JP2021020133A - Regeneration switching timing estimation device, computer operation method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、再生切替タイミング推定装置、コンピュータの動作方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a reproduction switching timing estimation device, a computer operation method, and a program.
水などの特定の成分を吸着する吸着剤は、様々な場所で用いられている。そして吸着剤には、再生処理を行うことにより再利用できるものがある。一般的には、吸着剤を有する吸着槽を2つ以上用意しておき、一方の吸着槽で対象となる流体を吸着させている間に、他方の吸着槽の吸着剤を再生処理する。例えば特許文献1に記載の技術では、一方の吸着槽で処理された流体を用いて、他方の吸着槽の吸着剤を再生している。そして再生処理に必要な流体の量を、吸着槽周りのセンサの検出結果を用いて求めている。
Adsorbents that adsorb specific components such as water are used in various places. And some adsorbents can be reused by performing a regeneration treatment. Generally, two or more adsorption tanks having an adsorbent are prepared, and while the target fluid is adsorbed in one adsorption tank, the adsorbent in the other adsorption tank is regenerated. For example, in the technique described in
従来は、吸着剤の吸着処理と再生処理との切替を所定の時間ごとに行っていたため、所定時間後、吸着可能量に余裕がある状態でも再生処理されていた。吸着剤の吸着能力は、再生処理される回数が増えるにつれて低下する傾向があるため、所定の時間ごとでの切替は、吸着剤の寿命を縮め、再生に必要なエネルギーが余分に必要となる。 Conventionally, since the switching between the adsorption treatment and the regeneration treatment of the adsorbent is performed at predetermined time intervals, the regeneration treatment is performed after the predetermined time even when the adsorbable amount has a margin. Since the adsorption capacity of the adsorbent tends to decrease as the number of times of the regeneration process increases, switching at predetermined time intervals shortens the life of the adsorbent and requires extra energy required for regeneration.
上記した課題を解決するためには、再生処理への切替タイミングの設定を所定の時間ごとに実施する設定から、吸着量に応じたコンディションベースでの設定に改善して、単位時間あたりの再生回数を少なくする必要がある。これを実現するために、本発明に係るコンピュータ(再生切替タイミング推定装置)は、プラント内の流体の温度、流量、及び圧力、並びに吸着剤に対して前回再生処理を行ってからの吸着槽での吸着経過時間を取得し、これらの情報を用いて、吸着槽の吸着剤に吸着した第1成分の総流量の推定値を算出する。またこのコンピュータは、吸着剤に再生処理を行った通算回数である再生通算回数と、吸着剤性能データと、から、再生通算回数において再生切替する際の指標となる蓄積指標量を算出する。ここで、吸着剤性能データは、吸着剤下流の流体が要求される第1成分濃度条件を満たしつつ吸着剤が第1成分を蓄積できる量である蓄積可能量と、再生通算回数と、の関係を表している。 In order to solve the above-mentioned problems, the setting of the switching timing to the reproduction process is improved from the setting of executing the setting to the setting based on the condition according to the adsorption amount, and the number of reproductions per unit time is improved. Need to be reduced. In order to realize this, the computer (regeneration switching timing estimation device) according to the present invention is used in the adsorption tank after the previous regeneration process was performed on the temperature, flow rate, pressure, and adsorbent of the fluid in the plant. The elapsed time for adsorption is obtained, and using this information, an estimated value of the total flow rate of the first component adsorbed on the adsorbent in the adsorption tank is calculated. In addition, this computer calculates the accumulation index amount, which is an index when switching the regeneration in the total number of regenerations, from the total number of regenerations, which is the total number of times the adsorbent has been regenerated, and the adsorbent performance data. Here, the adsorbent performance data is the relationship between the accumulable amount, which is the amount at which the adsorbent can accumulate the first component while satisfying the required first component concentration condition for the fluid downstream of the adsorbent, and the total number of regenerations. Represents.
本発明によれば、単位時間当たりの吸着剤の再生回数を少なくすることができるため、吸着剤の寿命が延び、再生に必要なエネルギーを小さくすることができる。また、吸着槽を有する既存プラントにおいて、吸着槽に流入する流体が飽和状態であると仮定することで第1成分濃度分析計を新たに追加することなく既存の計測機器を適用できると言う経済的なメリットもある。 According to the present invention, since the number of times the adsorbent is regenerated per unit time can be reduced, the life of the adsorbent can be extended and the energy required for regeneration can be reduced. Further, in an existing plant having an adsorption tank, by assuming that the fluid flowing into the adsorption tank is saturated, it is economical to apply the existing measuring equipment without adding a new first component concentration analyzer. There is also a merit.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all drawings, similar components are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る再生切替タイミング推定装置50の使用環境を説明するための図である。再生切替タイミング推定装置50は、プラント1を管理するために用いられる。プラント1は、少なくとも一つの吸着槽20及びセンサ群40を有している。吸着槽20は、処理対象となる流体から第1成分を除去する槽であり、内部に吸着剤を有している。この吸着剤は、第1成分を吸着する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram for explaining a usage environment of the reproduction switching
吸着槽20が有する吸着剤は、再生処理によって再生される。図1に示す例において、プラント1は複数の吸着槽20を有している。そして、少なくとも一つの吸着槽20が使用されている間、他の吸着槽20が有する吸着剤の再生処理が行われるか、再生処理後次回の使用に備え待機している。
The adsorbent contained in the
プラント1のうち少なくとも吸着槽20及びその近傍に位置する部分の状態は、センサ群40によって検出される。センサ群40が有するセンサの種類及びその位置については、他の図を用いて後述する。
The state of at least the
再生切替タイミング推定装置50は、吸着剤を再生処理すべきタイミングを示す条件を設定する。具体的には、再生切替タイミング推定装置50は、吸着槽20が有する吸着剤が吸着した第1成分の総流量を推定する。この推定には、センサ群40の検出値が用いられる。また、再生切替タイミング推定装置50は、現在使用している吸着剤のこれまでの再生通算回数と、後述する吸着剤性能データとを用いて、その吸着剤が吸着してよい第1成分の総流量の上限値(以下、蓄積指標量と記載)を算出する。そして再生切替タイミング推定装置50は、吸着剤が吸着した第1成分の総流量の推定値(以下、吸着量推定値と記載)が蓄積指標量以上になった時に、所定の出力を行う。この出力は、現在使用している吸着槽20の吸着剤が再生すべきタイミングになったことを示している。以下、プラント1及び再生切替タイミング推定装置50について詳細に説明する。
The regeneration switching
まず、プラント1について説明する。プラント1の処理対象となる流体は、例えば有機成分を含むプロセス流体である。プラント1は、前記プロセス流体から特定の成分(例えばメタンやエタン)を分離するプラントである。この分離処理を行う前に、プロセス流体から特定の成分(例えば水)を除去することがある。吸着槽20は、この処理を行うために設けられている。なお、吸着槽20より下流側には、例えば深冷分離を行う装置が設けられている。
First,
本図に示す例において、プロセス流体は、まず、配管32を介して気液分離槽10に流入する。気液分離槽10は、プロセス流体に含まれる液体、例えば液化している第1成分(例えば液体状態の水)を取り除く。このため、気液分離槽10の上部から流出する流体はほぼ気体である。以下、この気体をプロセスガスと記載する。プロセスガスにおいて、第1成分は飽和している。
In the example shown in this figure, the process fluid first flows into the gas-
気液分離槽10の上部から流出したプロセスガスは、配管34を介して吸着槽20に流入する。上記したように吸着槽20は吸着剤を有している。吸着剤はプロセスガスに含まれる第1成分を吸着する。吸着剤の一例はゼオライト、アルミナ、シリカゲル、及び活性炭の少なくとも一つである。そしてプロセスガスは、吸着槽20によって第1成分が除去された後、配管36を介して吸着槽20の次の装置、例えば深冷分離処理を行う装置に送られる。言い換えると、吸着槽20からは、吸着剤下流の流体、すなわち第1成分が吸着処理されたプロセス流体が流出する。
The process gas flowing out from the upper part of the gas-
図1に示す例において、再生切替タイミング推定装置50は、プラント1とは異なる場所に位置している。このため、再生切替タイミング推定装置50は、インターネット等の公衆通信網を介して、センサ群40の検出値を取得する。そして再生切替タイミング推定装置50は、インターネット等の公衆通信網を介して、現在使用している吸着槽20の吸着剤が再生すべきタイミングになったことを、端末60に通知する。端末60は、例えばプラント1を管理している人の端末であり、例えばプラント1の制御室に配置されている。
In the example shown in FIG. 1, the regeneration switching
再生切替タイミング推定装置50は、プラント1の制御室に配置されていてもよい。この場合、再生切替タイミング推定装置50は、ローカルネットワークや専用線を介してセンサ群40及び端末60と接続する。
The regeneration switching
なお、プラント1のうち少なくとも図1に示す部分において、プロセス流体の圧力は大気圧以上、例えば10気圧以上40気圧以下である。また、図1に示す部分において、圧力及び温度はほぼ一定である。そして、再生切替タイミング推定装置50は、上記した吸着量推定値の算出の際に、少なくとも、吸着槽20に流入するプロセス流体の圧力、温度、及び流量を用いる。
At least in the portion of the
図2は、センサ群40の構成の第1例を説明するための図である。本図に示す例において、センサ群40は、第1センサ群42及び第2センサ群44を有している。第1センサ群42は気液分離槽10に取り付けられており、温度センサ及び圧力センサを有している。第2センサ群44は配管34に取り付けられており、少なくとも流量センサを含んでいる。本図に示す例において、吸着槽20に入るプロセス流体の温度及び圧力は第1センサ群42で測定され、また、プロセス流体の吸着槽20への流量は第2センサ群44によって測定される。これらの測定値は再生切替タイミング推定装置50に送信され、上記した吸着量推定値の算出に用いられる。
FIG. 2 is a diagram for explaining a first example of the configuration of the
ただし、第2センサ群44は、さらに温度センサ及び圧力センサを有していてもよい。この場合、再生切替タイミング推定装置50は、第2センサ群44から取得した情報を用いて、上記した吸着量推定値を算出してもよい。
However, the
図3は、センサ群40の構成の第2例を説明するための図である。本図に示す例において、センサ群40は、第1センサ群42の代わりに第3センサ群46を有している点を除いて、図2に示した例と同様である。第3センサ群46は吸着槽20に設けられており、例えば温度センサ及び圧力センサを有しているが、他のセンサを有していてもよい。
FIG. 3 is a diagram for explaining a second example of the configuration of the
なお、センサ群40は、吸着槽20の出口にもセンサ(例えば温度センサ)を有していてもよい。
The
図4は、再生切替タイミング推定装置50の機能構成例を説明するための図である。再生切替タイミング推定装置50は、収集部510、総流量算出部520、推測部530、及び出力部540を有している。
FIG. 4 is a diagram for explaining a functional configuration example of the reproduction switching
収集部510は、必要なデータ(以下、プラント情報と記載)を取得する。プラント情報は、例えばセンサ群40から取得したプロセス流体の温度、流量、及び圧力、並びに吸着剤に対して前回再生処理を行ってからの吸着槽20の使用時間(すなわち吸着経過時間)を特定するための時系列情報(例えばタイムスタンプ付き情報)を含む
The
総流量算出部520は、収集部510が取得した情報を用いて、上記した吸着量推定値を算出する。プラントの種類によっては、総流量算出部520が吸着量推定値を算出する方法には、以下の2つの仮定を用いることができる。
The total flow
(仮定1)
吸着槽20に流入した第1成分は全て吸着槽20の吸着剤に吸着される。すなわち、吸着槽20の出口における第1成分の量はゼロである。
(仮定2)
吸着槽20に流入するプロセス流体において、第1成分は飽和している。
(Assumption 1)
All the first components flowing into the
(Assumption 2)
In the process fluid flowing into the
上記した仮定1は、プラント1の構成上、吸着剤下流の第1成分濃度が吸着剤上流の第1成分濃度と比べて極めて小さく、近似的にゼロと仮定できることに基づいている。また、上記した仮定2は、吸着槽20の上流に設置された気液分離槽10で第1成分の液体を除去するため、除去後の気体は第1成分が飽和している気体であるということに基づいている。このように仮定することで、第1成分濃度を測るための新たな第1成分濃度分析計を設けずとも、温度、圧力から第1成分濃度を推算することが可能となり、経済的なメリットとなる。また、第1成分濃度分析計は分析に一定の時間を要するため、その測定結果にはタイムラグがあるが、本実施形態ではこのタイムラグが生じないため、現状の第1成分濃度をより素早く把握できるというメリットもある。
The
そして、総流量算出部520は、所定の式に基づいて、吸着槽20に流入した第1成分の総流量すなわち吸着量推定値Wを算出する。単位時間当たりの第1成分吸収量wを示す式は、第1成分が水の場合は例えば以下の(1)式である。この単位時間当たりの第1成分吸収量wの積分値を用いて、吸着量推定値Wを算出することができる。
Then, the total flow
ここで、T1は吸着槽20に流入するプロセス流体の温度(℃)であり、P1(hPa)は吸着槽20に流入するプロセス流体の圧力であり、F1は吸着槽20に流入するプロセス流体の単位時間当たりの体積流量(m3/hr)である。また、tadは前記体積流量F1で吸着を行った時間(hr)、すなわち上記した吸着経過時間(hr)である。また、Psat(T1)は、温度T1(℃)における飽和水蒸気圧であり、例えば以下の(2)式で求められる。
Here, T 1 is the temperature (° C.) of the process fluid flowing into the
推測部530は、吸着槽20の吸着剤の再生通算回数、及び吸着剤性能データを用いて、その吸着槽20の吸着剤の再生通算回数における蓄積指標量を算出する。
The guessing
再生通算回数は再生回数記憶部532に記憶されている。吸着槽20が複数ある場合、再生回数記憶部532は、複数の吸着槽20それぞれについて、再生通算回数を記憶している。再生回数記憶部532が記憶している再生通算回数は、例えば再生切替タイミング推定装置50のユーザによって更新されるが、例えば吸着剤の再生処理が行われたことを示す信号をプラント1の制御装置から受信することにより、自動で更新されてもよい。再生回数記憶部532は、例えば再生切替タイミング推定装置50の一部であるが、再生切替タイミング推定装置50の外部のストレージであってもよい。
The total number of reproductions is stored in the reproduction
吸着剤性能データは吸着剤性能データ記憶部534に記憶されており、吸着剤下流の流体が要求される第1成分濃度条件を満たしつつ吸着剤が第1成分を蓄積できる量(以下、蓄積可能量と記載)と、吸着剤の再生通算回数の関係を示すデータである。このデータは関数で示されていてもよいし、テーブル形式で示されていてもよい。吸着槽20が複数ある場合、吸着剤性能データ記憶部534は、複数の吸着槽20別に吸着剤性能データを記憶していてもよい。また、複数の吸着槽20が同一種類かつ同一質量の吸着剤を有している場合、吸着剤性能データ記憶部534は吸着剤性能データを一種類のみ記憶していてもよい。また、吸着剤性能データ記憶部534は、吸着剤の種類別、及び/又は質量別に吸着剤性能データを記憶していてもよい。吸着剤性能データ記憶部534は、例えば再生切替タイミング推定装置50の一部であるが、再生切替タイミング推定装置50の外部のストレージであってもよい。
The adsorbent performance data is stored in the adsorbent performance
図4に示す再生切替タイミング推定装置50は、さらに出力部540を有している。出力部540は、吸着量推定値が蓄積指標量以上となった場合に、所定の出力を端末60に対して行う。この出力は、現在使用している吸着槽20の吸着剤が再生すべきタイミングになったことを示している。そして端末60は、出力部540からの出力を受信すると、使用する吸着槽20を切り替えて、現在使用している吸着槽20の吸着剤を再生すべき旨の出力(例えば自動切替の指令や表示)を行う。
The reproduction switching
上記出力が表示の場合、プラント1の管理者は、端末60を介して吸着槽20の吸着剤が蓄積指標量を満たしたことを認識する。すると、プラント1の管理者は、吸着槽20の吸着剤の再生処理を行う。
When the output is displayed, the manager of the
図5は、吸着剤性能データ記憶部534が記憶しているデータ及び蓄積指標量の一例を説明するための図である。蓄積可能量は、再生通算回数が増えるにつれて低下する。そして蓄積指標量は、例えば、再生通算回数に応じた蓄積可能量に、所定の余裕度(0以上1未満)を考慮した値として定義される。言い換えると、蓄積指標量は、蓄積可能量から所定の値を除いた値として定義される。
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the data stored in the adsorbent performance
一例として、蓄積指標量は、蓄積可能量×(1−余裕度)で算出される。余裕度は、全ての再生通算回数に共通の固定値であってもよいし、再生通算回数に応じて変えられてもよい。後者の場合、余裕度は、再生通算回数が1つ増える度に変更されてもよいし、再生通算回数が2以上の所定回数(例えば100回)増える度に変更されてもよい。 As an example, the accumulation index amount is calculated by multiplying the accumulable amount × (1-margin). The margin may be a fixed value common to all the total number of reproductions, or may be changed according to the total number of reproductions. In the latter case, the margin may be changed every time the total number of reproductions increases by one, or may be changed every time the total number of reproductions increases by 2 or more (for example, 100 times).
また、蓄積可能量から除算される値、すなわち余裕度に相当する第1成分の吸着量(=蓄積可能量×余裕度)は、通常動作時の第1成分の流量において所定時間分以上あることであってもよい。この場合、余裕度として予め規定されている固定値より大きい場合にのみ、この余裕度を採用してもよい。 Further, the value divided from the accumulable amount, that is, the adsorption amount of the first component corresponding to the margin (= accumulable amount x margin) must be equal to or more than a predetermined time at the flow rate of the first component during normal operation. It may be. In this case, this margin may be adopted only when the margin is larger than a predetermined fixed value.
ここで吸着剤性能データ記憶部534は、例えば再生通算回数別の蓄積可能量及び余裕度を記憶していてもよい。この場合推測部530は、吸着剤性能データ記憶部534が記憶しているデータを用いて蓄積指標量を算出する。
Here, the adsorbent performance
また、蓄積指標量は、蓄積可能量に達するまでの時間から一定の時間を差し引いた経過時間までに吸着剤に吸着される第1成分の吸着量であってもよい。 Further, the accumulation index amount may be the adsorption amount of the first component adsorbed by the adsorbent within the elapsed time obtained by subtracting a certain time from the time until the accumulable amount is reached.
図6は、再生切替タイミング推定装置50のハードウエア構成を例示するブロック図である。再生切替タイミング推定装置50は、バス1010、プロセッサ1020、メモリ1030、ストレージデバイス1040、入出力インタフェース1050、及びネットワークインタフェース1060を有する。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the reproduction switching
バス1010は、プロセッサ1020、メモリ1030、ストレージデバイス1040、入出力インタフェース1050、及びネットワークインタフェース1060が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ1020などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。
The
プロセッサ1020は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)などで実現されるプロセッサである。
The
メモリ1030は、RAM(Random Access Memory)などで実現される主記憶装置である。
The
ストレージデバイス1040は、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、メモリカード、又はROM(Read Only Memory)などで実現される補助記憶装置である。ストレージデバイス1040は再生切替タイミング推定装置50の各機能(例え図4に示した収集部510、総流量算出部520、推測部530、及び出力部540)を実現するプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ1020がこれら各プログラムモジュールをメモリ1030上に読み込んで実行することで、そのプログラムモジュールに対応する各機能が実現される。
The
また、ストレージデバイス1040は、再生切替タイミング推定装置50が行う処理に必要なデータを記憶する記憶部(例えば図4に示した再生回数記憶部532、吸着剤性能データ記憶部534)も兼ねている。ただしこの記憶部は、再生切替タイミング推定装置50の外部にあってもよい。
Further, the
入出力インタフェース1050は、再生切替タイミング推定装置50と各種入出力機器とを接続するためのインタフェースである。
The input /
ネットワークインタフェース1060は、再生切替タイミング推定装置50をネットワークに接続するためのインタフェースである。このネットワークは、例えばLAN(Local Area Network)やWAN(Wide Area Network)である。ネットワークインタフェース1060がネットワークに接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。そして、再生切替タイミング推定装置50は、ネットワークインタフェース1060を介してセンサ群40及び端末60に接続する。
The
図7は、再生切替タイミング推定装置50の動作の一例を示すフローチャートである。まず再生切替タイミング推定装置50の推測部530は、現在使用している吸着槽20の吸着剤性能データを吸着剤性能データ記憶部534から読み出すとともに、現在使用している吸着槽20の吸着剤の再生通算回数を再生回数記憶部532から読み出す。そして推測部530は、読み出した吸着剤性能データ及び再生通算回数を用いて、現在使用している吸着槽20の蓄積指標量を算出する(ステップS10)。この蓄積指標量は、その吸着槽20の吸着剤に対して再生処理が行われるまで適用される。
FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the reproduction switching
次いで再生切替タイミング推定装置50は、ステップS20〜ステップS40の処理を、繰り返し(例えば一定時間ごとに)行う。まず収集部510は、最新のプラント情報を取得する(ステップS20)。次いで、総流量算出部520は、ステップS20で取得したプラント情報を用いて、第1成分の総流量の推定値(吸着量推定値)を算出する(ステップS30)。この算出処理の詳細は、図4を用いて説明した通りである。次いで出力部540は、ステップS30で算出した推定値が、ステップS10で算出した蓄積指標量以上か否かを判断する。推定値が蓄積指標量未満の場合(ステップS40:No)、ステップS20に戻る。一方、推定値が蓄積指標量以上の場合(ステップS40:Yes)、再生切替タイミング推定装置50の出力部540は、所定の出力を端末60に行う(ステップS50)。この出力は、図4を用いて説明したように、使用する吸着槽20を切り替えて、現在使用している吸着槽20の吸着剤を再生すべきことを示している。そして端末60は、そのことを示す出力(例えば自動切替の指令や表示)を行う。
Next, the reproduction switching
図8は、吸着槽20の吸着剤に対して行われる再生処理を説明するための図である。再生処理の条件(以下、再生条件と記載)は、例えば、吸着剤が吸着している第1成分の量(蓄積量)、第1成分の潜熱、第1成分の顕熱、再生ガスの流量、再生ガスの温度(吸着槽20への入り口温度及び吸着槽20からの出口温度)、再生ガスの比熱、吸着槽20本体(吸着剤を除いた部分)の重量、吸着槽20本体の比熱、吸着槽20に設けられた保温材の有無及びその種類、吸着剤の重量、及び吸着剤の比熱を用いて特定される。これらのうち、吸着剤が吸着している第1成分の量(蓄積量)は、蓄積指標量であってもよい。
FIG. 8 is a diagram for explaining the regeneration process performed on the adsorbent in the
一例として、再生ガスの出口温度は図8のようになる。ステップ1の期間は、吸着剤の温度を第1成分の沸点(例えば第1成分が水で大気圧下の場合は100℃)まで上昇させる期間である。このため、再生ガスの出口温度は、第1成分の沸点以下の範囲において、徐々に高くなっている。ステップ2の期間において、再生ガスの出口温度は、吸着剤の温度を第1成分の沸点にほぼ維持される。この期間において、吸着剤から多くの第1成分が除去される。そしてステップ3の期間において、再生ガスの出口温度は、第1成分の沸点以上であり、かつ徐々に高くなっている。
As an example, the outlet temperature of the regenerated gas is as shown in FIG. The period of
そして、ステップ1,2,3それぞれの長さt1,t2,t3は、例えば以下の(3)式で算出される。
Then, the lengths t 1 , t 2 , and t 3 of
ここで、Qiは各ステップにおいて必要な熱量(kcal)であり、F2は再生ガスの流量(m3/hr)であり、Sgは再生ガスの比重(Specific gravity)であり、Cpgは再生ガスの熱容量(kcal/(kg・℃))であり、T2は再生ガスの入口温度であり、Taveは期間ti(hr)における再生ガスの出口温度の平均値である。なお、Qiは、例えば、吸着剤の熱容量及び重量、吸着槽20の容器本体の熱容量及び重量、並びに水の脱着熱等を用いて算出される。
Here, Q i is the amount of heat (kcal) required for each step, F 2 is the flow rate of the regenerated gas (m 3 / hr), S g is the specific gravity of the regenerated gas, and C pg. is the heat capacity of the regeneration gas (kcal / (kg · ℃) ),
次に、本実施形態の効果について説明する。プラント1において、吸着槽20の吸着剤下流の第1成分が吸着処理されたプロセス流体(以下吸着剤下流のプロセス流体)が要求される第1成分濃度条件を満たせなくなることは問題である。このため、図9に示すように蓄積指標量を固定にしてしまうと、再生通算回数が多くなったときでも、吸着槽20の吸着剤下流のプロセス流体が要求される第1成分濃度条件を満たすために、図5を用いて説明した余裕度を全体的に大きくする必要が出てくる。この場合、吸着槽20の単位時間あたりの吸着剤の再生回数は多くなってしまう。
Next, the effect of this embodiment will be described. In the
これに対して本実施形態によれば、推測部530は、吸着剤の再生通算回数を用いて吸着剤の蓄積指標量を設定する。これにより、蓄積指標量に設定される余裕度を小さくすることができ、その結果、吸着槽20の単位時間あたりの吸着剤の再生回数を減らすことができる。
On the other hand, according to the present embodiment, the
また、吸着槽20の単位時間あたりの吸着剤の再生回数が少なくなるため、再生処理に必要なコストも少なくなる。このため、プラント1の運用コストは低くなる。
Further, since the number of times of regeneration of the adsorbent per unit time of the
また、再生切替タイミング推定装置50は、センサ群40の検出値を用いて、吸着槽20が蓄積指標量を満たしたことを検知し、その結果を端末60に出力する。このため、プラント1の管理者は、少ない労力で、吸着槽20が蓄積指標量を満たしたことを認識できる。
Further, the reproduction switching
[第2実施形態]
図10は、第2実施形態に係る再生切替タイミング推定装置50の機能構成を示す図である。本実施形態に係る再生切替タイミング推定装置50は、以下の点を除いて、第1実施形態に係る再生切替タイミング推定装置50と同様の機能を有している。
[Second Embodiment]
FIG. 10 is a diagram showing a functional configuration of the reproduction switching
具体的には、再生切替タイミング推定装置50の推測部530は、再生処理を行うべきタイミングを予想する機能、すなわち将来の再生切替タイミングを推定する機能も有している。そして出力部540は、推定した再生切替タイミングを示す情報を、端末60に出力して表示させる。
Specifically, the
例えば推測部530は、総流量算出部520が算出した第1成分の総流量の推定値、推測部530が算出した蓄積指標量、並びに、収集部510が収集した最新のプロセス流体の温度、流量、及び圧力の少なくとも1つ、を用いて、将来の再生切替タイミングを推定する。一例として、推測部530は、収集部510が収集した最新のプロセス流体の温度、流量、及び圧力の少なくとも1つを用いて、単位時間当たりの吸着槽20への第1成分の流入量を算出する。そして、推測部530は、「(蓄積指標量−これまでの第1成分の総流量の推定値)/単位時間当たりの流入量」を計算することにより、将来の再生切替タイミングを推定する。この方法は、プロセス条件が時間によって変化しないことを前提にしている。
For example, the
一方、プロセス条件が時間によって変化する場合、単位時間当たりの第1成分の流入量は時間によって変化する可能性が高い。そこで推測部530は、プロセス流体の温度、流量、及び圧力の少なくとも1つの予想値を取得し、この予想値を用いて単位時間当たりの第1成分の流入量を時間毎に推定する。そして推測部530は、この推定値の積分値が「蓄積指標量−これまでの第1成分の総流量の推定値」と等しくなるタイミングを、将来の再生切替タイミングとする。
On the other hand, when the process conditions change with time, the inflow amount of the first component per unit time is likely to change with time. Therefore, the
なお、推測部530は、スケジュール記憶部536からプロセス流体の温度、流量、及び圧力の少なくとも1つの予想値を取得する。スケジュール記憶部536は、プロセス流体の温度、流量、及び圧力のスケジュールデータを記憶している。本図に示す例において、スケジュール記憶部536は再生切替タイミング推定装置50の一部である。ただしスケジュール記憶部536は外部のストレージであってもよいし、プラント1を管理する装置に含まれていてもよい。
The
図11は、スケジュール記憶部536が記憶しているデータの一例を示す図である。本図に示す例において、スケジュール記憶部536は、プロセス流体の温度、流量、及び圧力の予想値を記憶している。この例において、プロセス流体の温度及び圧力は時間によらず一定であるが、プロセス流体の流量は途中で下げられている。
FIG. 11 is a diagram showing an example of data stored in the
図12は、端末60が表示する画面の一例を示す図である。本図に示す例では、プロセス条件が一定と仮定した場合の予想切り替え時間及び日時(将来の再生切替タイミング)が示されているとともに、プロセス条件がスケジュール記憶部536に従うと仮定した場合の予想切り替え時間及び日時(将来の再生切替タイミング)も示されている。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a screen displayed by the terminal 60. In the example shown in this figure, the expected switching time and date and time (future playback switching timing) when the process conditions are assumed to be constant are shown, and the expected switching when the process conditions are assumed to follow the
以上、本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果が得られる。また、再生切替タイミング推定装置50は将来の再生切替タイミングも推定するため、プラント1の管理者は、プラント1の運転スケジュールや吸着槽20の切替スケジュールを管理しやすくなる。
As described above, according to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, since the regeneration switching
[第3実施形態]
図13は、第3実施形態に係る再生切替タイミング推定装置50の機能環境を示す図である。本実施形態において、プラント1のセンサ群40は第4センサ群48を有している。第4センサ群48は、吸着槽20の出口においてプロセス流体に含まれる第1成分の濃度を検出する。そして再生切替タイミング推定装置50は、第4センサ群48の検出値を用いて、吸着剤性能データ記憶部534が記憶している吸着剤性能データを更新又は新規入力させるための機能を有している。再生切替タイミング推定装置50の他の機能は、上記したいずれかの実施形態と同様である。
[Third Embodiment]
FIG. 13 is a diagram showing a functional environment of the reproduction switching
詳細には、再生切替タイミング推定装置50の推測部530は、吸着剤性能データを補正するための補正用データを取得する。補正用データは、吸着槽20に使用されている吸着剤の再生通算回数を含むとともに、第4センサ群48による第1成分の濃度の検出値が基準値に達したときの、吸着槽20に流入した第1成分の総流量の推定値も含んでいる。ここで用いられる基準値は、例えば第1成分が水の場合は1ppm以下の値、例えば1ppm、0.5ppm、又は0.2ppmであるが、これらに限定されない。
Specifically, the
第4センサ群48による第1成分の濃度の検出値が基準値に達したことは、吸着槽20の吸着剤下流のプロセス流体が要求される第1成分濃度上限に達したこと、または濃度上限に達する寸前であることを示している。このため。それまでに吸着槽20に流入した第1成分の総流量の推定値は、その時点の再生通算回数において吸着剤下流のプロセス流体が要求される第1成分濃度条件を満たし吸着剤が吸着できる第1成分の総流量(蓄積可能量)を示している。このため、この第1成分の総流量の推定値、及びその時点の再生通算回数を用いると、吸着剤性能データ記憶部534が記憶している吸着剤性能データを補正(更新)又は新規作成することができる。
The fact that the detected value of the concentration of the first component by the
この補正は、推測部530が行ってもよいし、プラント1の管理者が行ってもよい。後者の場合、再生切替タイミング推定装置50は、端末60に、吸着剤性能データを更新するためのデータまたは新規の吸着剤性能データを入力するための画面を表示させる。
This correction may be performed by the
図14は、吸着剤性能データの更新方法の第1例を示す図である。本図に示す例において、吸着剤性能データは、初期データが示すグラフを、実測値を通るように更新される。 FIG. 14 is a diagram showing a first example of a method for updating the adsorbent performance data. In the example shown in this figure, the adsorbent performance data is updated so that the graph indicated by the initial data passes through the measured values.
図15は、吸着剤性能データの更新方法の第2例を示す図である。本図に示す例において、第4センサ群48による第1成分の濃度の検出値が基準値に達したときの第1成分の総流量の推定値は、互いに異なる再生通算回数で複数回測定されている。そしてこれらの測定値を所定の近似式で近似又は、これらの測定値より蓄積可能量が低くなるように曲線を引くことにより、新たな吸着剤性能データが生成される。
FIG. 15 is a diagram showing a second example of a method for updating the adsorbent performance data. In the example shown in this figure, the estimated value of the total flow rate of the first component when the detected value of the concentration of the first component by the
なお、本実施形態において、第4センサ群48の代わりに、第3センサ群46が用いられてもよい。この場合、図16に示すように、吸着槽20は、メイン吸着剤22、予備吸着剤26、及び中間部24を有しているのが好ましい。予備吸着剤26は中間部24を介してメイン吸着剤22より下流側に位置している。中間部24には吸着剤が設けられていない。そして、メイン吸着剤22の量は、予備吸着剤26の量よりも多い。
In this embodiment, the
吸着槽20の内部において、プロセス流体はメイン吸着剤22、中間部24、及び予備吸着剤26の順に流れる。第3センサ群46は、少なくとも、中間部24において、プロセス流体に含まれる第1成分の濃度を測定する。そして推測部530は、この想定値は、図14に示した第4センサ群48の測定値の代わりに用いる。
Inside the
なお、更新後のデータは吸着剤性能データ記憶部534に記憶される。この際、吸着剤性能データ記憶部534は、吸着剤の種類及び吸着剤の重量ごとに吸着剤性能データを記憶していることもある。この場合、吸着剤性能データを、同一の吸着剤を用いて重量で比例計算することで他の吸着槽20(他のプラント1の吸着槽20も含む)に適用することもできる。
The updated data is stored in the adsorbent performance
本実施形態によっても、上記した実施形態と同様の効果が得られる。また、吸着剤性能データ記憶部534が記憶している吸着剤性能データを実測値に基づいて更新することができるため、蓄積指標量をより高い精度で設定することができる。
The same effect as that of the above-described embodiment can be obtained by this embodiment as well. Further, since the adsorbent performance data stored in the adsorbent performance
なお、図17に示すように、上記した各実施形態において、プラント1は加温装置38を有していてもよい。加温装置38は配管34、すなわち気液分離槽10と吸着槽20の間に設けられており、気液分離槽10と吸着槽20の間を通過する流体を、第1成分が過熱状態になるように加温する。加温装置38を設けると、圧力損失によって起こるRetrograde Condensationや配管34と吸着槽20での放熱などによって生じる凝縮(液化)を防ぐことができる。
As shown in FIG. 17, in each of the above-described embodiments, the
加温装置38を設ける場合、プロセス流体の温度センサは加温装置38より上流側にあるのが好ましい。このようにすると、第1成分の総流量を推定する際に、第1成分が飽和であるという上記条件を適用でき、精度よく第1成分の総流量を推算することができる。
When the
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, these are examples of the present invention, and various configurations other than the above can be adopted.
1 プラント
10 気液分離槽
20 吸着槽
22 メイン吸着剤
24 中間部
26 予備吸着剤
32,34,36 配管
40 センサ群
42 第1センサ群
44 第2センサ群
46 第3センサ群
48 第4センサ群
50 再生切替タイミング推定装置
60 端末
510 収集部
520 総流量算出部
530 推測部
532 再生回数記憶部
534 吸着剤性能データ記憶部
536 スケジュール記憶部
540 出力部
1 Plant 10 Gas-
Claims (14)
前記再生切替タイミング推定装置は、収集部、総流量算出部、推測部を有しており、
前記収集部は、前記プラント内の流体の温度、流量、及び圧力、並びに前記吸着剤に対して前回再生処理を行ってからの前記吸着槽での吸着経過時間を取得し、
前記総流量算出部は、前記収集部が収集した情報を用いて、前記吸着槽に吸着した第1成分の総流量の推定値を算出し、
前記推測部は、
前記吸着剤に再生処理を行った通算回数である再生通算回数と、
前記吸着剤下流の流体が要求される第1成分濃度条件を満たしつつ前記吸着剤が第1成分を蓄積できる量である蓄積可能量と、前記再生通算回数と、の関係を表す吸着剤性能データと、から、
前記再生通算回数において再生切替する際の指標となる蓄積指標量を算出すること、を特徴とする再生切替タイミング推定装置。 The regeneration switching timing of the adsorbent in a plant in which a fluid containing the first component flows into an adsorption tank having an adsorbent that adsorbs the first component and the fluid that has passed through the adsorbent flows out from the downstream of the adsorbent is determined. It is a playback switching timing estimation device that estimates
The reproduction switching timing estimation device has a collection unit, a total flow rate calculation unit, and an estimation unit.
The collecting unit acquires the temperature, flow rate, and pressure of the fluid in the plant, and the elapsed time of adsorption in the adsorption tank since the last regeneration treatment of the adsorbent.
The total flow rate calculation unit calculates an estimated value of the total flow rate of the first component adsorbed on the adsorption tank by using the information collected by the collection unit.
The guessing part
The total number of regenerations, which is the total number of times the adsorbent has been regenerated, and
Adsorbent performance data showing the relationship between the accumulable amount, which is the amount by which the adsorbent can accumulate the first component while satisfying the required first component concentration condition for the fluid downstream of the adsorbent, and the total number of regenerations. And from,
A reproduction switching timing estimation device, which calculates an accumulation index amount which is an index when switching reproduction in the total number of reproductions.
前記プラント内の流体の温度、流量、及び圧力の少なくとも1つの予想値を取得し、
前記総流量の推定値、前記蓄積指標量、前記再生通算回数、及び前記予想値を用いて、将来の再生切替タイミングを推定する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の再生切替タイミング推定装置。 The guessing part
Obtain at least one expected value of temperature, flow rate, and pressure of the fluid in the plant.
The reproduction switching timing according to any one of claims 1 to 4, wherein a future reproduction switching timing is estimated using the estimated value of the total flow rate, the accumulation index amount, the total number of reproductions, and the expected value. Estimator.
前記吸着剤下流の流体に含まれる前記第1成分の濃度が基準値に達したときの前記総流量の推定値及び前記再生通算回数を含む補正用データを取得し、
前記補正用データを用いて、前記吸着剤性能データを更新または新規入力するための処理を行う、請求項1〜5のいずれか一項に記載の再生切替タイミング推定装置。 The guessing part
The correction data including the estimated value of the total flow rate and the total number of regenerations when the concentration of the first component contained in the fluid downstream of the adsorbent reaches the reference value is acquired.
The reproduction switching timing estimation device according to any one of claims 1 to 5, wherein a process for updating or newly inputting the adsorbent performance data is performed using the correction data.
前記気液分離槽により前記気液分離槽上流の流体中の前記第1成分を含む液体成分が除去され、
前記第1成分を含む液化成分が除去された流体が前記第1成分の飽和した気体として前記吸着槽に流入することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の再生切替タイミング推定装置。 The plant has a gas-liquid separation tank upstream of the adsorption tank.
The liquid component containing the first component in the fluid upstream of the gas-liquid separation tank is removed by the gas-liquid separation tank.
The regeneration switching timing according to any one of claims 1 to 7, wherein the fluid from which the liquefied component containing the first component has been removed flows into the adsorption tank as a saturated gas of the first component. Estimator.
前記第1成分が過熱状態の前記流体が前記吸着槽に流入する請求項8に記載の再生切替タイミング推定装置。 The plant further has a heating device that heats the fluid passing between the gas-liquid separation tank and the adsorption tank until the first component becomes overheated, and the first component is in an overheated state. The regeneration switching timing estimation device according to claim 8, wherein the fluid flows into the adsorption tank.
前記コンピュータは、
前記吸着剤に再生処理を行った再生通算回数と、前記吸着剤下流の流体が要求される第1成分濃度条件を満たしつつ前記吸着剤が第1成分を蓄積できる量である蓄積可能量と、の関係を表す吸着剤性能データと、から、
前記再生通算回数において再生切替する際の指標となる蓄積指標量を算出すること、を特徴とするコンピュータの動作方法。 The regeneration switching timing of the adsorbent in a plant in which a fluid containing the first component flows into an adsorption tank having an adsorbent that adsorbs the first component and the fluid that has passed through the adsorbent flows out from the downstream of the adsorbent is determined. It is a method of operating a computer for estimation.
The computer
The total number of times the adsorbent has been regenerated, the amount that can be accumulated, which is the amount by which the adsorbent can accumulate the first component while satisfying the required first component concentration condition for the fluid downstream of the adsorbent. From the adsorbent performance data showing the relationship between
A method of operating a computer, which comprises calculating an accumulation index amount which is an index when switching playback in the total number of playbacks.
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