JP3065229B2 - 極低温精留システムの容量制御方法 - Google Patents

極低温精留システムの容量制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、極低温精留に関し、特
に、極低温精留システムの容量が変化したとき、即ち、
少くとも１つの生成物流れの要求量（需要量）が変化し
たとき、極低温精留システム（「極低温精留プラント」
又は単に「システム」又は「プラント」とも称する）を
能率的に作動することに関する。
【０００２】
【従来の技術】極低温精留の実施においては、供給空気
のような供給物が、それを分離するために複コラムプラ
ントのような極低温精留プラントに通され、極低温精留
プラントから１種類又は複数種類の生成物流れが抽出さ
れて回収される。供給物流れの流量は、所望の要求流量
で生成物の生成を実施することができるように設定され
る。極低温精留プラント（「極低温精留システム」又は
単に「システム」とも称する）の稼働中、１種類又は複
数種類の生成物の要求流量が変化することがある。その
場合、プラント又はシステムの容量（「システム容量」
又は単に「容量」とも称する）を変更する必要があり、
そのために供給物の流量を変更する。その際、コラム内
の液体対蒸気の比率（Ｌ／Ｖ比率）の変化を防止するた
めの特別の制御動作をとらなければ、給物流量の変化の
結果として、システムが平衡又は定常状態の作動に復帰
することができるまで一時的にシステム内の１つ又はそ
れ以上のコラム内の液体対蒸気の比率が変化せしめられ
る。この一時的なＬ／Ｖ比率の変化は、給物流量の変化
がコラム内の蒸気流量（Ｖ）を変化させる態様とコラム
内の液体流量（Ｌ）を変化変化させる態様との間に不均
衡が存在することに基因する。Ｌ／Ｖ比率のこのような
変化は、生成物の純度に悪影響を及ぼすので望ましくな
い。従って、給物流量の変化中又は変化の後Ｌ／Ｖ比率
を所望の比率に維持することが望ましい。
【０００３】従来、極低温精留工業は、極低温精留プラ
ントにその容量を制御された態様で変更する液体貯留又
は保持タンクを設けることによってこの問題に対処して
きた。即ち、液体貯留又は保持タンクを用いてコラムへ
液体を供給したり、コラムから液体を受け取ったりする
ことによりコラム内のＬ／Ｖ比率を調節するのである。
この方式は有効ではあるが、そのようなタンクとそれに
関連する配管を設置するために高い初期コストを伴う。
【０００４】
【発明の開示】本発明の課題は、この問題を解決するこ
とである。従って、本発明の目的は、コラム内のＬ／Ｖ
比率を調節するための液体貯留又は保持タンクを設ける
必要なしに極低温精留プラントの容量を制御された態様
で変更する方法を提供することである。
【０００５】本発明の一側面によれば、上記目的を達成
するために、高圧コラムと低圧コラムを有する極低温精
留プラントの容量を変更するための方法であって、 （Ａ）供給物を該極低温精留プラントの高圧コラムへ第
１の流量で通し、 （Ｂ）前記高圧コラムの溜めから低圧コラムへ液体を通
し、 （Ｃ）所望の液体レベルにセットされた設定値を有する
溜め内液体レベル制御器により該高圧コラムの溜め内の
液体を所望の液体レベルに維持し、 （Ｄ）供給物の流量を前記第１の流量より高い、又は、
前記第１の流量より低い第２の流量に変更し、 （Ｅ）供給物の流量が前記第１の流量より高い第２の流
量に変更されたときはその変更に応答して、前記溜め内
液体レベル制御器の設定値をより低いレベルに変更し、
供給物の流量が前記第１の流量より低い第２の流量に変
更されたときはその変更に応答して、前記溜め内液体レ
ベル制御器の設定値をより高いレベルに変更することか
ら成る方法が提供される。
【０００６】本発明の他の側面によれば、高圧コラム
と、低圧コラムと、頂部凝縮器を備えたアルゴンコラム
を有する極低温空気分離プラントの容量を変更するため
の方法であって、 （Ａ）供給空気を該極低温空気分離プラントの高圧コラ
ムへ第１の流量で通し、 （Ｂ）液体を前記高圧コラムの溜めから前記アルゴンコ
ラムの頂部凝縮器へ、そして該頂部凝縮器から前記低圧
コラムへ通し、次いで流体を該低圧コラムから該アルゴ
ンコラムへ通し、 （Ｃ）所望の液体レベルにセットされた設定値を有する
頂部凝縮器内液体レベル制御器により前記アルゴンコラ
ムの頂部凝縮器内の液体を所望の液体レベルに維持し、 （Ｄ）供給空気の流量を前記第１の流量より高い、又
は、前記第１の流量より低い第２の流量に変更し、 （Ｅ）供給空気の流量が前記第１の流量より高い第２の
流量に変更されたときはその変更に応答して、前記頂部
凝縮器内液体レベル制御器の設定値の設定値をより低い
レベルに変更し、供給空気の流量が前記第１の流量より
低い第２の流量に変更されたときはその変更に応答し
て、前記頂部凝縮器内液体レベル制御器の設定値をより
高いレベルに変更することから成る方法が提供される。
【０００７】ここでいう、「供給空気」とは、供給物
（原料）として供給される、主として窒素と、酸素とア
ルゴンから成る空気等の混合物のことである。「ターボ
膨脹」及び「ターボ膨脹機」とは、高圧ガスの流れをタ
ービンに通して膨脹させガスの圧力と温度を低下させて
冷凍を創生すること、及び、そのための機械のことであ
る。「コラム」とは、蒸留又は分留コラム又は帯域、即
ち、空気等の流体混合物の分離を行うために液相と蒸気
相とを向流関係で接触させる接触コラム（分離コラム又
は精留コラムともいう）又は帯域のことである。流体混
合物の分離は、例えば、コラム内に設置された一連の上
下に離隔したトレー又はプレート及び、又は配向パッキ
ング（互いに、かつ、コラムの軸線に対して特定の向き
に配向されたパッキング部材）及び、又は不規則なパッ
キング部材（不規則に配置されたパッキング部材）等の
気液接触部材上で蒸気相と液相を接触させることによっ
て行われる。このような蒸留コラムの詳細については、
Ｒ．Ｈ．ペリー、Ｃ．Ｈ．チルトン編「ケミカルエンジ
ニアのハンドブック」第５版、米国ニューヨーク・マッ
クグロー−ヒル・ブック・カンパニー刊、セクション１
３、Ｂ．Ｄ．スミス他著「連続蒸留プロセス」を参照さ
れたい。「複コラム」又は「複コラムシステム」とは、
比較的高い圧力のコラム（単に「高圧コラム」とも称す
る）と、比較的低い圧力のコラム（単に「低圧コラム」
とも称する）とを組合せたものであり、比較的高い圧力
のコラムの上端と、比較的低い圧力のコラムの下端が熱
交換関係に接続されている。複コラムの詳細は、ルエマ
ン著「ガスの分離」オクスフォード大学出版、１９４９
年刊、第VII 章「商業用空気分離」に記載されている。
【０００８】気液接触分離法は、各成分の蒸気圧の差に
依存している。高い蒸気圧（又は高い揮発性又は低い沸
点）の成分は、蒸気相として濃縮する傾向があり、低い
蒸気圧（又は低い揮発性又は高い沸点）の成分は、液相
として濃縮する傾向がある。蒸留は、液体混合物を加熱
することにより高揮発性成分を蒸気相として濃縮し、そ
れによって液相中の低揮発性成分を濃縮する分離法であ
る。部分凝縮は、蒸気混合物を冷却することにより高揮
発性成分を蒸気相として濃縮し、それによって液相中の
低揮発性成分を濃縮する分離法である。精留又は連続蒸
留は、蒸気相と液相を向流接触関係で処理することによ
って次々に行われる部分蒸発と部分凝縮とを組合せた分
離法である。蒸気相と液相との向流接触は、断熱プロセ
スであり、蒸気相と液相との接触は積分接触であっても
よく、あるいは、微分接触であってもよい。精留の原理
を利用して混合物を分離するための分離装置は、精留コ
ラム、蒸留コラム、又は、分留コラムと称される。極低
温精留とは、少くとも一部分が例えば１５０°Ｋ以下の
低い温度で実施される精留プロセスのことである。
【０００９】ここでいう「間接熱交換」とは、２つの流
体流れを互いに物理的に接触又は混合させることなく熱
交換関係にもたらすことである。「頂部凝縮器」とは、
コラム頂部の蒸気からコラムの下向き流れ液体を創生す
る熱交換器のことである。「溜め」とは、上流コラム内
のトレー又はパッキング部材より下方の、液体が溜る底
部のことをいう。「液体レベル制御器」とは、タンクや
コラムの溜め等の貯留空間内の液体レベル（液面の高
さ）をフィードバック式に制御するのに使用される機械
式、空気圧式又は電子式機器又はコンピュータ内にプロ
グラムされた数学的アルゴリズムのことである。「設定
値」とは、フィードバック制御下にある従属プロセス変
数（プロセス出力）のための所望値又は目標値を意味す
る。設定値は、手動で、又は、別の制御器によって又は
コンピュータ内にプログラムされた数学的アルゴリズム
によってフィードバック制御器に入力される。「フィー
ドバック制御」とは、従属プロセス変数（プロセス出
力）の、設定値からの偏りに基づいて１つ又はそれ以上
の独立プロセス変数（プロセス入力）を調節することに
より従属プロセス変数を設定値に又はほぼ設定値に制御
することをいう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】高圧コラムと低圧コラ
ムを有する複コラム型極低温精留プラント、特にアルゴ
ンを回収するための側方コラム（アルゴンコラム）を備
えたプラントの容量の制御は、高圧コラム内の液体の流
れに液圧伝達の遅れが随伴するので困難である。高圧コ
ラムの底部に流入する供給物流れの増大は、直ちに該コ
ラム内を通って上昇する蒸気の増大として反映される。
これは、供給物流量の変化に随伴する高圧コラム内の圧
力の変化が非常に僅かであり、従って、コラム内に溜る
蒸気の蓄積又は減少による流れの遅れが生じないからで
ある。
【００１１】高圧コラムの頂部に追加の蒸気が存在する
こと（蒸気の増大が生じること）の結果として、上述し
たのと同じ理由で直ちに主凝縮器（高圧コラムの頂部と
低圧コラムの底部の間にある凝縮器）内の沸騰の増大
と、低圧コラム内を通って上昇する蒸気の増大が生じ
る。供給物流量の変化に随伴する低圧コラム内の圧力の
変化も、非常に小さい。しかしながら、高圧コラムの頂
部で凝縮した追加の蒸気は、液体還流として高圧コラム
内を流下するが、その液体還流が高圧コラムの頂部から
底部へ流下し、次いで、高圧コラムの底部を低圧コラム
の中間部に接続している流体回路を通って流れるのに一
定の時間を要する。この流体回路は、アルゴンコラムの
頂部凝縮器にも接続されている場合がある。この液圧伝
達の遅れの故に、システム容量の変更中低圧コラム内の
Ｌ／Ｖ比率が過渡的な変化を受け、その結果、生成物
（製品）の純度に望ましくない変動を生じる。
【００１２】更に、高圧コラムと低圧コラムの間の主凝
縮器内の液体レベルは、追加の沸騰（沸騰の増大）が生
じると、その追加の沸騰が低圧コラム内を流下する追加
の液体（液体の増大）によって補償されない間は、その
追加の沸騰に応答して低下する。システムが安全かつ能
率的に作動するためには、主凝縮器内の液体レベルは、
比較的狭い変動幅に留まっていなければならない。液体
レベルが高過ぎると、熱伝達効率を低下させる。反対に
液体レベル低過ぎると、主凝縮器内の液体が沸騰して枯
渇乾燥してしまうおそれがあり、危険である。高圧コラ
ムの底部に流入する供給物の流れが減少したときは、こ
れとは反対の減少が起る。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、極低
温精留システムに追加のタンクを組み入れる必要なし
に、上述した諸問題に対処し、それらを解決する。本発
明によれば、高圧コラムの溜め及び、又はアルゴンコラ
ムの頂部凝縮器内の液体レベルの制御に関連してその液
体レベル制御器の設定値を操作する。即ち、高圧コラム
の底部に流入する供給物の流れが増大されたときは、高
圧コラム内の液圧伝達の遅れの影響を軽減するために液
体レベル設定値を低下させ、それによって直ちに低圧コ
ラムの中間部へ追加の液体を供給する（即ち、低圧コラ
ムの中間部への液体の流れを増大させる）。この追加の
液体は、システム容量の変更中低圧コラム内のＬ／Ｖ比
率の過渡的変動を補償する働きをし、高圧コラムと低圧
コラムの間の主凝縮器内の液体レベルを所要値に維持す
る。これによって、追加のタンク（通常は、高価であ
る）及びそれに関連する制御器及び配管を設ける必要性
を排除する。高圧コラムの溜めや、高圧コラム及びアル
ゴンコラムの頂部凝縮器は、慣用の極低温精留プラント
に通常設けられる機器であり、ここでいう「追加のタン
ク」ではない。
【００１４】本発明の好ましい実施例では、生成物の組
成の検出を待って制御器の調節を行うのではなく、低圧
コラムの内部流体の組成の読取値を用いて制御器の調節
を行う。この好ましい実施例では、低圧コラムの中間部
の液体供給点（高圧コラムの溜めからの液体を受け入れ
る部位）より下の部位（アルゴンコラムが用いられてい
る場合は、該液体供給点より下で、かつ、低圧コラムの
アルゴンコラムとの接続点より上の部位）における中間
生成物の組成変数（直接的組成分析、又は、温度又は温
度差に基づく推論的分析による）を利用する。この中間
生成物の組成変数は、制御システムのフィードバック部
において通常測定され用いられる他の組成変数より速く
応答する。中間生成物の組成変数の使用は、低圧コラム
の中間部内のＬ／Ｖ比率を表示することによってより大
きい、より迅速な容量変化を実施することを可能にす
る。組成変数の迅速な応答により、フィードバックシス
テムが迅速にＬ／Ｖ比率の変動を修正することを可能に
する。Ｌ／Ｖ比率の変動の修正が迅速に実施されなけれ
ば、生成物純度の望ましくない変動が、それが実際に測
定される前に発生してしまう。
【００１５】
【実施例】以下に、添付図を参照して本発明を詳しく説
明する。以下の説明では、便宜上、流体の流れと、その
流れを通す導管とを同じ参照番号で表すこととする。例
えば、圧縮された供給空気の流れ２１は、導管２１とも
称される。図１は、複コラムとアルゴンコラムを用いる
極低温空気分離プラントを示す。図１を参照して説明す
ると、供給空気２０のような供給物をほぼ５，６６０〜
３３９，６００ｍ3 ／ｈ（標準状態）（２００，０００
〜１２，０００，０００ＳＣＦＨ）の範囲の流量で供給
し、圧縮機１に通することによってほぼ４．９２〜１
７．５８Ｋｇ／ｃｍ2 （絶対圧）（７０〜２５０ｐｓｉ
ａ）の範囲の圧力にまで圧縮する。次いで、この圧縮さ
れた供給空気の流れ２１を二酸化炭素や水蒸気のような
高沸点不純物を除去するための清浄器２に通し、得られ
た供給空気の流れ２２を主熱交換器３に通す。制御器１
００は、供給空気の流れ２２の流量を測定し、その実測
流量値を所望の設定値に維持するために圧縮機１の案内
羽根１０１を操作することによって流量を制御する。
【００１６】供給空気の流れ２２を主熱交換器３に通す
ことによって冷却する。この極低温空気分離プラントに
供給した総供給空気の一部分２４（通常３〜２０％）を
主熱交換器３に途中まで通した後抽出し、ターボ膨脹機
５に通すことによってターボ膨脹させて冷凍を創生し、
空気流れ２５として複コラムシステムの低圧コラム６へ
通す。
【００１７】総供給空気のうちの多部分は、主熱交換器
３から流れ２３としてほぼ４．５７〜１７．２２Ｋｇ／
ｃｍ2 （絶対圧）（６５〜２４５ｐｓｉａ）の圧力で作
動している複コラムシステムの高圧コラム４へ通す。高
圧コラム４内において、供給空気は、極低温精留によっ
て窒素富化蒸気（窒素濃度を高められた蒸気）と酸素富
化液体（酸素濃度を高められた液体）に分離される。窒
素富化蒸気は、流れ４１として主凝縮器１１へ通してそ
こで低圧コラム６の底部液体との間接熱交換によって凝
縮させる。得られた窒素富化液体を還流４２として高圧
コラム４へ還流させる。窒素富化液体４２の一部分２８
は、熱交換器９に通すことによって過冷却させ、得られ
た流れ２９を弁１１１を通して絞り、高圧コラム４の圧
力より低いほぼ１．１２〜４．２２Ｋｇ／ｃｍ2 （絶対
圧）（１６〜６０ｐｓｉａ）の圧力で作動している低圧
コラム６へ通す。
【００１８】一方、高圧コラム４で得られた酸素富化液
体は、高圧コラム４の底部の溜めから低圧コラム６へ通
す。図１に示された実施例では、高圧コラム４の溜めか
らの酸素富化液体は、頂部凝縮器８に通した後低圧コラ
ム６へ通す。詳述すれば、酸素富化液体は、高圧コラム
４の溜めから流れ２６として熱交換器１０に通し、そこ
で過冷却させる。得られた酸素富化液体の流れ２７を調
節弁１０５によって調節し、頂部凝縮器８へ通す。溜め
内液体レベル制御器１０４は、調節弁１０５を制御し、
高圧コラム４の溜め内の液体を調節弁１０５の液体レベ
ル設定値によって規定される所望の液体レベルに維持す
る。
【００１９】頂部凝縮器８内において、酸素富化液体
は、アルゴンコラム７の頂部蒸気との間接熱交換によっ
て部分蒸発せしめるとともに、相手の蒸気を凝縮させ
る。酸素富化液体の部分蒸発によって得られた酸素富化
蒸気は、頂部凝縮器８から流れ３８として弁１０９を通
して低圧コラム６へ送る。残りの酸素富化液体は、頂部
凝縮器８から流れ３９として調節弁１１９を通して低圧
コラム６へ送る。頂部凝縮器内液体レベル制御器１１８
は、調節弁１１９を制御し、頂部凝縮器８内の液体を調
節弁１１９の液体レベル設定値によって規定される所望
の液体レベルに維持する。
【００２０】低圧コラム６内において、該コラムへの供
給流体は、極低温精留によって窒素豊富流体と酸素豊富
流体とに分離される。窒素豊富蒸気は、流れ３０として
低圧コラム６から抽出し、熱交換器９，１０及び３に通
すことによって暖め、流れ３３として抽出する。窒素豊
富蒸気の流れ３３の全部又は一部を最高９８モル％の純
度を有する生成物窒素として回収することができる。
【００２１】一方、低圧コラム６で得られた酸素豊富蒸
気は、流れ３４として低圧コラム６から抽出し、熱交換
器３に通すことによって暖め、流れ３５として抽出す
る。酸素豊富蒸気の流れ３５の全部又は一部をほぼ９９
〜９９．９モル％の範囲の純度を有する生成物酸素とし
て回収することができる。生成物酸素は、又、流れ３５
として蒸気生成物として回収するのに加えて、又は、そ
れに代えて、流れ４０として低圧コラム６から酸素豊富
液体の形で抽出することもでき、酸素豊富液体流れ４０
の全部又は一部をほぼ９９〜９９．９モル％の範囲の純
度を有する生成物酸素として回収することができる。図
２に示される実施例のようにアルゴンコラムが設けられ
ていない場合は、酸素の純度は、ほぼ９０〜９９．９モ
ル％の範囲となる。
【００２２】主として酸素とアルゴンから成る流体は、
流れ３６として低圧コラム６からアルゴンコラム７へ通
し、アルゴンコラム７において極低温精留によってアル
ゴン豊富蒸気と酸素豊富液体とに分離される。酸素豊富
液体は、流れ３７としてアルゴンコラム７から抽出し、
低圧コラム６経通す。一方、アルゴン豊富蒸気は、流れ
４３として頂部凝縮器８へ通され、そこでアルゴンコラ
ム７の上述した酸素富化液体との間接熱交換によって凝
縮されるとともに、相手の液体を部分蒸発させる。アル
ゴン豊富蒸気の凝縮によって得られたアルゴン豊富液体
は、導管４４を通して還流としてアルゴンコラム７へ送
る。アルゴン豊富液体４４の一部分４５をほぼ９５〜９
９．９モル％の範囲のアルゴン濃度を有する生成物とし
て回収することができる。
【００２３】図２は、アルゴンコラムを備えていない本
発明の別の実施例による複コラム型極低温空気分離プラ
ントを示す。図２に用いられている参照番号は、図１の
実施例と共通の構成要素に関しては図１に用いられてい
る参照番号と同じである。図２に示された複コラム型極
低温空気分離プラントの作動は、図１に示されたものと
同様であり、繰り返しては説明しない。図２の実施例で
は、高圧コラム４の底部の溜めからの過冷却された酸素
富化液体を調節弁１０５を通して直接（アルゴンコラム
の頂部凝縮器に通さずに）低圧コラム６へ導入する。
【００２４】極低温空気分離プラントの稼働中、プラン
トの容量を変更する必要性、即ち、１種類又は複数種類
の生成物流れの流量を増減する必要性が生じることがあ
る。容量の変更を行うには、例えば供給物の流量の変更
を必要とする。本発明によれば、供給物流量の変更に応
答して、溜め内液体レベル制御器１０４及び、又は頂部
凝縮器内液体レベル制御器１１８の設定値が変更され
る。即ち、供給物の流量が第１の（最初の）流量より高
い第２の流量に変更されると、溜め内液体レベル制御器
１０４及び、又は頂部凝縮器内液体レベル制御器１１８
の設定値が、より低いレベルになるように変更される。
それによって、高圧コラム４の溜めから低圧コラム６へ
の液体（酸素富化液体）の流れを迅速に増大させるの
で、供給物の流量が増大した結果として高圧コラム４内
を上昇する蒸気の量が増大するにも拘らず、低圧コラム
６内のＬ／Ｖ比率を安定した状態に維持する。反対に、
供給物の流量が第１の（最初の）流量より低い第２の流
量に変更されると、溜め内液体レベル制御器１０４及
び、又は頂部凝縮器内液体レベル制御器１１８の設定値
が、より高いレベルになるように変更される。それによ
って、高圧コラム４の溜めから低圧コラム６への液体
（酸素富化液体）の流れを迅速に減少させるので、供給
物の流量が減少した結果として高圧コラム４内を上昇す
る蒸気の量が減少するにも拘らず、低圧コラム６内のＬ
／Ｖ比率を安定した状態に維持する。
【００２５】本発明の好ましい実施例においては、低圧
コラム６の内部流体（液体又は蒸気）即ち中間生成物の
組成を測定し、この中間生成物の組成の測定値を用いて
溜め内液体レベル制御器１０４及び、又は頂部凝縮器内
液体レベル制御器１１８の微調節を行う。組成を測定す
る流体（中間生成物）は、高圧コラム４の溜めからの液
体が低圧コラムへ導入される低圧コラムの供給点（受け
入れ部位）より下の部位において低圧コラム内から抽出
される流体である。アルゴンコラムが用いられている場
合は、この抽出点即ち検出点は、上記供給点より下で、
かつ、低圧コラムからアルゴンコラムへ流体を送る部位
より上の部位となる。この部位は、図１及び２では組成
検出器１５０によって示されている。組成検出器１５０
は、低圧コラム６から抽出される液体又は蒸気サンプル
の組成、例えば酸素又は窒素の分率を測定する。別法と
して、組成検出器の代わりに、流体の温度を測定するた
めの温度検出器を用いてもよい。実測された流体温度か
ら推論的分析によってその流体の組成を測定することが
できる。
【００２６】この流体（中間生成物）の組成の測定は、
最終生成物の組成を測定する場合より迅速に、しかも精
度を犠牲にすることなく、Ｌ／Ｖ比率を調節することを
可能にすることが認められた。なぜなら、中間生成物の
組成は、特に酸素純度が９８％以上である場合は、Ｌ／
Ｖ比率の変化に対して最終生成物より敏感であり、一般
にＬ／Ｖ比率の変化に対して最終生成物より迅速に応答
するからである。Ｌ／Ｖ比率自体は、低圧コラムに相当
大幅な、コストのかかる改変を加えない限り直接には測
定できな。更に、中間生成物の組成は、定常状態の最終
生成物酸素流の組成と容易に関連づけることができる。
【００２７】中間生成物の組成の窒素モル分率が、或る
一定の純度の生成物酸素を得るのに必要とされる所与の
設定値を越えて上昇しているときは、低圧コラムの下方
部分内のＬ／Ｖ比率が高過ぎることを示しているわけで
あるから、生成物酸素の純度が低下するのを防止するた
めにはＬ／Ｖ比率を減小させなければならない。反対
に、中間生成物の組成の窒素モル分率が、或る一定の純
度の生成物酸素を得るのに必要とされる所与の設定値か
ら下降しているときは、低圧コラムの下方部分内のＬ／
Ｖ比率が低過ぎることを示しているわけであるから、生
成物酸素の純度が高くなるのを防止するためにはＬ／Ｖ
比率を増大させなければならない。
【００２８】中間生成物の組成をその設定値に戻すため
に必要とされるＬ／Ｖ比率の変更は、溜め内液体レベル
制御器１０４及び、又は頂部凝縮器内液体レベル制御器
１１８の設定値、並びに流れ３５，２９及び３６の流量
等の他のプロセス流体の流量を調節することによって行
うことができる。そのような流れの流量を調節する方法
は周知である。液体レベル制御器の設定値の調節は、測
定された中間生成物の組成を望ましい特定の設定値に維
持するように溜め内液体レベル制御器１０４及び頂部凝
縮器内液体レベル制御器１１８のすべての設定値を調節
するための制御装置を備えたフィードバックループによ
って行うことができる。あるいは別法として、これと同
じフィードバックループを用いて溜め内液体レベル制御
器１０４及び頂部凝縮器内液体レベル制御器１１８の設
定値を調節することによって、中間生成物の組成を特定
の設定値に維持しようとするのでなく、中間生成物の組
成がその設定値から上昇又は下降するのを防止するよう
にしてもよい。
【００２９】液体レベル制御器の設定値を調節するため
の１つの好ましい方法は、生成物としての酸素、窒素及
びアルゴンの組成及びコラムへの供給物の組成の測定値
を考慮し、溜め内液体レベル制御器１０４及び、又は頂
部凝縮器内液体レベル制御器１１８の設定値、並びに流
れ３５，２９及び３６の流量を調節することができる多
変数制御器に中間生成物の組成の測定値を導入すること
である。
【００３０】叙上のように、本発明によれば、追加の貯
留又は保持タンクを設ける必要なしに、極低温精留プラ
ントの容量を変更するとともに、プラントの作動を制御
し、生成物の純度を変動を回避又は少なくすることがで
きる。
【００３１】以上、本発明を幾つかの好ましい実施例に
関連して詳細に説明したが、本発明は、ここに例示した
実施例の構造及び形態に限定されるものではなく、本発
明の精神及び範囲から逸脱することなく、いろいろな実
施形態が可能であることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の１つの好ましい実施例による
アルゴンコラムを含む複コラム型極低温精留システムの
流れ図である。
【図２】図２は、本発明の別の好ましい実施例によるア
ルゴンコラムを含まない複コラム式極低温精留システム
の流れ図である。
【符号の説明】
４：高圧コラム ５：ターボ膨脹機 ６：低圧コラム ７：アルゴンコラム ８：頂部凝縮器 １１：主凝縮器 ２０：供給物（供給空気） １００：制御器 １０４：溜め内液体レベル制御器 １０５：調節弁 １０９：調節弁 １１８：頂部凝縮器内液体レベル制御器 １１９：調節弁 １５０：組成検出器

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高圧コラムと低圧コラムを有する極低温
    精留プラントの容量を変更するための方法であって、 （Ａ）供給物を該極低温精留プラントの高圧コラムへ第
    １の流量で通し、 （Ｂ）前記高圧コラムの溜めから低圧コラムへ液体を通
    し、 （Ｃ）所望の液体レベルにセットされた設定値を有する
    溜め内液体レベル制御器により該高圧コラムの溜め内の
    液体を所望の液体レベルに維持し、 （Ｄ）供給物の流量を前記第１の流量より高い、又は、
    前記第１の流量より低い第２の流量に変更し、 （Ｅ）供給物の流量が前記第１の流量より高い第２の流
    量に変更されたときはその変更に応答して、前記溜め内
    液体レベル制御器の設定値をより低いレベルに変更し、
    供給物の流量が前記第１の流量より低い第２の流量に変
    更されたときはその変更に応答して、前記溜め内液体レ
    ベル制御器の設定値をより高いレベルに変更することか
    ら成る方法。
  2. 【請求項２】 前記高圧コラムの溜めからの液体が前記
    低圧コラムへ導入される低圧コラムの部位より下の部位
    において該低圧コラム内の流体の組成を測定し、その測
    定値に基づいて前記溜め内液体レベル制御器の設定値を
    調節する操作を含むことを特徴とする請求項１に記載の
    方法。
  3. 【請求項３】 高圧コラムと、低圧コラムと、頂部凝縮
    器を備えたアルゴンコラムを有する極低温空気分離プラ
    ントの容量を変更するための方法であって、 （Ａ）供給空気を該極低温空気分離プラントの高圧コラ
    ムへ第１の流量で通し、 （Ｂ）液体を前記高圧コラムの溜めから前記アルゴンコ
    ラムの頂部凝縮器へ、そして該頂部凝縮器から前記低圧
    コラムへ通し、次いで流体を該低圧コラムから該アルゴ
    ンコラムへ通し、 （Ｃ）所望の液体レベルにセットされた設定値を有する
    頂部凝縮器内液体レベル制御器により前記アルゴンコラ
    ムの頂部凝縮器内の液体を所望の液体レベルに維持し、 （Ｄ）供給空気の流量を前記第１の流量より高い、又
    は、前記第１の流量より 低い第２の流量に変更し、 （Ｅ）供給空気の流量が前記第１の流量より高い第２の
    流量に変更されたときはその変更に応答して、前記頂部
    凝縮器内液体レベル制御器の設定値の設定値をより低い
    レベルに変更し、供給空気の流量が前記第１の流量より
    低い第２の流量に変更されたときはその変更に応答し
    て、前記頂部凝縮器内液体レベル制御器の設定値をより
    高いレベルに変更することから成る方法。
  4. 【請求項４】 前記高圧コラムの溜めからの液体が前記
    低圧コラムへ導入される低圧コラムの部位より下で、か
    つ、該低圧コラムから前記アルゴンコラムへ流体を送る
    部位より上の部位において該低圧コラム内の流体の組成
    を測定し、その測定値に基づいて前記頂部凝縮器内液体
    レベル制御器の設定値を調節する操作を含むことを特徴
    とする請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記高圧コラムの溜め内の液体を、所望
    のレベルにセットされた設定値を有する溜め内液体レベ
    ル制御器によって該所望のレベルに維持し、前記供給空
    気の流量が前記第１の流量より高い第２の流量に変更さ
    れたときはその変更に応答して、前記溜め内液体レベル
    制御器の設定値をより低いレベルに変更し、供給物の流
    量が前記第１の流量より低い第２の流量に変更されたと
    きはその変更に応答して、前記溜め内液体レベル制御器
    の設定値をより高いレベルに変更する操作を含むことを
    特徴とする請求項３に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記高圧コラムの溜め内の液体を、所望
    のレベルにセットされた設定値を有する溜め内液体レベ
    ル制御器によって該所望のレベルに維持し、該溜め内液
    体レベル制御器の設定値を前記低圧コラム内の流体の組
    成の測定値に基づいて調節する操作を含むことを特徴と
    する請求項４に記載の方法。
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