TW201343237A - 製品氣體供給方法及製品氣體供給系統 - Google Patents

製品氣體供給方法及製品氣體供給系統 Download PDF

Info

Publication number
TW201343237A
TW201343237A TW101143611A TW101143611A TW201343237A TW 201343237 A TW201343237 A TW 201343237A TW 101143611 A TW101143611 A TW 101143611A TW 101143611 A TW101143611 A TW 101143611A TW 201343237 A TW201343237 A TW 201343237A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
flow rate
pressure
supply
product gas
Prior art date
Application number
TW101143611A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI592206B (zh
Inventor
Kazuo Haruna
Tadanori Hashimoto
Hiroshi Yamasaki
Original Assignee
Sumitomo Seika Chemicals
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Seika Chemicals filed Critical Sumitomo Seika Chemicals
Publication of TW201343237A publication Critical patent/TW201343237A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI592206B publication Critical patent/TWI592206B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0446—Means for feeding or distributing gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/12—Oxygen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/102—Nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Abstract

一種製品氣體供給系統，自氣體供給源壓縮製品氣體，以藉第1壓力供給到消耗側，其特徵在於其包含：壓縮機構(2)，用於壓縮來自前述氣體供給源之製品氣體；消耗氣體流量測定機構(5)，用於在比前述壓縮機構還要下游之第1測定點中，將被供給到前述消耗側之製品氣體之流量，當作消耗氣體流量以測量；供給氣體流量調節機構(3)，用於在經過前述壓縮機構之前述製品氣體，被供給到前述消耗氣體流量測定機構之前，調節該製品氣體之流量；控制機構(7)，用於在比前述壓縮機構還要下游，且比前述第1測定點還要上游之第2測定點中，對應以前述消耗氣體流量測定機構所測定之消耗氣體流量之變動，進行由前述供給氣體流量調節機構所做之流量調節，使得其成為超過前述消耗氣體流量之測定值之供給氣體流量設定值；以及壓力調節機構(4)，用於調節前述第1測定點與前述第2測定點間之第3測定點中之前述製品氣體之壓力，到大於前述第1壓力之第2壓力。

Description

製品氣體供給方法及製品氣體供給系統
本發明系關於一種適合於自氣體供給源壓縮製品氣體，藉既定壓力供給到消耗側之方法及系統。本發明且特別有關於一種適合於藉壓力變動吸著式氣體分離法，自包含目的氣體成分及不必要氣體成分之混合氣體，分離目的氣體成分被豐富化之製品氣體，以既定壓力供給到消耗測之方法及系統。
壓力變動吸著式氣體分離法(PSA法)，眾所周知系適合於自空氣等之包含氧氣及氮氣之混合氣體，分離回收做為目的氣體成分之氧氣或氮氣，或者，自矽結晶爐排出之氣體，回收精製昂貴之氬氣，或者，自含有氫氣之氣體回收生成氫氣，或者，自生化氣體回收燃料用之甲烷，或者，自含有二氧化碳之氣體，以高純度回收二氧化碳之方法。例如藉PSA法所得之氧氣被豐富化之氣體(製品氣體)，系使用在化學反應、電爐製鋼、燃燒垃圾、製紙、在水處理設施之氧氣曝氣等消耗很多氧氣之領域。在由PSA法所做之氧氣氣體分離中，系例如使用具有填充有吸著劑之至少一個吸著塔之PSA氣體分離裝置，包含吸著工序與解吸工序之循環系反覆在各吸著塔進行。
例如當使用藉PSA法所得之氧氣氣體在化學品製 造用時，氧氣氣體之壓力系施加影響在化學反應，所以，其被要求維持穩定之消耗氣體壓力以供給氧氣氣體。又，在化學品製造時使用之氧氣氣體之壓力，通常需要超過200kPa(壓力計壓力)之較高壓力，所以，使藉PSA法分離之氧氣氣體，藉鼓風機或壓縮機等之壓縮機構壓縮後，供給到消耗側。另外，化學反應中之氧氣氣體之消耗量(消耗氣體量)並非經常一定而會變動。
當氧氣氣體之消耗量(消耗氣體量)變動時，即使僅調節氧氣氣體之供給量(自壓縮機被送出之氣體量)，氣體之流動壓差會變化，所以，無法使消耗氣體壓力維持一定。亦即，當增加消耗氣體量後，配管內之流動壓差會變大，所以，經過壓縮機之氧氣氣體壓力(供給氣體壓力)在維持一定之狀態下，消費氣體壓力會下降。另外，當減少消耗氣體量後，流動壓差會變小，所以，經過壓縮機之氧氣氣體壓力(供給氣體壓力)在維持一定之狀態下，消費氣體壓力會上升。因此，不管消耗氣體量之變動，而使消耗氣體壓力維持一定時，必須調節氧氣氣體之供給量(供給氣體量)，同時必須調節到對應消耗氣體量之供給氣體壓力。
在下述之專利文獻1中，系表示對應事先輸入設定之氧氣氣體之消耗量(消耗氣體量)之變動，改變PSA氣體分離裝置中執行之循環之切換時序，以調節氧氣氣體之產生量，同時控制用於壓縮被分離之氧氣氣體之鼓風機轉速，藉此，調節氧氣氣體之供給量與供給氣體壓力之方法。但是，在此方法中，必須事先想定消耗氣體量以輸入之。又，必須對應 其消耗氣體量之設定值以調節鼓風機之轉速，所以，當隨意變動消耗氣體量後，就無法對應消耗氣體壓力之調節。
為消除這種問題，有時會提出設置緩衝槽在壓縮機或鼓風機等之壓縮機構之下游側，而且，設置壓力調整閥在緩衝槽的出口部之對策。當設置緩衝槽時，藉緩衝槽一邊儲藏氧氣氣體(製品氣體)，一邊吸收消耗氣體量之變動，即使消耗氣體量增加或減少，也調節使得消耗氣體壓力經常概略一定。但是，在此情形下，當消耗氣體量減少時，經過鼓風機或壓縮機之製品氣體之供給氣體壓力，提高到大幅超過消耗氣體壓力，而壓縮機等之消耗動力會太大。
【先行技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2000-356323號公報
本發明系在這種情形下所研發出者，其提供一種適合於當壓縮製品氣體以供給到消耗側時，即使消耗氣體量變動，也持續抑制消耗動力，以穩定的消耗氣體壓力供給製品氣體到消耗側之方法及系統。
當根據本發明之第1側面時，其提供一種自氣體供給源壓縮製品氣體，藉第1壓力供給到消耗側之方法。此方法包含：藉壓縮機構壓縮來自前述氣體供給源之製品氣體之步驟；在比前述壓縮機構還要下游之第1測定點中，將被供給到前述消耗側之製品氣體之流量，當作消耗氣體流量以測量之步 驟；在對應前述第1測定點中之前述消耗氣體流量測定值之變動，比前述壓縮機構還要下游，且比前述第1測定點還要上游之第2測定點中，調節經過前述壓縮機構之前述製品氣體之供給氣體流量，使得其成為超過前述消耗氣體流量之測定值之供給氣體流量設定值之步驟；以及調節前述第1測定點與第2測定點間之第3測定點中之前述製品氣體之壓力，到大於前述第1壓力之第2壓力之步驟。
最好前述氣體供給源系自包含目的氣體成分及不 必要氣體成分之混合氣體，藉壓力變動吸著式氣體分離法，分離目的氣體成分被豐富化之製品氣體之壓力變動吸著式氣體分離裝置。
最好往前述第2壓力之壓力調節，系藉使前述製 品氣體之一部分釋放到外部而施行。
最好前述第2測定點中之前述供給氣體流量之調 節，系藉在比前述第2測定點還要上游側中，使經過前述壓縮機構之前述製品氣體之一部分，循環到前述壓縮機構的吸入側而施行。
最好設定分別對應消耗氣體流量測定值之不同複 數個範圍之複數個供給氣體流量設定值，在調節前述供給氣體流量之步驟中，當消耗氣體流量測定值少於既定範圍而減少時，減少前述第2測定點中之供給氣體流量，使得其成為自現在之供給氣體流量設定值算起，下一個較小之供給氣體流量設定值，當消耗氣體流量測定值增加超過前述既定範圍時，增加前述第2測定點中之供給氣體流量，使得其成為自現在之供給 氣體流量設定值算起，下一個較大之供給氣體流量設定值。
最好前述第2壓力系在壓力表壓力上，比前述第1壓力還要高1~10%之範圍。
前述消耗氣體流量之測定值，系每單位時間通過前述第1測定點之累計平均氣體量。
當根據本發明之第2側面時，其提供一種自氣體供給源壓縮製品氣體，藉第1壓力供給到消耗側之系統。此系統包含：壓縮機構，用於壓縮來自前述氣體供給源之製品氣體；消耗氣體流量測定機構，用於在比前述壓縮機構還要下游之第1測定點中，將被供給到前述消耗側之製品氣體之流量，當作消耗氣體流量以測量；供給氣體流量調節機構，用於在經過前述壓縮機構之前述製品氣體，被供給到前述消耗氣體流量測定機構之前，調節該製品氣體之流量；控制機構，用於在比前述壓縮機構還要下游，且比前述第1測定點還要上游之第2測定點中，對應以前述消耗氣體流量測定機構所測定之消耗氣體流量之變動，進行由前述供給氣體流量調節機構所做之流量調節，使得其成為超過前述消耗氣體流量之測定值之供給氣體流量設定值；以及壓力調節機構，用於調節前述第1測定點與前述第2測定點間之第3測定點中之前述製品氣體之壓力，到大於前述第1壓力之第2壓力。
最好前述氣體供給源系自包含目的氣體成分及不必要氣體成分之混合氣體，藉壓力變動吸著式氣體分離法，分離目的氣體成分被豐富化之製品氣體之壓力變動吸著式氣體分離裝置。
最好前述供給氣體流量調節機構包含：供給氣體流量計，用於測定前述第2測定點中之前述製品氣體之流量；迂迴回路，用於自連結前述壓縮機構與前述氣體流量計之配管導出製品氣體，循環到該壓縮機構的吸入側；以及流量調節閥，用於調節流通在該迂迴回路之前述製品氣體之流量。
最好前述壓力調節機構包含：壓力計，測定前述第3測定點中之製品氣體之壓力；釋出用配管，連接到連結前述供給氣體流量計與前述消耗氣體流量測定機構之配管；以及流量調節閥，用於調節流通在該釋出用配管之製品氣體之壓力。
本發明之其他特徵及優點，藉參照附圖及下述之詳細說明，應該可更加明瞭。
1‧‧‧PSA氣體分離裝置
2‧‧‧壓縮機
3‧‧‧流量調節機構
4‧‧‧壓力調節機構
5‧‧‧消耗氣體流量計
6‧‧‧配管
7‧‧‧控制裝置
31‧‧‧供給氣體流量計
32‧‧‧旁通配管
33‧‧‧旁通閥
41‧‧‧釋出用配管
42‧‧‧沖洗閥
43‧‧‧壓力控制閥
X‧‧‧製品氣體供給系統
第1圖系可使用於執行本發明製品氣體供給方法之製品氣體供給系統之構成示意圖。
第2圖系表示在本發明製品氣體供給方法中，用於配合消耗氣體量以調節消耗氣體壓力之處理程序一例之流程圖。
第3圖系可使用於執行比較例製品氣體供給方法之製品氣體供給系統之構成示意圖。
第4圖系表示比較例製品氣體供給方法中之緩衝槽內部壓力之變化。
針對本發明最佳實施形態之製品氣體供給方法， 參照圖面具體說明之。
第1圖系可使用於執行本實施形態製品氣體供給方法之製品氣體供給系統X之構成示意圖。製品氣體供給系統X具有PSA氣體分離裝置1、壓縮機2、流量調節機構3、壓力調節機構4、消耗氣體流量計5、連結上述零件之配管6及控制裝置7。在功能上而言，製品氣體供給系統X系自包含目的氣體成分及不必要氣體成分之混合氣體，分離目的氣體成分被豐富化之製品氣體，壓縮該製品氣體以供給到消耗側(例如圖外之消耗單元)者。以下，PSA氣體分離裝置1系針對自包含氧氣(目的氣體成分)及氮氣(不必要氣體成分)之空氣(混合氣體)分離氧氣時之情形做說明。
PSA氣體分離裝置1具有用於主要優先吸著氮氣(不必要氣體成分)之填充有吸著劑之至少一個吸著塔(圖示省略)。該吸著塔藉系壓力變動吸著式氣體分離法，自含有氧氣‧氮氣之空氣選擇性吸著氮氣，以取出氧氣豐富化氣體(製品氣體)者。被填充在吸著塔之吸著劑，可例舉例如Ca-A型沸石、Ca-X型沸石及Li-X型沸石。這些吸著劑可以單獨使用，也可以並用複數種。
在以PSA氣體分離裝置1執行之壓力變動吸著式氣體分離法中，系針對單一之吸著塔，重複包含吸著工序、解吸工序及再生工序之循環。吸著工序系用於導入空氣到塔內為既定高壓狀態之吸著塔，使該空氣中之氮氣及其他不必要氣體成分(二氧化碳及濕氣等)吸著到吸著劑，自該吸著塔導出氧氣豐富化氣體(製品氣體)之工序。解吸工序系用於減壓吸著 塔內部以自吸著劑解吸氮氣，使該氮氣(及共存於吸著塔內之其他氣體成分)排出到外部之工序。再生工序系用於為再次之吸著工序而必須具備於吸著塔，藉例如流通洗淨氣體(例如氧氣豐富化氣體)到塔內，回復吸著劑之對氮氣之吸著性能之工序。PSA氣體分離裝置1也可以系具有眾所周知之構造者。
壓縮機2系壓縮以PSA氣體分離裝置1分離之氧氣豐富化氣體(製品氣體)，而送出到消耗側。
流量調節機構3為調節經過壓縮機2之製品氣體之流量，其包含供給氣體流量計31、旁通配管32及旁通閥33。供給氣體流量計31系在第2測定點(上游側測定點)，測定經過壓縮機2以通過配管6內之製品氣體之瞬間流量。旁通配管32系被連接到配管6，使經過壓縮機2之製品氣體之一部分，再次循環到壓縮機2的吸入側。旁通配管32之一端系在壓縮機2的吐出側(下游側)且供給氣體流量計31的上游側中，被連接到配管6。旁通配管32之另一端系被連接到配管6中之壓縮機2的吸入側(上游側)。旁通閥33系配置於旁通配管32中。旁通閥33系藉其開度調節，調節流通旁通配管32之製品氣體之流量。旁通閥33之開度調整，系藉來自下述之控制裝置7之訊號以進行。
消耗氣體流量計5系在第1測定點(下游側測定點)，測定經過壓縮機2以送至消耗側之製品氣體之流量(消耗氣體量)。消耗氣體流量計5系設於供給氣體流量計31的下游側，測定每單位時間通過之氣體量(累計平均氣體量，或者，移動平均氣體量)。在此，所謂累計平均氣體量，系依據與例 如在PSA氣體分離裝置執行之1~30循環，最好系以對應5~10循環之既定測定時間中通過之累計氣體量，所算出之平均氣體量。所謂移動平均氣體量，系依據使測定時間持續維持一定，隨著時間經過而一邊錯開測定開始時與測定結束時，一邊測定所得之累計氣體量，所算出之平均氣體量。
壓力調節機構4系調節做為供給氣體流量計31與 消耗氣體流量計5之中間部之第3測定點中之製品氣體之壓力(第2壓力)。壓力調節機構4包含連接到配管6之釋出用配管41、沖洗閥42及壓力控制器43。釋出用配管41為使通過供給氣體流量計31之製品氣體之一部份被釋出到外部，其一端被連接到供給氣體流量計31與消耗氣體流量計5之間，同時其另一端開放到外部。沖洗閥42系設於釋出用配管41，可調節開度。壓力控制器43不斷地測定通過配管6內之製品氣體之壓力，對應測定壓力以調節沖洗閥42之開度，藉此，控制該製品氣體之壓力到期望值。在壓力調節機構4中，對應由壓力控制器43所做之測定壓力，沖洗閥42之開度被調節至期望狀態。
控制裝置7系依據藉消耗氣體流量計5測定之製 品氣體之消耗氣體量(流量測定值)，進行由流量調節機構3所做之製品氣體之流量調節。控制裝置7系對應消耗氣體量(流量測定值)之變動，調節旁通閥33之開度，使得在供給氣體流量計31之測定流量成為超過前述流量測定值之既定之流量設定值。在控制裝置7中，藉執行既定之程式，進行旁通閥33之開度調節。
在本實施形態中，藉控制裝置7而進行下述之控制。在控制裝置7中，系被輸入設定對應既定範圍之消耗氣體量(流量測定值)而被分配之複數流量設定值。當以消耗氣體流量計5測定之消耗氣體量(流量測定值)超過既定範圍而減少後，控制裝置7傳送訊號到供給氣體流量計31，以開度調節旁通閥33到打開方向，增加流通在旁通配管32之製品氣體之流量，使得自現在之流量設定值，變成小一個之流量設定值。藉此，通過供給氣體流量計31之製品氣體之流量會減少。另外，當消耗氣體量(流量測定值)超過既定範圍而增加後，控制裝置7傳送訊號到供給氣體流量計31，以開度調節旁通閥33到關閉方向，減少流通在旁通配管32之製品氣體之流量，使得自現在之流量設定值，變成大一個之流量設定值。藉此，通過供給氣體流量計31之製品氣體之流量增加。
經過消耗氣體流量計5之製品氣體，平常被消耗在既定之用途。
在上述構成之製品氣體供給系統X運轉時，空氣(混合氣體)被導入PSA氣體分離裝置1。在PSA氣體分離裝置1中，於吸著塔等重複包含吸著工序、解吸工序及再生工序之循環，氧氣被豐富化之製品氣體被連續取出。
來自PSA氣體分離裝置1之製品氣體，系以壓縮機2而被壓縮，以既定之消耗氣體壓力被供給到消耗側。該消耗氣體壓力系因消耗側之用途而不同，但是，其系例如0.2MPaG(G系表示壓力表壓力。以下皆同)。又，在消耗側之設備等中之製品氣體之消耗量(消耗氣體量)系可變動。經過 壓縮機2及供給氣體流量計31以被送至消耗側之製品氣體之供給量(供給氣體量)，系被設定用來對應消耗側中之製品氣體之最大消耗量。例如當在消耗側之製品氣體之最大消耗量為200Nm3/h(N表示標準狀態。以下皆同)時，自PSA氣體分離裝置1取出之製品氣體之取得量系200Nm3/h，流通在壓縮機2之製品氣體之流量系則為200Nm3/h。
在壓力調節機構4中，在壓力控制器43之製品氣 體之壓力(供給氣體流量計31與消耗氣體流量計5之中間部中之製品氣體之供給氣體壓力：以下適宜稱作「中間部壓力」)，系被調節使得在壓力表中比消耗氣體壓力(第1壓力)還要高1~10%範圍，最好被調節使得比消耗氣體壓力還要高5%左右。例如當消耗氣體壓力為0.2MPaG時，中間部壓力最好調節到0.21MPaG。如此一來，調節使得中間部壓力比消耗氣體壓力還要高少許，系為在消耗氣體流量計5的上游側與下游側之間，產生適切的氣體流動壓差。
當在消耗側之消耗氣體量減少，而供給氣體量比 消耗氣體量還要多時，中間部壓力上升。在此情形下，調節沖洗閥43的開度至打開沖洗閥42的方向。結果，使中間部壓力上升之過剩製品氣體之一部份，透過釋出用配管41被釋出到外部。如此一來，中間部壓力之調節，系藉使製品氣體之一部分釋出到外部而進行。
第2圖系表示在製品氣體供給方法的運作中，用 於配合消耗氣體量以調節消耗氣體壓力之處理程序一例之流程圖。而且，在第2圖中，系針對在消耗側之製品氣體之最大 消耗量為200 Nm3/h之情形做表示。
在製品氣體供給系統X運轉前，輸入設定在消耗 氣體流量計5之測定時間到控制裝置7。此測定時間最好系在PSA氣體分離裝置1之製品氣體之產生量之變動，被平均化之程度。這種測定時間系被設定對應例如以PSA氣體分離裝置1執行之1~30循環之時間，最好系對應5~10循環之時間。在消耗氣體流量計5被測定之消耗氣體量(流量測定值)，系成為每單位時間之氣體量，但是，最好以消耗氣體流量計5，測定上述之移動平均氣體量。
而且，按照既定範圍的消耗氣體量將被分配之複 數個流量設定值輸入設定到控制裝置7。在此，流量設定值系以對於製品氣體之最大消耗量200Nm3/h之負荷設定氣體量(負荷率)來設定。例如以100%負荷(200Nm3/h)、90%負荷(180Nm3/h)、80%負荷(160Nm3/h)、70%負荷(140Nm3/h)及60%負荷(120Nm3/h)等10%增量，設定複數個流量設定值。當使當作流量設定值之負荷率以10%增量設定時，對應各負荷率之「既定範圍之消耗氣體量」系例如如下。
100%負荷 → 180 Nm3/h<消耗氣體量≦200 Nm3/h
90%負荷 → 160 Nm3/h<消耗氣體量≦180 Nm3/h
80%負荷 → 140 Nm3/h<消耗氣體量≦160 Nm3/h
70%負荷 → 120 Nm3/h<消耗氣體量≦140 Nm3/h
60%負荷 → 100 Nm3/h<消耗氣體量≦120 Nm3/h
在製品氣體供給系統X運轉開始後，由消耗氣體流量計5所做之消耗氣體量之測定及中間部壓力之調節系在平 常進行(S10)。接著，現在之負荷率(流量設定值)被判定。當現在之負荷率為80%時，在是否為100%負荷之判定(S11)成為NO，在是否為90%負荷之判定(S12)成為NO，在是否為80%負荷之判定(S13)成為YES。接著，前進到中間部壓力之判定。
在此，當實際之消耗氣體量(由消耗氣體流量計5所做之流量測定值)系160 Nm3/h時，以供給氣體流量計31使80%負荷設定之訊號藉控制裝置7承受，而調節旁通閥33之開度，通過供給氣體流量計31之供給氣體量已經成為160 Nm3/h。因此，中間部壓力不上升，沖洗閥42維持關閉狀態。結果，來自釋出用配管41之釋出氣體量成為0 Nm3/h，供給氣體量與消耗氣體量系很好地平衡。
此時，中間部壓力系藉壓力調節機構4，被調節到比做為消耗氣體壓力之0.2MPaG還要高少許之0.21MPaG，所以，在是否「中間部壓力<0.21MPaG」之判定(S24)成為NO，移動到下一個是否「消耗氣體量>140 Nm3/h」之判定(S25)。在此，消耗氣體量(160Nm3/h)>140 Nm3/h，所以，S25被判定為YES，繼續80%負荷(S37)。接著，回到現在之負荷率之判定。
之後，當消耗氣體量(流量測定值)增加而成為170 Nm3/h時，在現在之負荷率之判定中，於是否為80%負荷之判定(S13)成為YES。此時，實際之消耗氣體量(170 Nm3/h)，系比在80%負荷時之供給氣體量(160Nm3/h)還要多，超過對應80%負荷之既定範圍之消耗氣體量(140Nm3/h <消耗氣體量≦160 Nm3/h)而增加。因此，中間部壓力會下降而是否「中間部壓力<0.21 MPaG」之判定(S24)成為YES，負荷率被變更成90%負荷(S36)。在此，以供給氣體流量計31使90%負荷設定之訊號藉控制裝置7承受，而調節旁通閥33之開度往關閉方向，減少流通循環在旁通配管32之製品氣體。藉這種處理，使通過供給氣體流量計31之供給氣體量增加到180 Nm3/h。
此時，供給氣體量(180 Nm3/h)比消耗氣體量(170 Nm3/h)還要多，製品氣體之供給有10 Nm3/h為過剩，所以，中間部壓力上升。在此，藉壓力控制器43調節沖洗閥42之開度往打開方向，使供給過剩之製品氣體，透過釋出用配管41釋出到外部。藉此，中間部壓力藉壓力調節機構4，被調節到比做為消耗氣體壓力之0.2 MPaG還要高少許之0.21 MPaG。之後，回到現在之負荷率之判定，如果消耗氣體量維持170Nm3/h時，是否為90%負荷之判定(S12)為YES，是否為「中間部壓力<0.21MPaG」之判定(S22)為NO，是否為下一個「消耗氣體量>160Nm3/h」之判定(S23)為YES，90%負荷被繼續(S34)。之後，也回到現在之負荷率之判定，重複同樣之處理操作。
之後，當減少消耗氣體量(流量測定值)而成為150 Nm3/h時，在現在之負荷率之判定中，是否為90%負荷之判定(S12)成為YES。此時實際之消耗氣體量(150Nm3/h)，系成為比在90%負荷之供給氣體量(180 Nm3/h)還要少，減少為低於對應90%負荷之既定範圍之消耗氣體量(160Nm3/h <消耗氣體量≦180 Nm3/h)。因此，中間部壓力系上升而超過0.21 MPaG。因此，在下一個是否「中間部壓力<0.21 MPaG」之判定(S22)成為NO，轉移到下一個是否「消耗氣體量>160 Nm3/h」之判定(S23)。在此，因為消耗氣體量(150 Nm3/h)<160 Nm3/h，所以，在S23判定成為NO，負荷率變更為80%負荷(S35)。在此，藉供給氣體流量計31使80%負荷設定之訊號以控制裝置7承受，以調節開度旁通閥33往打開方向，增加流通循環在旁通配管32之製品氣體量。藉這種處理，使通過供給氣體流量計31之供給氣體量減少到160 Nm3/h。
此時，供給氣體量(160 Nm3/h)比消耗氣體量(150 Nm3/h)還要多，製品氣體有10 Nm3/h為過剩供給，所以，中間部壓力上升。在此，與上述之消耗氣體量為170 Nm3/h時同樣地，藉壓力控制器43打開沖洗閥42，使供給過剩之製品氣體，透過釋出用配管41繼續釋出到外部。藉此，中間部壓力藉壓力調節機構4，被維持在比做為消耗氣體壓力之0.2 MPaG還要高少許之0.21MPaG。之後，回到現在之負荷率之判定，如果消耗氣體量為150Nm3/h時，在80%負荷之判定(S13)成為YES，在是否為「中間部壓力<0.21MPaG」之判定(S24)成為NO，在下一個是否為「消耗氣體量>140 Nm3/h」之判定(S25)成為YES，維持80%負荷(S37)。之後，也回到現在之負荷率之判定，重複同樣的處理操作。
如此一來，當使用以製品氣體供給系統X進行之 製品氣體供給方法時，即使消耗氣體量變動，藉適宜調節供給氣體量及中間部壓力，也能以穩定的消耗氣體壓力，繼續供給 製品氣體到消耗側。
又，在本實施形態中，系調節使得中間部壓力(第 2壓力)比消耗氣體壓力(第1壓力)還要高少許。這種方法適合於抑制由壓縮機2所做之消耗動力。
參照第2圖之流程圖後，在上述方法中，例舉過 做為流量設定值之負荷率以10%增量設定時之例子。但是，如果更細地設定負荷率(例如5%增量等)時，能減少過剩而釋出之氣體量，可配合消耗氣體量之變動順暢地調節供給氣體量。
以上，雖然說明過本發明之實施形態，但是，本 發明之範圍並不侷限於上述實施形態，在不脫逸發明之思想之範圍內，可做種種變更。
本發明之製品氣體供給方法，並不侷限於將上述 實施形態之氧氣當作目的氣體之情形，也可以適用於將其他成分氣體當作目的氣體之情形。
【實施例】
接著，藉實施例及比較例，說明本發明之優點。
〔發明實施例〕
在本實施形態中，使用第1圖所示之製品氣體供給系統X，在下述條件下，自當作混合氣體之空氣分離做為製品氣體之氧氣豐富化氣體，壓縮以供給到消耗側。
在本實施例使用之PSA氣體分離裝置1，系具有兩個吸著塔之兩塔式PSA氧氣分離裝置。在各吸著塔系填充做為吸著劑之沸石分子篩，自空氣分離做為製品氣體之豐富化氣 體。自PSA氣體分離裝置取出之製品氣體之取得量系200Nm3/h。壓縮機2具有200Nm3/h之容量。
在本實施例中之製品氣體供給系統X運轉時，一 邊調節使得中間部壓力(第2壓力)成為0.21MPa，一邊使製品氣體之消耗氣體量自200Nm3/h減少到150Nm3/h而運轉10分鐘。接著，使消耗氣體量自150Nm3/h增加到170Nm3/h，而使製品氣體供給系統X運轉10分鐘。接著，使消耗氣體自170 Nm3/h回到原來之200Nm3/h，使製品氣體供給系統X還繼續運轉10分鐘。在以上之30分鐘中，一邊測定壓縮機2之消耗動力，一邊繼續消耗製品氣體。
伴隨消耗氣體量之變動之供給氣體量之調節及中間部壓力之調節，系沿著第2圖所示流程圖之處理順序進行。
結果，即使消耗氣體量變動，消耗氣體壓力系在0.2 MPaG而很穩定，在壓縮機2之30分鐘之累計消耗動力系4.3kW，每一小時之平均消耗動力系8.6 kWh。
〔比較例〕
在比較例中，使用第3圖所示之製品氣體供給系統Y，在下述之條件下，自當作混合氣體之空氣分離做為製品氣體之氧氣豐富化氣體，壓縮以供給到消耗側。
在本比較例使用之PSA氣體分離裝置101之構成及分離之狀態，系與上述發明實施例相同，自PSA氣體分離裝置101被取出之製品氣體之取得量系200 Nm3/h。在PSA氣體分離裝置101的之下游側設置壓縮機102。該壓縮機102系與上述實施例之壓縮機2相同之物件。在配管103連接用於使經 過壓縮機102之製品氣體，再度導入循環在壓縮機102之旁通配管104。在旁通配管104設有可切換到打開狀態與關閉狀態之切換閥105。在壓縮機101之下游側，設置用於測定製品氣體之供給氣體量之氣體流量計106，在氣體流量計106之下游側設有緩衝槽107。緩衝槽107系使其內部容量為22m3，以最高壓力為0.9MPaG，最低壓力為0.21 MPaG之內部壓力，使得能吸收消耗氣體量之變動。在緩衝槽107之出口部，設置壓力調整閥108及消耗氣體流量計109，減壓使得消耗氣體壓力成為0.2 MPaG能穩定輸送消耗氣體。
在本比較例中之製品氣體供給系統Y運轉時，首先使切換閥105為關閉狀態，使消耗氣體量自200 Nm3/h減少到150 Nm3/h以運轉10分鐘。接著，使消耗氣體量自150 Nm3/h增加到170 Nm3/h，以使製品氣體供給系統Y運轉10分鐘。接著，使消耗氣體自170 Nm3/h回到原來之200 Nm3/h，使製品氣體供給系統Y更繼續運轉10分鐘。在以上之30分鐘中，一邊測定壓縮機102之消耗動力，一邊繼續消耗製品氣體。
本比較例中之緩衝槽107之內部壓力之變化表示於第4圖。如第4圖所示，緩衝槽107之內部壓力，當消耗氣體量為150Nm3/h時及170Nm3/h時，其繼續上升，在測定開始之20分鐘後，達到最高壓力0.9 MPaG。之後4分鐘，藉打開切換閥105，使壓縮機102的吐出側與吸入側之壓力相等而成為卸載狀態。當緩衝槽107之內部壓力降低到0.21 MPaG時，關閉切換閥105。剩下之6分鐘系消耗氣體量與供給氣體量平衡，緩衝槽107之內部壓力為一定。
結果，即使消耗氣體量變動，消耗氣體壓力系在0.2 MPaG而很穩定，在壓縮機102之30分鐘之累計消耗動力系6.4kW，每一小時之平均消耗動力系12.8 kWh。
〔評價〕
當比較上述實施例與比較例時可以理解到：在實施例之情形中，即使消耗氣體量變動，也能持續抑制消耗動力，以穩定的消耗氣體壓力供給製品氣體。
1‧‧‧PSA氣體分離裝置
2‧‧‧壓縮機
3‧‧‧流量調節機構
4‧‧‧壓力調節機構
5‧‧‧消耗氣體流量計
6‧‧‧配管
7‧‧‧控制裝置
31‧‧‧供給氣體流量計
32‧‧‧旁通配管
33‧‧‧旁通閥
41‧‧‧釋出用配管
42‧‧‧沖洗閥
43‧‧‧壓力控制閥
X‧‧‧製品氣體供給系統

Claims (11)

  1. 一種製品氣體供給方法，自氣體供給源壓縮製品氣體，以藉第1壓力供給到消耗側，其特徵在於包含：藉壓縮機構壓縮來自前述氣體供給源之製品氣體之步驟；在比前述壓縮機構還要下游之第1測定點中，將被供給到前述消耗側之製品氣體之流量，當作消耗氣體流量以測量之步驟；在對應前述第1測定點中之前述消耗氣體流量測定值之變動，比前述壓縮機構還要下游，且比前述第1測定點還要上游之第2測定點中，調節經過前述壓縮機構之前述製品氣體之供給氣體流量，使得其成為超過前述消耗氣體流量之測定值之供給氣體流量設定值之步驟；以及調節前述第1測定點與第2測定點間之第3測定點中之前述製品氣體之壓力，到大於前述第1壓力之第2壓力之步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之製品氣體供給方法，其中，前述氣體供給源系自包含目的氣體成分及不必要氣體成分之混合氣體，藉壓力變動吸著式氣體分離法，分離目的氣體成分被豐富化之製品氣體之壓力變動吸著式氣體分離裝置。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之製品氣體供給方法，其中，往前述第2壓力之壓力調節，系藉使前述製品氣體之一部分釋放到外部而施行。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之製品氣體供給方法，其中，前述第2測定點中之前述供給氣體流量之調節，系藉在比前述第2測定點還要上游側中，使經過前述壓縮機構之前述製品氣體之一部分，循環到前述壓縮機構的吸入側而施行。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之製品氣體供給方法，其中，設定分別對應消耗氣體流量測定值之不同複數個範圍之複數個供給氣體流量設定值，在調節前述供給氣體流量之步驟中，當消耗氣體流量測定值少於既定範圍以減少時，減少前述第2測定點中之供給氣體流量，使得其成為自現在之供給氣體流量設定值算起，下一個較小之供給氣體流量設定值，當消耗氣體流量測定值增加超過前述既定範圍時，增加前述第2測定點中之供給氣體流量，使得其成為自現在之供給氣體流量設定值算起，下一個較大之供給氣體流量設定值。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之製品氣體供給方法，其中，前述第2壓力系在壓力表壓力上，比前述第1壓力還要高1~10%之範圍。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之製品氣體供給方法，其中，前述消耗氣體流量之測定值，系每單位時間通過前述第1測定點之累計平均氣體量。
  8. 一種製品氣體供給系統，自氣體供給源壓縮製品氣體，以藉第1壓力供給到消耗側，其特徵在於包含： 壓縮機構，用於壓縮來自前述氣體供給源之製品氣體；消耗氣體流量測定機構，用於在比前述壓縮機構還要下游之第1測定點中，將被供給到前述消耗側之製品氣體之流量，當作消耗氣體流量以測量；供給氣體流量調節機構，用於在經過前述壓縮機構之前述製品氣體，被供給到前述消耗氣體流量測定機構之前，調節該製品氣體之流量；控制機構，用於在比前述壓縮機構還要下游，且比前述第1測定點還要上游之第2測定點中，對應以前述消耗氣體流量測定機構所測定之消耗氣體流量之變動，進行由前述供給氣體流量調節機構所做之流量調節，使得其成為超過前述消耗氣體流量之測定值之供給氣體流量設定值；以及壓力調節機構，用於調節前述第1測定點與前述第2測定點間之第3測定點中之前述製品氣體之壓力，到大於前述第1壓力之第2壓力。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之製品氣體供給方法，其中，前述氣體供給源系自包含目的氣體成分及不必要氣體成分之混合氣體，藉壓力變動吸著式氣體分離法，分離目的氣體成分被豐富化之製品氣體之壓力變動吸著式氣體分離裝置。
  10. 如申請專利範圍第8或9項所述之製品氣體供給方法，其中，前述供給氣體流量調節機構包含：供給氣體流量計，用於測定前述第2測定點中之前述製品氣體之流量；迂迴回路，用於自連結前述壓縮機構與前述氣體流量計之配管 導出製品氣體，循環到該壓縮機構的吸入側；以及流量調節閥，用於調節流通在該迂迴回路之前述製品氣體之流量。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之製品氣體供給方法，其中，前述壓力調節機構包含：壓力計，測定前述第3測定點中之製品氣體之壓力；釋出用配管，連接到連結前述供給氣體流量計與前述消耗氣體流量測定機構之配管；以及流量調節閥，用於調節流通在該釋出用配管之製品氣體之壓力。
TW101143611A 2012-01-30 2012-11-22 Product gas supply method and product gas supply system TWI592206B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012016900A JP5039861B1 (ja) 2012-01-30 2012-01-30 製品ガス供給方法、および製品ガス供給システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201343237A true TW201343237A (zh) 2013-11-01
TWI592206B TWI592206B (zh) 2017-07-21

Family

ID=47087570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101143611A TWI592206B (zh) 2012-01-30 2012-11-22 Product gas supply method and product gas supply system

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5039861B1 (zh)
KR (1) KR101969614B1 (zh)
TW (1) TWI592206B (zh)
WO (1) WO2013114707A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7398108B2 (ja) * 2020-07-06 2023-12-14 コフロック株式会社 圧力スイング吸着装置、および、圧力スイング吸着装置の制御方法
JP7388731B2 (ja) * 2021-03-09 2023-11-29 コフロック株式会社 圧力スイング吸着装置、および、ガス生成方法
JP7148748B1 (ja) * 2022-03-11 2022-10-05 大陽日酸株式会社 ガス精製装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4867766A (en) * 1988-09-12 1989-09-19 Union Carbide Corporation Oxygen enriched air system
JPH08173744A (ja) * 1994-12-27 1996-07-09 Nippon Sanso Kk 圧力変動吸着分離装置における製品ガス供給量の調節方法
JP3623814B2 (ja) * 1994-12-27 2005-02-23 大陽日酸株式会社 圧力変動吸着分離装置の運転方法
JP2000356323A (ja) 1999-06-15 2000-12-26 Nippon Steel Corp 廃棄物溶融設備の酸素富化方法及び酸素富化設備
JP3891834B2 (ja) * 2001-12-04 2007-03-14 大陽日酸株式会社 ガス供給方法及び装置
JP2004066125A (ja) * 2002-08-07 2004-03-04 Sumitomo Seika Chem Co Ltd 目的ガスの分離方法
JP4351623B2 (ja) 2004-12-09 2009-10-28 株式会社神戸製鋼所 圧縮機設備およびその制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140117362A (ko) 2014-10-07
KR101969614B1 (ko) 2019-04-16
JP5039861B1 (ja) 2012-10-03
WO2013114707A1 (ja) 2013-08-08
JP2013154294A (ja) 2013-08-15
TWI592206B (zh) 2017-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2210640B1 (en) Oxygen concentrator
CN101522246B (zh) 氧浓缩装置
CN104066493B (zh) 富氮气体制备方法、气体分离方法及富氮气体制备装置
RU2730780C1 (ru) Антипомпажное регулирование частоты вращения роторов для двух или более компрессоров
US9556029B2 (en) Liquid oxygen production device and method
JPH05228324A (ja) 圧力スイング吸着システム
TWI592206B (zh) Product gas supply method and product gas supply system
TW201032886A (en) Pressure swing adsorption type gas generation device
JP2012530038A (ja) 吸着ユニットにより発生させた酸素の純度を流量を制御することによって調節する方法
TWI414479B (zh) Argon refining method and argon refining device
JP5559755B2 (ja) 混合ガスの分離方法及びその分離装置
JP2006258302A (ja) 空気液化分離装置における原料空気の精製方法
JP2003088721A (ja) 圧力変動吸着ガス分離装置の運転方法
JP2007209868A (ja) 圧力スイング吸着装置の安定運転方法
JP2008307504A (ja) 気体分離装置
JP5864994B2 (ja) 気体分離装置および方法
JP2010075781A (ja) 圧力スイング吸着装置
CN105592909B (zh) 具有额外洗脱的变压吸附方法
JP7482627B2 (ja) 窒素ガス分離方法および窒素ガス分離装置
JP3623814B2 (ja) 圧力変動吸着分離装置の運転方法
JP2005052757A (ja) ガス供給装置
JP6537694B1 (ja) 水素製造装置、水素製造装置の作動方法及び作動プログラム
JP7292554B1 (ja) オゾン供給装置およびオゾン供給方法
TW202306631A (zh) 氣體分離設備及氣體分離方法
JP2004250240A (ja) 液化二酸化炭素の製造方法及び製造装置