 섬프는 액체가 축적되는 트레이 또는 패킹 요소 아래의 증류 컬럼의 저부를 의미한다. 엑체는 생성물 스트림으로서 배출되거나 다른 컬럼으로 전달될 수 있다.
본원에 사용되는 용어 수준 조절기는 탱크 또는 컬럼 섬프와 같은 저장 용기내에 액체 수준의 피드백 조절을 위해 사용되는 컴퓨터에 프로그램된 수학적 알고리즘 또는 기계적, 공압적 또는 전기적 장치를 의미한다.
본원에 사용되는 용어 설정점은 수동으로, 또는 다른 조절기 또는 컴퓨터에 프로그램된 수학적 알고리즘으로 조절기에 입력되는 피드백 조절중의 종속적인 공정변소(공정 출력)에 대한 바람직한 값 또는 목적값을 의미한다.
본원에 사용되는 용어 피드백 조절기는 그 설정점으로 부터 변화가능한 공정 변수를 근거로하여 하나 이상의 독립 공정 변수(공정 입력)를 조정함으로써 설정점 부근에서 종속 공정 변소(공정 출력)를 조절하는 것을 의미한다.
이중칼럼 저온정류 플랜트의 용량조절, 특히 아르곤 회수를 위해 사이드 아암 컬럼이 장치된 플랜트의 용량조절은 고압 컬럼내의 액체흐름과 관련된 수압 래그 때문에 어렵다. 고압 컬럼 저부로 유입되는 공급물을 증가시키는 것은 컬럼을 통해 상승하는 증기를 증가시키는 것으로 즉시 반영된다. 그러한 이유는 흐름 변화를 수반하는 압력 변화가 매우 작아, 컬럼내에 저장된 증기의 축적 또는 고갈로 인한 래그가 일어나지 않기 때문이다. 고압 컬럼의 정상에 부가적인 증기가 존재하는 것은 주응축기 보일업을 즉시 증가시키고 저압 컬럼을 통해 증기를 상승시킨다. 흐름변화를 수반하는 저압 컬럼내의 압력 변화도 매우 적다. 그러나, 컬럼을 통해 강하하는 액체 환류를 형성하기 위한 고압 컬럼의 상부에서 응축되는 추가의 증기는 때로 고압 컬럼의 상부에서 저부까지 저압 컬럼의 중간 부분과 고압 컬럼의 저부를 연결하는 순화로를 통과하는 경로를 형성한다. 이러한 순화로는 아르곤 컬럼의 상부를 포함할 수도 있다. 이러한 수압 지체 때문에, 저압 컬럼내의 L/V 비율은 용량변화 동안에 생성물의 순도에 바람직하지 못한 변화를 일으키는 일시적인 변화 또는 변위를 일으킨다. 또한, 주 응축기 액체 수준은 저압 컬럼내에 하강하는 부가적인 액체에 의하여 아직 소모되지 않은 부가적인 보일업에 대한 응하여 떨어진다. 안전하고 효율적으로 공정을 수행하기 위하여, 주 응축기 액체 수준은 상대적으로 좁은 밴드내에 유지되어야 한다. 과도하게 높은 수준을 열전달 효율성을 감소시킨다. 너무 낮은 수준에서는 불안전한 조작으로 간주되는 주요 응축기 내부 건조상태에서 보일링이 일어날 수 있기 때문에 유니트의 가동을 정지시킬 필요가 있다. 고압 컬럼의 저부로 유입되는 공급물의 흐름이 감소할 때 역효과가 일어난다.
본 발명은 저온 정류 시스템에 부가적인 탱크를 필요로하지 않으면서 이러한 문제점을 해결하고자 한다. 본 발명은 고압 컬럼의 섬프 및 아르곤 컬럼 상부 응축기내의액체 수준 조절과 관련한 수준 조절기의 설정점을 조작한다. 수준 설정점은 고압 컬럼의 저부로 유입되는 공급물 흐름이 증가되어 고압 컬럼 수압 지체의 효과를 경감되도록 즉각적으로 저압 컬럼의 중간부에 부가적인 액체를 제공할 때 감소한다, 부가적인 액체를 용량 변화 동안의 저압 컬럼내의 일시적인 L/V 비율변화를 없애고 주 응축기 액체 수준을 유지시키는데 필요한 부가적인 액체를 제공한다. 이는 섬프 및 아르곤 컬럼 상부 응축기가 저온 정류 플랜트의 일반적인 구성성분이기 때문에 별도의 다른(일반적으로 고가의) 탱크 및 관련 콘트롤러 및 파이프를 필요로 하지않게 한다.
본 발명은 바람직하게는 이러한 조정이 일어나기 전에 생성물의 조성 체크를 기다리기 보다는 콘트롤러를 조정하기 위하여 내부 유체 조성 판독을 이용할 수도 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명은 액체 공급 포인트 아래에서 및 아르곤 컬럼이 상용될 수 경우 상기 아르곤 컬럼이 연결되는 위치 위에서의 저압 컬럼의 중간 부위에 위치한 중간 조성 변수(직접적 분석 또는 온도 또는 온도차에 가한 간접 분석)를 이용할 수 있다.이러한 변수는 조절 시스템의 피드백 부분에서 일반적으로 사용 및 측정되는 다른 조성변수 보다 더 빠르게 반응한다. 이러한 변수의 사용은 저압 컬럼의 중간 부분내의 L/V 비율 지수를 제공함으로서 용량의 변화를 더 크고 빠르게 한다. 빠른 반응은 피드백 시스템이 생성물 순도의 변화가 실제로 측정될 수 있기 전에 생성물 순도를 바람직하기 못한 변화시키는 L/V 비율의 편차를 보정한다.
이하에서 본 발명을 첨부도면을 참고로 상세히 기재한다. 제1도는 이중 컬럼 및 아르곤 컬럼을 사용하는 공기 분리 플랜트를 나타낸 것이다. 제2도를 참고하면, 공급 공기와 같은 공급물(20)은 약 200,000내지 12,000,000 SCFH(standard cubic feet per hour)의 유속으로, 압축기(1)를 통과하여 일반적으로 70 내지 250 psia의 압력 범위까지 압축된다. 압축된 공급공기 스트림(21)은 이산화탄소 및 수증기와 같은 고비점 불순물의 제거를 위한 정제기(21)를 통과하며, 생성되는 스트림(22)은 주 열교환기(3)로 통과된다. 조절기(100)은 압축기 가이드밴(101)을 조작시킴으로써 공급공기 스트림(22)의 유속을 측정 및 제어하여 스트림(22)을 측정된 공기 유속을 바람직한 설정점으로 유지시킨다.
공급공기는 주 열교환기(3)를 통과하여 냉각된다. 일반적으로 저온 공기 분리 플랜트로 통과되는 전체 공급공기의 3 내지 20%를 포함하는 스트림(24)이 주열교환기(3)으로 부터 부분 횡단후 배출되며, 터보팽창기(5)를 통해 터보팽창되어 냉각되고, 고압 컬럼(4)을 포함하는 이중 컬럼 시스템의 저압 컬럼인 컬럼(6)으로 스트림(25)로서 통과된다. 공급공기의 주요 분획은 일반적으로 주 열교환기(3)으로부터 65 내지 245 psia의 압력에서 조작되는 고압 컬럼으로 스트림(23)으로서 통과된다.
고압 컬럼(4)에서, 공급공기는 저온정류에 의해 질소가 풍부한 증기 및 산소가 풍부한 액체로 분리된다. 질소가 풍부한 증기는 칼럼(6)의 저부 액체와의 간접 열교환에 의해 응축되는 주 응축기(11)내로 스트림(41)으로서 통과한다. 생성되는 질소가 풍부한 액체는 환류를 위해 컬럼(4)내로 스트림(42)으로 통과하여 환류된다. 생성된 질소가 풍부한 액체 분획(28)은 열교환기(9)를 통과하여 부냉각되며, 그 결과 생성되는 스트림(29)는 밸브(111)을 통해 흐름이 조절되어 고압 컬럼의 압력 보다 낮은 압력으로 조작되고, 일반적으로 16 내지 60 psia의 압력으로 조작되는 저압 컬럼(6)으로 유입된다.
고압 컬럼(4)의 섬프로부터의 액체는 저압 컬럼(6)으로 통과된다. 제1도에 도시된 실시예에서, 고압 컬럼(4)의 섬프로부터의 액체가 상부 응축기(8)을 통과한 다음 저압 컬럼내로 통과한다. 산소가 풍부한 액체는 컬럼(4)의 섬프를 스트림(28)으로 빠져나와 열교환기(10)를 통과하며 부냉각된다. 생성되는 스트림(27)은 스트림(105)를 통해 상부 응축기(8)로 통과된다. 섬프 수준 조절기(104)는 밸브(105)를 조절하여 컬럼(4)의 섬프내의 액체 수준을 설정점으로 한정된 바람직한 수준으로 유지시킨다.
상부 응축기(8)내에서, 산소가 풍부한 액체는 아르곤 컬럼 상부 증기에 반하여 부분적으로 증발된다. 생성되는 산소가 풍부한 증기는 상부 응축기(8)로부터 스트림(37)로 밸브(109)를 통해 저압 컬럼(8)으로 통과된다. 남은 산소가 풍부한 액체는 상부 응축기(8)로부터 밸브(118)를 통해 저압 컬럼(6)으로 통과된다. 상부 응축기 수준 조절기(118)는 밸브(119)를 조정하여 수준을 설정점으로 한정되는 바람직한 수준으로 상부 응축기내에 액체를 유지시킨다.
저압 컬럼(6)내에서, 다양한 공급물의 질소가 풍부한 유체 및 산소가 풍부한 유체로 분리된다. 질소가 풍부한 증기는 컬럼(6)으로 부터 스트림(30)으로 배출되며, 열교환기(9,10 및 3)를 통해 가온되며, 스트림(33)으로서 배출된다. 모든 또는 일부의 스트림(33)은 일반적으로 98몰%에 이르는 순도를 가지는 질소 생성물로서 회수된다. 산소가 풍부한 증기는 컬럼(6)으로 부터 스트림(34)로서 배출되며 열교환기(3)을 통해 가온되고 스트림(35)로서 배출된다. 모든 또는 일부의 스트림(35)은 일반적으로 99 내지 99.9몰%에 이르는 순도를 가지는 산소 생성물로서 회수된다. 산소 생성물은 또한 컬럼(6)으로부터 액체가 스트림(40)으로 배출됨으로서 스트림(35)로서 증기 생성물 회수에 부가하거나 단독으로 액체로서 회수될 수도 있으며, 모두 또는 일부가 99 내지 99.9몰%의 순도를 가지는 산소 생성물로서 회수될 수 있다. 제2도에 도시된 실시예에서와 같이 아르곤 컬럼이 사용되지 않는 경우, 산소의 순도는 일반적으로 90 내지 99.9몰%의 범위내이다.
주로 산소와 아르곤을 포함하는 유체는 컬럼(6)으로 부터 스트림(36)으로 통과되며 아르곤이 풍부한 증기와 산소가 풍부한 액체로 저온정류에 의해 분리되는 아르곤 컬럼(7)으로 통과된다. 산소가 풍부한 액체는 아르곤 컬럼(7)을 통해 저압 컬럼(6)내로 스트림(37)으로서 통과한다. 아르곤이 풍부한 증기는 부분적으로 증발하는 산소가 풍부한 액체에 반해 응축되는 상부 응축기(8)로 스트림(43)으로 통과한다. 생성되는 아르곤이 풍부한 액체는 아르곤 컬럼(7)을 환류액으로서 스트림(44)으로 통과한다. 아르곤이 풍부한 액체의 분획(45)는 일반적으로 95 내지 99.9몰%내의 아르곤 농도를 가지는 생성물로서 회수될 수 있다.
제2도는 아르곤 컬럼 없는 이중 컬럼 저온 정류 플랜트를 나타낸다. 기재를 간단히 하기 위하여, 제2도에 도시된 이중 컬럼 플랜트의 조작은 제1도에 도시된 것과 유사하므로 다시 상세히 기재하지는 않는다. 제2도의 도면부호는 공통되는 요소에 대하여 제1도의 부호와 동일하다. 제2도에 도시된 실시예에 있어서, 고압 컬럼(4)이 섬프로 부터의 액체 스트림(27)은 아르곤 컬럼 상부 응축기로 통하지않고 밸브(105)를 통하여 직접 저압 컬럼(6)내로 통과된다.
저온 정류 플랜트의 조작 동안에, 하나 이상의 생성물 스트림의 유속을 증가 또는 감소시키는 플랜트의 용량을 변화시킬 필요가 생길 수도 있다. 이러한 변화는 공급물 유속의 변화를 요한다. 본 발명의 실시에 있어서, 공급물 유속에 있어서의 변화에 대응하여, 섬프 수준 조절기 및/또는 상부 응축기 수준 조절기의 설정점도 낮은 수준까지 변화된다. 공급물 유속이 제1유속보다 빠른 제2유속으로 변화하는 경우, 섬프 수준 조절기 및/또는 상부 응축기 수준 조절기의 설정점이 낮은 수준으로 변화된다. 그러한 변화는 고압 컬럼의 섬프로부터 저압 컬럼내의 액체의 흐름을 신속하게 증가시키고, 증가된 공급물 유속에 의해 증가된 증기 유속에도 불구하고 저압 컬럼내의 L/V의 비율을 안정하게 유지시키는 역할을 한다. 공급물 유속이 제1유속 보다 작은 제2유속으로 변화할 때, 섬프 수준 조절기 및/또는 상부 응축기 수준 조절기의 설정점은 보다 높은 수준으로 변화한다. 이러한 변화는 고압 컬럼의 섬프로부터 저압 컬럼으로의 액체흐름을 신속하게 감소시키며, 감소된 증기흐름이 공급물 흐름을 감소시킴에도 불구하고 저압 컬럼내의 L/V의 비율을 안정하게 유지하는 역할을 한다. 안정한 L/V의 비율은 생성물 순도를 바람직한 수준으로 유지시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 저압 컬럼 내부의 액체 또는 증기의 유체의 조성을 측정하고, 이러한 중간 조성 측정되는 섬프 수준 조절기 및 상부 응축기 수준 조절기를 간단하게 조절하는데 이용한다. 조성이 측정되는 유체는 고압 컬럼의 섬프로부터의 액체가 저압 컬럼으로 통과되는 지점 아래에 있는 저압 컬럼 내부로 부터의 유체이다. 아르곤 컬럼이 사용되는 경우, 이러한 지점은 아르곤 컬럼으로 통과되는 유체가 저압 컬럼을 통과하는 지점 위에 있는 지점이다. 이는 저압 컬럼으로부터 배출된 액체 또는 증기 샘플의 조성, 즉 산소 또는 질소분율을 측정하는 조성 센서(150)으로 제1도 및 제2도에 나타내었다. 또한, 유체 온도를 감지하여 유체의 조성을 추론에 의해 측정할 수 있는 온도센서가 조성센서 대신 사용될 수 있다.
본 발명의 발명자는 정확성에 영향을 주지 않으면서 유체의 조성을 측정하면 생성물 스트림의 조성을 측정하는 것보다 신속하게 L/V의 비율을 조정할 수 있다는 것을 발견하였다. 그러한 이유는 중간단계의 조성이 L/V의 비율 변화에 더 민감하며, 일반적으로 특히 산소의 순도가 98%이상일 때 이들 변화에 더 빠르게 반응하기 때문이다. L/V의 비율 자체는 저압 컬럼의 디자인을 아주 많이 변형시키지 않고서는 직접 측정될 수 없다. 또한 중간 단계의 조성 값은 정상상태의 산소 생성물 스트림의 조성에 용이하게 관련시킬 수 있다.
중간단계 조성의 질소 몰 분율이 특정 순도의 생성물 산소를 제공하는 것으로 알려진 소정의 설정점 이상으로 상승할 때, 저압 컬럼 저부에서의 L/V의 비율이 너무 높다. 생성물 산소의 순도가 저하되지 않게 하기 위해서는 그러한 비율을 낮추어야 한다. 유사하게, 중간단계 조성의 질소 몰분율이 특정 순도의 생성물 산소를 제공하는 것으로 알려진 소정의 설정점 이하로 강하할 때, 저압 컬럼의 저부에서의 L/V의 비율이 너무 낮다. 이율이 낮으면 산소 생성물의 순도가 상승되지 않도록 증가시켜야 한다. 중간단계 조성이 설정점으로 되돌아가는 데 필요한 L/V의 비율로 변화시키는 것은 스트림(35, 29 및 36)의 처리 유속과 같은 그밖의 처리유속 뿐만아니라 수준 조절기(104 및 118)의 설정점을 조정함으로써 수행될 수 있다. 스트림의 유속을 조절하는 방법은 공지되어있다. 수준 조절기의 설정점 조절은 수준 조절기(104 및 18)의 설정점을 조정하는 조절기를 이용하여 측정된 중단단계 조성을 바람직한 설정점으로 유지시키는 피드백 루우프에 의해 얻어질 수 있다. 또한, 동일한 피드백 루우프를 이용하여 중간단계 조성의 특정 설정점으로 유지시키지 않으면서 수준 조절기(104 및 118)의 설정점을 조정함으로써 중간 조성이 상승 또는 강하하는 것을 방지할 수 있다.
수준 조절기 설정점을 조정하는 바람직한 방법은 생성물 산소, 질소, 및 아르곤의 측정치 및 컬럼 공급물 조성을 반영하는 다중변수 조절기에서 중간단계 조성의 측정치를 반영시키는 것이며, 스트림(35, 29, 및 36)의 유속뿐 아니라 수준 조절기의 설정점을 조정할 수 있다.
본 발명을 실시함으로써 부가적인 저장 또는 보관 탱크를 필요로하지 않으면서 생성물 순도의 편위를 감소시키거나 제거할 수 있도록 저온 정류 플랜트의 조작하고, 플랜트의 용량을 변화시킬 수 있다.
이상에서 본 발명을 특정 실시예를 참고로 구체적으로 기재하였으나, 상기 실시예들은 본 발명의 일예에 불과하며, 첨부되는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범주내에서 다양한 실시예가 가능하다.

Claims (12)

  1. (A) 고압 컬럼 및 저압 컬럼을 포함하는 저온 정류 플랜트의 고압 컬럼내로 유체를 제1유속으로 통과시키는 단계, (B) 액체를 고압 컬럼의 섬프로부터 저압 컬럼으로 통과시키는 단계, (C) 바람직한 수준으로 설정된 설정점을 가지는 섬프 수준 조절기 수단으로 액체를 고압 컬럼의 섬프내에 바람직한 수준으로 유지시키는 단계, (D) 공급물 유속을 제2유속으로 변화시키는 단계, 및 (E) 공급물 유속변화에 대한 대응으로, 섬프 수준 조절기의 설정점을 변화시키는 단계를 포함하여, 저온 정류 플랜트의 용량을 변화시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제2공급물 유속이 제1공급물 유속 보다 빠르며, 섬프 수준 조절의 설정점이 낮은 수준으로 변화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제2공급물 유속이 제1공급물 유속 보다 느리며, 섬프 수준 조절기의 설정점이 높은 수준으로 변화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 고압 컬럼의 섬프로부터의 액체가 저압 컬럼으로 통과되는지점의 아래 지점에서 저압 컬럼내의 유체 조성을 측정하는 단계 및 상기 측정을 근거하여 섬프 수준 조절기의 설정점을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. (A) 고압 컬럼, 저압 컬럼, 및 상부 응축기를 지닌 아르곤 컬럼을 포함하는 저온 증기 분리 플랜트의 고압 컬럼내로 유체를 제1유속으로 통과시키는 단계, (B) 액체를 고압컬럼의 섬프로부터 상부 응축으로 통과시키고, 액체를 상부 응축기에서 저압 컬럼내로 통과시키며, 저압컬럼에서 유출되는 액체를 아르곤 컬럼내로 통과시키는 단계. (C) 바람직한 수준으로 설정된 설정점을 가지는 상부 응축기 수준 조절기로 상부 응축기내의 액체를 바람직한 수준으로 유지하는 단계, (D) 공급 공기 유속을 제2유속으로 변화시키는 단계, 및 (E) 공급 공기 유속변화에 대한 대응으로, 섬프 수준 조절기의 설정점을 변화시키는 단계를 포함하여, 저온 공기 분리 플랜트의 용량을 변화시키는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 제2공급물 유속이 제1공급물 유속이 제1공급물 유속 보다 빠르며, 상부 응축기 수준 조절기의 설정점이 낮은 수준으로 변화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 제2공급물 유속이 제1공급물 유속 보다 느리며, 상부 응축기 수준 조절기의 설정점이 높은 수준으로 변화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상부 응축기로부터의 액체가 저압 컬럼으로 통과되는 지점의 아래 지점에서 및 유체가 아르곤 컬럼을 통과하기 위하여 저압 칼럼을 통과하는 지점의 상부 지점에서 저압 컬럼내의 유체 조성을 측정하는 단계, 및 상기 측정을 근거로하여 상부 응축기 수준 조절기의 설정점을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제5항에 있어서, 고압 컬럼의 섬프내의 액체가 바람직한 수준으로 설정된 설정점을 가지는 섬프 수준 조절기에 의해 바람직한 수준으로 유지되고, 공급공기 유속변화에 대한 반응으로 섬프 수준 조절기의 설정점을 변화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 제2공급공기 유속이 제1공급공기 유속 보다 빠르며, 섬프 수준 조절기의 설정점이 낮은 수준으로 변화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 제2공급공기 유속이 제1공급공기 유속 보다 느리며, 섬프 수준 조절기의 설정점이 높은 수준으로 변화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제8항에 있어서, 고압 컬럼의 섬프내의 액체가 바람직한 수준으로 설정된 설정점을 가지는 섬프 수준 조절기에 비해 바람직한 수준으로 유지되고, 공급공기 유속변화에 대한 반응으로 섬프 수준 조절기의 설정점을 변화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
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