JP2685533B2 - 精留塔の液面制御方法および装置 - Google Patents
精留塔の液面制御方法および装置Info
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
- F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
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- B01D3/4211—Regulation; Control of columns
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、精留塔の液面制御に係り、特に深冷ガス分
離装置の精留塔の上塔、下塔液面制御方法に関するもの
である。
離装置の精留塔の上塔、下塔液面制御方法に関するもの
である。
従来の精留塔の下塔液面制御方法の一例として特開昭
61−281922号公報があるが、この例では精留塔の下塔液
面のみの定値制御についてのみ述べられており、その他
の制御条件については何ら開示されていない。従来技術
を高純度窒素精製プラントを一例に第３図により説明す
る。
61−281922号公報があるが、この例では精留塔の下塔液
面のみの定値制御についてのみ述べられており、その他
の制御条件については何ら開示されていない。従来技術
を高純度窒素精製プラントを一例に第３図により説明す
る。
図において、エアーコンプレッサで圧縮された原料空
気は、吸着塔16により水分およびCO等が除去された後、
膨張タービン17から出た深冷ガスと熱交換器20により熱
交換され、一部はガス、一部は液体空気の状態で精留塔
の下塔21に供給される。下塔21に液がたまると自動弁23
により上塔22へ還流される。上塔22の液は下塔21のガス
と熱交換し、ガスとなり、上塔21の頂部より抜け膨張タ
ービン17に入る。この時寒冷に必要な空気量は、アング
ル弁19によって制御される。膨張タービン17により冷却
されたガスは、吸着塔16より出たガスと熱交換し常温と
なって、タービンコンプレッサ18に入る。タービンコン
プレッサ18により昇圧されたガスは、吸着塔16の再生ガ
スとして吸着塔に入り、放出される。
気は、吸着塔16により水分およびCO等が除去された後、
膨張タービン17から出た深冷ガスと熱交換器20により熱
交換され、一部はガス、一部は液体空気の状態で精留塔
の下塔21に供給される。下塔21に液がたまると自動弁23
により上塔22へ還流される。上塔22の液は下塔21のガス
と熱交換し、ガスとなり、上塔21の頂部より抜け膨張タ
ービン17に入る。この時寒冷に必要な空気量は、アング
ル弁19によって制御される。膨張タービン17により冷却
されたガスは、吸着塔16より出たガスと熱交換し常温と
なって、タービンコンプレッサ18に入る。タービンコン
プレッサ18により昇圧されたガスは、吸着塔16の再生ガ
スとして吸着塔に入り、放出される。
上記プロセスにおいて、従来の精留塔の下塔液面制御
では下塔液面をプロセス量とし調節計24でPID演算され
た出力のみが用いられていた。ところがエアーコンプレ
ッサ停止等の条件により精留皿上の液体空気が下に落
ち、下塔21の液面を上昇させた場合、PID制御では弁開
度を大きくし設定値を保とうとする。しかしながら上塔
22では溜まった液体空気を放出する場所がないので下塔
21から送られた液体空気はそのまま上塔22の液体空気と
なり、上塔22の液だめ部をオーバ塔22の液体空気がオー
バーフローする前に、アングル弁19を全閉にするような
インターロックが考慮されていて、直接、膨張タービン
17に液体空気が流れることはないが、アングル弁19まで
は液体空気が流れる。このラインに液体空気が流れる
と、プラント再起動時、全加温からやり直さなくてはな
らず、立上げに非常に多くの時間を必要としていた。ま
た、万一、インターロック機能が故障したり、アングル
弁19のリークにより膨張タービン17に液体空気が流れる
と膨張タービン17が破損する恐れがあった。
では下塔液面をプロセス量とし調節計24でPID演算され
た出力のみが用いられていた。ところがエアーコンプレ
ッサ停止等の条件により精留皿上の液体空気が下に落
ち、下塔21の液面を上昇させた場合、PID制御では弁開
度を大きくし設定値を保とうとする。しかしながら上塔
22では溜まった液体空気を放出する場所がないので下塔
21から送られた液体空気はそのまま上塔22の液体空気と
なり、上塔22の液だめ部をオーバ塔22の液体空気がオー
バーフローする前に、アングル弁19を全閉にするような
インターロックが考慮されていて、直接、膨張タービン
17に液体空気が流れることはないが、アングル弁19まで
は液体空気が流れる。このラインに液体空気が流れる
と、プラント再起動時、全加温からやり直さなくてはな
らず、立上げに非常に多くの時間を必要としていた。ま
た、万一、インターロック機能が故障したり、アングル
弁19のリークにより膨張タービン17に液体空気が流れる
と膨張タービン17が破損する恐れがあった。
さらに、アングル弁19のインターロックと同時に自動
弁23を全閉にしてしまうと、精留皿上の液体空気は下塔
21にたまり下塔吹込み口を越えてしまう。液体空気が下
塔吹込み口を越えると再起動時、バブリング現象を起こ
し、下塔機器が破損する恐れがあった。
弁23を全閉にしてしまうと、精留皿上の液体空気は下塔
21にたまり下塔吹込み口を越えてしまう。液体空気が下
塔吹込み口を越えると再起動時、バブリング現象を起こ
し、下塔機器が破損する恐れがあった。
上記従来技術は関連機器の故障、停止に関して配慮が
されておらず、精留塔の上塔液だめ部のオーバーフロー
によりプラント再起動時多くの時間を要すと共に、下塔
のバブリング現象により関連機器を破損するという不具
合があった。
されておらず、精留塔の上塔液だめ部のオーバーフロー
によりプラント再起動時多くの時間を要すと共に、下塔
のバブリング現象により関連機器を破損するという不具
合があった。
本発明の目的は、精留塔の上塔液だめ部のオーバーフ
ローおよび下塔バブリング現象の防止を行なうと同時に
上塔・下塔をコンパクトにできる精留塔の液面制御法を
提供することにある。
ローおよび下塔バブリング現象の防止を行なうと同時に
上塔・下塔をコンパクトにできる精留塔の液面制御法を
提供することにある。
上記目的は、精留塔の下塔の液面制御をPID制御で行
ないながらも上塔液面レベルを監視し、この液面レベル
が予め設定された規定値を越えた場合下塔から上塔への
リフラックス弁を強制的に全閉することにより、達成さ
れる。
ないながらも上塔液面レベルを監視し、この液面レベル
が予め設定された規定値を越えた場合下塔から上塔への
リフラックス弁を強制的に全閉することにより、達成さ
れる。
PID演算制御のみでは下塔の液面を一定に保とうとす
るが、上液の液面値を監視し規定値を越えた場合、PID
演算結果にかかわらずリフラックス弁を全閉にする。こ
の規定値をミスト防止空間の上限に設定すれば、上塔液
だめ部のオーバーフローおよび下塔のバブリング現象を
防止できると同時に、上塔・下塔をコンパクトにするこ
とが可能となる。
るが、上液の液面値を監視し規定値を越えた場合、PID
演算結果にかかわらずリフラックス弁を全閉にする。こ
の規定値をミスト防止空間の上限に設定すれば、上塔液
だめ部のオーバーフローおよび下塔のバブリング現象を
防止できると同時に、上塔・下塔をコンパクトにするこ
とが可能となる。
以下、本発明の一実施例を第１図、第２図により説明
する。
する。
図において、精留塔の下塔１にたまった液体空気は、
差圧発信器５により電気信号７（例えば４〜20mA）に変
換され、制御装置４に入力される。この信号を測定値と
し、PID演算される。この時、上塔２にたまった液体空
気の量を差圧発信器６により電気信号８（例えば４〜20
mA）に変更し、制御装置４の入力とする。この上塔２の
液体空気の量が予め設定された規定値であるかどうか判
断し、もし規定値以下ならば、PID演算結果を出力し、
規定値以上ならば、“0"を出力する。これら出力は電気
信号９（例えば４〜20mA）として自動弁３を操作する。
上記の内容を簡潔に示すと、 上塔液面＜規定値のとき： 自動弁３は、PID演算結果により開度が決定される。
差圧発信器５により電気信号７（例えば４〜20mA）に変
換され、制御装置４に入力される。この信号を測定値と
し、PID演算される。この時、上塔２にたまった液体空
気の量を差圧発信器６により電気信号８（例えば４〜20
mA）に変更し、制御装置４の入力とする。この上塔２の
液体空気の量が予め設定された規定値であるかどうか判
断し、もし規定値以下ならば、PID演算結果を出力し、
規定値以上ならば、“0"を出力する。これら出力は電気
信号９（例えば４〜20mA）として自動弁３を操作する。
上記の内容を簡潔に示すと、 上塔液面＜規定値のとき： 自動弁３は、PID演算結果により開度が決定される。
上塔液面≧規定値のとき： 自動弁３の開度は全閉となる。
さらに、第２図に示すフローチャートを用いて説明す
る。
る。
ステップ10の下塔液面制御が開始されると、下塔液面
値を制御装置４内に取り込み、ステップ11のPID演算を
行ない、自動弁３を操作する出力量を計算する。
値を制御装置４内に取り込み、ステップ11のPID演算を
行ない、自動弁３を操作する出力量を計算する。
次に、上塔液面値を制御装置４内に取り込み、規定値
以下かどうか判断（ステップ12）する。この判断結果
が、規定値以下ならば、ステップ13としてPID結果を出
力し、規定値を越えた場合は、ステップ14の“0"を出力
して、下塔液面制御を終了する。なお、このフローチャ
ート（実際にはプログラム）は、１秒／回でこのループ
を走るように管理されている。
以下かどうか判断（ステップ12）する。この判断結果
が、規定値以下ならば、ステップ13としてPID結果を出
力し、規定値を越えた場合は、ステップ14の“0"を出力
して、下塔液面制御を終了する。なお、このフローチャ
ート（実際にはプログラム）は、１秒／回でこのループ
を走るように管理されている。
本実施例によれば、上塔液面が規定値を越えた場合、
下塔から上塔への還流量を制御するリフラックス弁３を
全閉にするので上塔液面のオーバーフローおよび下塔バ
ブリング現象を防止すると同時に、上塔・下塔をコンパ
クトにすることができる。
下塔から上塔への還流量を制御するリフラックス弁３を
全閉にするので上塔液面のオーバーフローおよび下塔バ
ブリング現象を防止すると同時に、上塔・下塔をコンパ
クトにすることができる。
〔発明の効果〕 本発明によれば、上塔の液面のオーバーフローおよび
下塔バブリング現象を防止できると同時に精留塔の上塔
・下塔をコンパクトにすることができる。さらに、プラ
ント再起動時間の短縮、機器破損防止および精留塔の上
塔・下塔のコストダウンを計ることができる効果があ
る。
下塔バブリング現象を防止できると同時に精留塔の上塔
・下塔をコンパクトにすることができる。さらに、プラ
ント再起動時間の短縮、機器破損防止および精留塔の上
塔・下塔のコストダウンを計ることができる効果があ
る。
第１図は、本発明による精留塔の液面制御装置の一実施
例を示す概略構成図である。 第２図は、本発明による精留塔の液面制御方法の一実施
例を示すフローチャート図である。 第３図、従来の高純度窒素精製プラントの制御システム
の概略構成図である。 １……下塔、２……上塔、３……自動弁、４……制御装
置、５……下塔差圧発信器、６……上塔差圧発信器、17
……膨張タービン、18……タービンコンプレッサ、19…
…アングル弁、20……熱交換器、21……下塔、22……上
塔、23……自動弁、24……調節計
例を示す概略構成図である。 第２図は、本発明による精留塔の液面制御方法の一実施
例を示すフローチャート図である。 第３図、従来の高純度窒素精製プラントの制御システム
の概略構成図である。 １……下塔、２……上塔、３……自動弁、４……制御装
置、５……下塔差圧発信器、６……上塔差圧発信器、17
……膨張タービン、18……タービンコンプレッサ、19…
…アングル弁、20……熱交換器、21……下塔、22……上
塔、23……自動弁、24……調節計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−58968（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−46180（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−6375（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−103280（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】上塔および下塔からなる精留塔と、上記下
塔に溜まった液体を上記上塔を還流させる還流路と、こ
の還流路中に設けられたリフラックス弁とを備えた深冷
ガス分離装置に対し、上記下塔の液面レベルに応じて上
記リフラックス弁の弁開度をPID制御する制御系を設
け、この制御系の動作状態中に、上記上塔の液面レベル
が予め設定された規定値を越えたとき上記リフラックス
弁を強制的に全閉にすることを特徴とする精留塔の液面
制御方法。 - 【請求項２】上記規定値は、上記上塔のミスト防止空間
の上限の値であることを特徴とする請求項１記載の精留
塔の液面制御方法。 - 【請求項３】上塔および下塔からなる精留塔と、上記下
塔に溜まった液体を上記上塔を還流させる還流路と、こ
の還流路中に設けられたリフラックス弁と、上記上塔及
び下塔の液面レベルをそれぞれ検知する第１及び第２の
検知手段と、上記第１の検知手段の検出出力が予め設定
された規定値より小さいときは、上記第２の検知手段の
検出出力に応じて上記リフラックス弁の弁開度を制御
し、上記第１の検知手段の検出出力が上記規定値より大
きいときは、上記リフラックス弁を全閉にする制御手段
とからなることを特徴とする精留塔の液面制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63236443A JP2685533B2 (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 精留塔の液面制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63236443A JP2685533B2 (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 精留塔の液面制御方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0285687A JPH0285687A (ja) | 1990-03-27 |
| JP2685533B2 true JP2685533B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=17000829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63236443A Expired - Fee Related JP2685533B2 (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 精留塔の液面制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2685533B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5358968A (en) * | 1976-11-05 | 1978-05-27 | Kobe Steel Ltd | Controlling method for quantity of liquid air in rectifier of air separatingapparatus |
| JPH0789012B2 (ja) * | 1986-12-26 | 1995-09-27 | 大同ほくさん株式会社 | 一酸化炭素分離精製装置 |
-
1988
- 1988-09-22 JP JP63236443A patent/JP2685533B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0285687A (ja) | 1990-03-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |