JP7446569B2 - 製品ガスの供給量調整装置およびそれを備える空気分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、製品ガスの供給量調整装置およびそれを備える空気分離装置に関する。

例えば、高濃度酸素ガスを必要する製鉄プラントに併設される空気分離装置は、プラント側の需要の変動に対応して、高濃度酸素ガス（液化酸素ガス）の製造量の調整が行われている。一般的には、空気分離装置の低圧精留塔の圧力を監視しフィードバック制御を行って製造量を調整する。また、プラント側の需要計画などの運転情報をもとに、オペレータが経験や勘に基づいて、製造量を予測し調整する。
しかしながら、プラント側がバッチ形態で使用する場合には、需要量が一定しておらず、また、昼夜連続使用のみならず、夜間のみ使用する場合もあるため、昼夜間の移行領域では空気分離装置による製造量の基準値（予め設定されている標準設定製造量）を大きく変更する必要がある。また、空気分離装置の製造能力が十分でない（例えば、大幅な製造量変動に即応できないなど）場合には、予め余剰に液化酸素ガスを製造しバッファータンクなどに貯留しておき、必要に応じてバッファータンクから液化酸素ガスを供給できるように構成されている。
また、需要変動が大きく下振れすると、空気分離装置で製造した酸素ガスを大気放出することが行われる。これは前記したように、オペレータの経験や勘に頼って製造量を予測していることに原因がある。

特許文献１は、高純度酸素と低純度酸素を、工業プラントの用途に応じて供給することができる設備を開示している。高純度酸素源としての貯蔵タンクについても開示している。しかしながら、上述したようにプラント側の需要の変動に対応した製造量の調整については言及していない。

特表２００７－５１６４０５号公報

そこで、本発明は、ガスバッファーを要するパイピング供給型のオンサイトプラントにおける製品ガス（例えば、酸素ガス、窒素ガス、アルゴンガスなど）の供給量調整を、オペレータの経験や勘に頼ることなく、需要変動を予測して製造量を制御可能とする供給量調整装置を提供することを目的とする。また、本発明は、その供給量調整装置を備える空気分離装置を提供することを目的とする。

本発明の供給量調整装置（５００）は、
少なくとも１以上の供給先から取得されるプラント情報（運転しているか否かの情報である運転情報、前記少なくとも１以上の供給先へ送られる製品ガスの供給量（例えば、送られる製品ガスの流量の瞬時値（ＰＶ＿ｆ））および／または前記少なくとも１以上の供給先の固定値（例えば、供給先固有の使用予想値））に基づいて、前記少なくとも１以上の供給先で使用される総需要量（ＣＰＶ＿１）（例えば、顧客使用量、単位時間当たり流量）を算出する総需要量算出部（５０２）と、
前記総需要量（ＣＰＶ＿１）と、予め設定される流量設定値（ＳＶ＿１）（例えば、計画量平均値）とを比較し、第一圧力算出値（ＭＶ＿１）を設定する過不足情報設定部（５０３）と、
予め設定されている供給先のガスホルダー基準圧力（ＳＶ＿ｇｈ、例えば、平均目標圧力値）、前記第一圧力算出値（ＭＶ＿１）、予め設定されているバックアップ基準圧力設定値（ＳＶ＿ｂｃ）、供給先のガスホルダーの圧力測定値であるガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ）に基づいて、バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）を設定するバックアップ係数設定部 （５０４）と、
予め設定されている供給先のガスホルダー基準圧力（ＳＶ＿ｇｈ）と前記第一圧力出力値（ＭＶ＿１）とを加算して得られる製造用圧力設定値（ＳＶ＿ａ）と、ガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ）とを比較し、少なくとも１以上の空気分離装置による製品ガスの製造量の増減を変更するように製造係数（ＭＶ＿ａ）を設定する製造係数設定部（５０５）と、
を備える。

前記供給量調整装置（５００）は、少なくとも１以上の空気分離装置および少なくとも１以上のバックアップ装置（例えば、液化酸素の貯留タンク、蒸発器など）から供給できる製品ガスの総供給演算量（例えば、総生産基準量、単位時間当たり流量、運転中の原料空気圧縮機の出力から演算して製品ガス発生能力を演算する）を取得する総生産基準量取得部（５０１）、あるいは総供給演算量を演算する総生産基準量演算部を備えていてもよい。
前記過不足情報設定部（５０３）は、前記流量設定値（ＳＶ＿１）より前記総需要量（ＣＰＶ＿１）が大きい場合に、所定範囲の正の圧力値とし、その逆の場合に所定範囲の負の圧力値として第一圧力算出値（ＭＶ＿１）を設定してもよい。
前記バックアップ係数設定部（５０４）は、予め設定されている供給先のガスホルダー基準圧力（例えば、平均目標圧力値）と前記第一圧力算出値（ＭＶ＿１）とを加算して得られる第一演算値（ＣＰＶ＿２）と、前記バックアップ装置から供給される製品ガスのバックアップ基準圧力設定値（ＳＶ＿ｂｃ）とを、比較して所定範囲の第二圧力算出値（ＭＶ＿１１）を設定してもよい。
前記バックアップ係数設定部（５０４）は、前記バックアップ基準圧力設定値（ＳＶ＿ｂｃ）と前記第二圧力算出値（ＭＶ＿１１）とを加算してバックアップ開始圧力設定値（ＳＶ＿ｓｂｃ）を算出してもよい。
前記バックアップ係数設定部（５０４）は、前記バックアップ開始圧力設定値（ＳＶ＿ｓｂｃ）と、供給先のガスホルダーの圧力測定値であるガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ）とを比較し、バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）を設定してもよい。
前記製造係数設定部（５０５）は、前記ガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ）が前記製造用圧力設定値（ＳＶ＿ａ）より小さい場合に前記少なくとも１以上の空気分離装置による製品ガスの製造量を維持または増加し、その逆の場合に製造量を減少するように製造係数設定値（ＭＶ＿ａ）を設定してもよい。

前記供給量調整装置（５００）は、
前記バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）に基づいて、前記バックアップ装置の出口弁あるいは前記バックアップ装置と前記供給先を繋ぐ配管に設けられる仕切弁あるいは制御弁に指令し、前記バックアップ装置からの製品ガスの供給の開始、供給量の増減、供給の停止を制御する、第一制御指令部（５０６）と、
前記製造係数設定値（ＭＶ＿ａ）に基づいて、前記少なくとも１以上の空気分離装置による製品ガスの製造量を維持あるいは増減するように空気分離装置に指令する、第二制御指令部（５０７）と、
を備えていてもよい。

他の発明の空気分離装置は、上記供給量調整装置（５００）を備える。
前記空気分離装置（１００）は、
原料空気を圧縮する第一圧縮機（Ｃ１）と、
前記第一圧縮機（Ｃ１）より下流の原料空気の流量を（主熱交換機（１）の上流または下流で）測定する流量測定部（Ｆ１）と、
前記第一圧縮機（Ｃ１）より下流の原料空気を導入し（温源と）熱交換する主熱交換器（１）と、
前記主熱交換器（１）から導出される原料空気が供給されて、当該原料空気から製品ガス（高純度酸素ガス）を分離精製する精製部と、
前記精製部で製造される高純度液化酸素を貯留するバックアップ装置と、
を備える。

前記精製部は、
前記主熱交換器（１）を通過した原料空気が導入される高圧塔（２）と、
前記高圧塔（２）の塔頂部（２３）から導出される高圧塔精留物を凝縮する凝縮部（３）と、
前記高圧塔（２）の塔底部（２１）から導出される酸素富化液が導入される低圧塔（４）と、を備え、
前記凝縮部（３）の下部の液相部（３１）から高純度液化酸素が（加圧装置で加圧された後で）前記バックアップ装置へ送られてもよい。

前記空気分離装置は、
前記凝縮部（３）の下部の液相部（３１）から導出される製品液化ガス（高純度液化酸素ガス）を前記主熱交換器（１）を通過させてガス化及び熱交換させた後で、プラント（４００）へ供給する製品ガス供給ライン（Ｌ３１）と、
前記バックアップ装置から導出される高純度液化酸素を（熱交換部（Ｅ１０２）で）蒸発させ、高圧高純度酸素ガスとして、プラント（４００）へ供給するバックアップ供給ライン（Ｌ１０２）と、を備えていてもよい。
製品ガス供給ライン（Ｌ３１）に、流量測定部、圧力測定部、仕切弁、制御弁などが設けられていてもよい。
また、バックアップ装置が、バックアップタンク（１０１）、バックアップ供給ライン（Ｌ１０２）、熱交換部（Ｅ１０２）（あるいは蒸発部）、制御弁（Ｖ１０２）、流量測定部（Ｆ１０２）、仕切弁、圧力測定部などを備えていてもよい。

前記空気分離装置または前記供給量調整装置（５００）は、
製品ガス（高純度酸素ガス）の製造量の増減に応じて、原料空気の供給量（導入量）を制御する（圧縮機Ｃ１の吐出量を制御する）制御部（２００）と、を備えていてもよい。

前記精製部は、
粗アルゴン塔、高純度精製アルゴン塔、熱交換器などをさらに有していてもよい。

（方法、ソフトウエアプログラム、記憶媒体の発明）
本発明の供給量調整方法は、以下のステップを含む。
（１）少なくとも１以上の供給先から取得されるプラント情報（運転しているか否かの情報である運転情報、前記少なくとも１以上の供給先へ送られる製品ガスの供給量（例えば、送られる製品ガスの流量の瞬時値（ＰＶ＿ｆ））および／または前記少なくとも１以上の供給先の固定値（例えば、供給先固有の使用予想値））に基づいて、前記少なくとも１以上の供給先で使用される総需要量（ＣＰＶ＿１）（例えば、顧客使用量、単位時間当たり流量）を算出する；
（２）前記総需要量（ＣＰＶ＿１）と、予め設定される流量設定値（ＳＶ＿１）（例えば、計画量平均値）とを比較し、第一圧力算出値（ＭＶ＿１）を設定する；
（３）予め設定されている供給先のガスホルダー基準圧力（ＳＶ＿ｇｈ、例えば、平均目標圧力値）、前記第一圧力算出値（ＭＶ＿１）、予め設定されているバックアップ基準圧力設定値（ＳＶ＿ｂｃ）、供給先のガスホルダーの圧力測定値であるガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ）に基づいて、バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）を設定する；
（４）予め設定されている供給先のガスホルダー基準圧力（ＳＶ＿ｇｈ）と前記第一圧力出力値（ＭＶ＿１）とを加算して得られる製造用圧力設定値（ＳＶ＿ａ）と、ガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ）とを比較し、少なくとも１以上の空気分離装置による製品ガスの製造量の増減を変更するように製造係数（ＭＶ＿ａ）を設定する。
前記供給量調整方法は、以下のステップをさらに含んでもよい。
（５）少なくとも１以上の空気分離装置および少なくとも１以上のバックアップ装置（例えば、液化酸素の貯留タンク、蒸発器など）から供給できる製品ガスの総供給演算量（例えば、総生産基準量、単位時間当たり流量、運転中の原料空気圧縮機の出力から演算して製品ガス発生能力を演算する）を取得するあるいは総供給演算量を演算する。
前記供給量調整方法は、以下のステップをされに含んでもよい。
（６）前記バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）に基づいて、前記バックアップ装置の出口弁あるいは前記バックアップ装置と前記供給先を繋ぐ配管に設けられる仕切弁あるいは制御弁に指令し、前記バックアップ装置からの製品ガスの供給の開始、供給量の増減、供給の停止を制御する；
（７）前記製造係数設定値（ＭＶ＿ａ）に基づいて、前記少なくとも１以上の空気分離装置による製品ガスの製造量を維持あるいは増減するように空気分離装置に指令する。

また、他の発明の情報処理装置は、
少なくとも１つのプロセッサーと、
前記プロセッサーで実行可能な命令を記憶するためのメモリと、を含み、
前記プロセッサーは、実行可能な命令を実行することにより上記供給量調整方法を実現する、情報処理装置である。
また、他の発明の供給量調整プログラムは、少なくとも１つのプロセッサーにより、上記供給量調整方法を実現するプログラムである。
また、他の発明のコンピュータ命令が記憶されているコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記コンピュータ命令がプロセッサーにより実行されることで、上記供給量調整方法のステップを実現するコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

（作用効果）
（１）オペレータの経験や勘に頼ることなく、精度よく需要を予測できるようになるため、酸素ガスの余剰製造による放出ロスを削減できる。
（２）不足時にバックアップ装置から液化酸素を供給して蒸発させて得られるバックアップガスの削減もできる。
（３）空気分離装置から自動的に酸素ガス発生量、及びバックアップ装置から液化酸素の蒸発供給を増減させることができ、再現性が向上することで信頼性が向上する。
（４）需要量（使用量）変動に対する供給量（製造量およびバックアップ供給量）の調整において、変動に即応できるように反応速度などを調整する事で、酸素ガス及び液化酸素ロスを低減できる（過去の最低値を維持する事ができる）。

実施形態１の空気分離装置および供給量調整装置を示す図である。 実施形態１の供給量調整装置の制御要素の一例を示す図である。 実施形態１の供給量調整装置の算出ステップの一例を示す図である。 実施形態１の供給量調整装置の算出ステップ（バックアップ供給の開始）の一例を示す図である。 実施形態１の供給量調整装置の算出ステップ（バックアップ供給の停止）の一例を示す図である。 実施形態１の供給量調整装置の算出ステップ（空気分離装置の製造量減少）の一例を示す図である。

以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお、以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。

（実施形態１）
実施形態１の空気分離装置１００について図１を用いて説明する。
原料空気（Ｆｅｅｄ Ａｉｒ）は、経路（配管）Ｌ１０上の濾過手段３０１、触媒塔３０２を通過し、空気中の異物、固形物が除去される。経路Ｌ１０に設けられた圧縮機Ｃ１で圧縮された圧縮原料空気は、第一冷凍機Ｒ１へ送られ、所定の温度に冷却される。冷却された圧縮原料空気は、予備精製部５０へ送られる。予備精製部５０は、例えば、二酸化炭素および／または水分を除去するための、第一吸着塔（不図示）と、第一吸着塔と並置される第二吸着塔（不図示）を備える。一方の吸着塔で吸着処理が実行され、他方の吸着塔で再生処理が実行され、吸着処理と再生処理が交互に実行される。第一吸着塔または第二吸着塔で予備精製処理された原料空気は、経路Ｌ１０を通じて下流の主熱交換器１へ導入される。
予備精製部５０から主熱交換機１まで間の経路Ｌ１０に、原料空気の流量（導入量）を測定する流量測定部Ｆ１が設けられ、流量測定部Ｆ１の流量のデータに基づいて、圧縮機Ｃ１のインレットガイドベーン（Ｖ１）で処理流量が調整される。この測定データは、制御部２００へ送られ、第二メモリ２０５に時系列データとして保存される。

（精製部の構成）
空気分離装置１００は、主熱交換器１と、主熱交換器１を通過した原料空気が配管Ｌ１０を介して導入される高圧塔２と、高圧塔２の塔頂部２３から導出される高圧塔精留物を凝縮する凝縮部（窒素凝縮器）３と、高圧塔２の塔底部２１から導出される酸素富化液が導入される低圧塔４とを備える。

高圧塔２は、主熱交換器１を通過した原料空気が導入される気相部と、酸素富化液が貯留される液相部とを有する塔底部２１と、塔底部２１の上方に設けられる精製部２２と、精製部２２の上方に設けられる塔頂部２３とを有する。
塔頂部２３は、塔頂部２３の圧力を測定する圧力測定部Ｐ１２が設けられている。高圧塔２の塔底部２１に、酸素富化液の液面高さを測定する液面レベル測定部２１１が設けられている。この測定データは、制御部２００へ送られ、第二メモリ２０５に時系列データとして保存される。
塔底部２１から導出される酸素富化液は、熱交換器Ｅ５で熱交換された後で、低圧塔４の精留部４２の中間段と同じまたは上下方向で近辺の精留段へ、配管Ｌ２１を介して導入される。配管Ｌ２１には制御弁Ｖ２が設けられており、液面レベル測定部２１１の測定データに応じて、制御弁Ｖ２が制御部２００で制御され、酸素富化液の導入量が調整される。
高圧塔２の塔頂部２３から経路（配管）Ｌ２３で導出される高圧塔精留物（還流液）は、主熱交換器１に送られる。
高圧塔２の精留部２２の上方段から導出されたガス（気液混合物）は、経路Ｌ２２を介して低圧塔４の塔頂部４３へ送られる。

凝縮器３は、低圧塔４の塔底部４１から導出された高酸素富化液（Ｏ_２）を貯留する液相部３１と、液相部３１を冷源として利用し、高圧塔２の塔頂部２３から導出される高圧塔精留物を冷却する冷却部３２と、液相部３１の上方の気相部３３とを有する。
冷却部３２で冷却された高圧塔精留物は、高圧塔２の塔頂部２３へ戻り精製部２２へ送られる。冷却部３２で熱交換に用いられた高酸素富化液（Ｏ_２）は、一部がガス状になり気相部３３から低圧塔４の精留部４２の下方へ配管Ｌ３３を介して送られる。
一方、液相部３１の高酸素富化液（Ｏ_２）は、配管Ｌ３１に設けられたポンプＰ１で昇圧されて、主熱交換器１へ送られガス化及び熱交換させた後で、プラント４００へ送られる。また、液相部３１の高酸素富化液（Ｏ _２ ）は、配管Ｌ１０２を介して、製品タンクｔ１へ送られる。高酸素富化液（Ｏ_２）は、製品タンクｔ１から導出されポンプＰ２で昇圧されてバックアップタンク１０１へ送られ、バックアップ用の酸素として使用される。高酸素富化液（Ｏ_２）の酸素濃度は、酸素富化液の酸素濃度よりも大きい。

低圧塔４は、高酸素富化液（Ｏ_２）を貯留する塔底部４１と、塔底部４１の上方に設けられる精製部４２と、精製部４２の上方に設けられる塔頂部４３とを有する。
塔頂部４３は、塔頂部４３の圧力を測定する圧力測定部Ｐ１４が設けられている。低圧塔４の塔底部４１に、高酸素富化液（Ｏ_２）の液面高さを測定する液面レベル測定部２１２が設けられている。測定データは制御部２００へ送られ、第二メモリ２０５に時系列データとして保存される。
塔頂部４３から導出された廃ガス（低圧塔頂部精留物）は、経路Ｌ１４を介して主熱交換器１へ送られ、その後、第一吸着塔または第二吸着塔の再生ガスとして使用される。また、塔頂部４３から導出された（圧塔頂部精留物は、経路Ｌ４４を介して、直接にまたは熱交換器Ｅ５で熱交換された後で、主熱交換器１へ送られる。塔底部４１の気相部から導出されたガスは、経路Ｌ３３へ合流し、主熱交換器１へ送られる。

経路Ｌ１４の予備精製部５０から主熱交換機１との間に、廃ガスを放出するベント５４が設けられている。

製品ガス供給ラインＬ３３は、凝縮部３の上部の気相部３３、および／または低圧塔４の精留部４２の下部または塔底部４１の上部（それらの間）から導出される製品ガス（高純度酸素ガス）を、主熱交換器１を通過させて熱交換させた後で、プラント４００へ供給する。
製品ガス供給ラインＬ３３は、製品ガス（高純度酸素ガス）の流量を計測する製品ガス流量計測部Ｆ１０３と、製品ガス流量計測部Ｆ１０３で計測された流量に基づいて製品ガスの供給量を制御する制御弁Ｖ１０３とが設けられている。この測定データは、供給量調整装置５００へ送られ、第一メモリ５０９に時系列データとして保存される。
バックアップ供給ラインＬ１０２は、バックアップタンク１０１から導出される高純度液化酸素を熱交換部Ｅ１０２で蒸発させ、高純度酸素ガスとして、プラント４００へ供給する。
バックアップ供給ラインＬ１０２は、高純度酸素ガスの流量を計測するバックアップガス流量計測部Ｆ１０２と、バックアップガス流量計測部Ｆ１０２で計測された流量に基づいてバクアップガスの供給量を制御する制御弁Ｖ１０２とが設けられている。この測定データは、供給量調整装置５００へ送られ、第一メモリ５０９に時系列データとして保存される。
プラント４００は、製品ガス供給ラインＬ３３とバックアップ供給ラインＬ１０２が合流してなる各需要先へ製品ガスを送るラインＬ４０１と、ラインＬ４０１に設けられるガスホルダー圧力を測定するガスホルダー圧力測定部Ｐ４０１と、を備えている。この測定データは、供給量調整装置５００へ送られ、第一メモリ５０９に時系列データとして保存される。
プラント４００は、需要先（使用先）となるＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが設けられている。

（供給量調整装置の構成）
図２に供給量調整装置５００の構成を示す。図３に供給量調整装置の算出ステップの一例を示す。
総生産基準量取得部５０１は、空気分離装置１００およびバックアップタンク１０１から供給できる高純度酸素ガスの総供給演算量（ＣＳＶ＿ｔａ）を取得する。本実施形態において、総供給演算量（ＣＳＶ＿ｔａ）は、例えば、総生産基準量、単位時間当たり流量、運転中の原料空気圧縮機Ｃ１の出力（あるいは流量測定部Ｆ１の流量）から演算係数（α）を乗算して得られる（製品ガス発生能力ともいう）。空気分離装置１００を運転する制御部が総供給演算量（ＣＳＶ＿ｔａ）を演算し、その結果を供給量調整装置５００が取得してもよく、供給量調整装置５００が総供給演算量（ＣＳＶ＿ｔａ）を演算してもよい。

総需要量算出部５０２は、供給先であるプラント４００から取得される運転しているか否かの情報である運転情報、プラント４００へ送られる製品ガスの供給量に基づいて、プラント４００で使用される総需要量（ＣＰＶ＿１）を算出する。総需要量（ＣＰＶ＿１）は、例えば、送られる製品ガスの流量の瞬時値（ＰＶ＿ｆ））および／または供給先のプラント４００の固定値（例えば、供給先固有の使用予想値；ＳＶ＿ｉ）から算出される。総需要量（ＣＰＶ＿１）は、顧客使用量（単位時間当たり流量）ともいう。
図３において、総需要量（ＣＰＶ＿１）は、供給先Ａ、Ｂ、Ｃの瞬時値（ＰＶ＿ｆ）と供給先Ｄの固定値（ＳＶ＿ｉ）を加算して得られる。

過不足情報設定部５０３は、総需要量（ＣＰＶ＿１）と、予め設定される流量設定値（ＳＶ＿１）（例えば、計画量平均値、過去実績平均値など）とを比較し、第一圧力算出値（ＭＶ＿１）を設定する。第一圧力算出値（ＭＶ＿１）は、例えば、流量設定値（ＳＶ＿１）より総需要量（ＣＰＶ＿１）が大きい場合に、所定範囲の正の圧力値（例えば、０．１００ＭＰａ～０．５００ＭＰａ）とし、流量設定値（ＳＶ＿１）より総需要量（ＣＰＶ＿１）が小さい場合に、場合に所定範囲の負の圧力値（例えば、－０．１００ＭＰａ～－０．５００ＭＰａ）が設定される。
第一圧力算出値（ＭＶ＿１）は、総需要量（ＣＰＶ＿１）の変動傾きに比例して値が設定されてもよく、単位時間当たりの傾き変動速度に比例して値が大きく設定されてもよい。第一圧力算出値（ＭＶ＿１）は、傾き変動速度が予め設定される閾値より大きい場合に、例えば、通常の設定よりも１．１～２．０倍に設定されてもよい。

バックアップ係数設定部５０４は、予め設定されている供給先のガスホルダー基準圧力（平均目標圧力値、例えば、２．４００ＭＰａ）と前記第一圧力算出値（ＭＶ＿１）とを加算し、第一演算値（ＣＰＶ＿２、２．７００ＭＰａ）を求める。次いで、バックアップ係数設定部５０４は、第一演算値（ＣＰＶ＿２、２．７００ＭＰａ）とバックアップタンク１０１から供給される製品ガスのバックアップ基準圧力設定値（ＳＶ＿ｂｃ、２．３５０ＭＰａ）とを比較し、所定範囲の第二圧力算出値（ＭＶ＿１１、例えば、－０．１００ＭＰａ～－０．５００ＭＰａ）を設定する。
第二圧力算出値（ＭＶ＿１１）は、例えば、第一演算値（ＣＰＶ＿２）がバックアップ基準圧力設定値（ＳＶ＿ｂｃ）よりも高い場合に、第二圧力算出値（ＭＶ＿１１）を高い値に設定し、第一演算値（ＣＰＶ＿２）がバックアップ基準圧力設定値（ＳＶ＿ｂｃ）よりも低い場合に低い値に設定される。
第二圧力算出値（ＭＶ＿１１）は、総需要量（ＣＰＶ＿１）の変動傾きに比例して値が設定されてもよく、さらに、単位時間当たりの傾き変動速度に比例して値が大きく設定されてもよい。第二圧力算出値（ＭＶ＿１１）は、傾き変動速度が予め設定される閾値より大きい場合に、例えば、通常の設定よりも１．１～２．０倍に設定されてもよい。
次いで、バックアップ係数設定部５０４は、バックアップ基準圧力設定値（ＳＶ＿ｂｃ、２．３５０ＭＰａ）と第二圧力算出値（ＭＶ＿１１、－０．１００ＭＰａ）とを加算してバックアップ開始圧力設定値（ＳＶ＿ｓｂｃ、２．２５０ＭＰａ）を算出する。ここで、バックアップ開始圧力設定値（ＳＶ＿ｓｂｃ）は、バックアップ基準圧力設定値（ＳＶ＿ｂｃ）よりも低い値に設定されることで、バックアップガスの供給開始タイミングを早くできる。
次いで、バックアップ係数設定部５０４は、バックアップ開始圧力設定値（ＳＶ＿ｓｂｃ、２．２５０ＭＰａ）とガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ、２．６５０ＭＰａ）とを比較し、バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ、０％～１００％）を設定する。
バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）は、例えば、バックアップ開始圧力設定値（ＳＶ＿ｓｂｃ、２．２５０ＭＰａ）がガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ、２．６５０ＭＰａ）より小さい場合に、０％に設定され、バックアップ開始圧力設定値（ＳＶ＿ｓｂｃ）がガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ）より大きい場合に、１～１００％に設定されてもよい。ここで、「０％」は、バックアップ供給が停止することを意味し、「１％～１００％」は、現時点で可能な供給最大率を１００％として「１～１００％」の割合に比例して供給することを意味する。
バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）は、高純度酸素ガスの製造量に対し使用量（需要）が所定倍数（例えば、１．５倍以上）で、かつガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ）の降下速度が速い（例えば、平均降下速度の１．５倍以上の降下速度）場合に、それ以外の場合よりも高い値に設定されてもよい。

製造係数設定部５０５は、予め設定されているプラント４００のガスホルダー基準圧力（ＳＶ＿ｇｈ、平均目標圧力値、例えば、２．４００ＭＰａ）と第一圧力出力値（ＭＶ＿１、０．３００ＭＰａ）とを加算し、製造用圧力設定値（ＳＶ＿ａ、２．７００ＭＰａ）を算出する。製造用圧力設定値（ＳＶ＿ａ、２．７００ＭＰａ）は、第一演算値（ＣＰＶ＿２）と同じであるため、第一演算値（ＣＰＶ＿２）をそのまま使用してもよい。
製造係数設定部５０５は、製造用圧力設定値（ＳＶ＿ａ）と、ガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ、２．６５０ＭＰａ）とを比較し、空気分離装置１００による製品ガスの製造量の増減を変更するように製造係数設定値（ＭＶ＿ａ、０％～１００％）を設定する。
製造係数設定値（ＭＶ＿ａ）は、例えば、ガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ、２．６５０ＭＰａ）が製造用圧力設定値（ＳＶ＿ａ、２．７００ＭＰａ）より小さい場合に、１００％に設定され、ガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ）が製造用圧力設定値（ＳＶ＿ａ）より大きい場合に、０～９９％に設定されてもよい。ここで、「１００％」は、空気分離装置の現時点の製造量を維持することを意味し、「１％～９９％」は、現時点の製造量を１００％として「１～９９％」に製造量を減らすことを意味する。
製造係数設定値（ＭＶ＿ａ）は、高純度酸素ガスの製造量に対し使用量（需要）が所定倍数（例えば、１．５倍以上）で、かつガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ）の降下速度が速い（例えば、平均降下速度の１．５倍以上の降下速度）場合に、それ以外の場合よりも高い値に設定されてもよい。

第一制御指令部５０６は、バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）に基づいて、バックアップタンク１０１による高純度酸素ガスの供給の開始、供給量の増減、供給の停止を制御する。
第一制御指令部５０６は、バックアップタンク１０１の出口弁（不図示）、およびバックアップタンク１０１とプラント４００を繋ぐバックアップ供給ラインＬ１０１に設けられる制御弁Ｖ１０２に指令する。第一制御指令部５０６は、熱交換部Ｅ１０２を駆動させる。第一制御指令部５０６は、バックアップガス流量計測部Ｆ１０２で測定されたデータに基づいて、制御弁Ｖ１０２に指令し流量を制御してもよい。
バックアップタンク１０１から高純度液化酸素が取り出され、熱交換部Ｅ１０２で蒸発し、高圧高純度酸素ガスとなり、製品ガス配管Ｌ３３に合流してプラント４００へ供給される。
図３の説明においては、バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）は「０％」であるため、第一制御指令部５０６は、バックアップの供給は停止した状態を維持する。

第二制御指令部５０７は、製造係数設定値（ＭＶ＿ａ）に基づいて、空気分離装置１００による製品ガスの製造量を維持あるいは増減するように空気分離装置１００に指令する。第二制御指令部５０７は、空気分離装置１００の制御部２００へ指令をしてもよい。
図３の説明においては、製造係数設定値（ＭＶ＿ａ）は「１００％」であるため、第二制御指令部５０７は、現在の製造量を維持するように指令する。

次に、図３を出発点として、需要が増加した場合の一例を図４に示す。
図４において、ガスホルダー圧力測定部Ｐ４０１で測定されたガスホルダー圧力側手値（ＰＶ＿ｇｈ）が、「２．６５０」から「２．２００」Ｍｐａに減少している。この変動により、ガスホルダー圧力側手値（ＰＶ＿ｇｈ）がバックアップ開始圧力設定値（ＳＶ＿ｓｂｃ、２．２５０ＭＰａ）より低くなったので、バックアップガスを供給する必要があり、バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）が１００％に設定される。バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）は「１００％」になったので、第一制御指令部５０６は、バックアップの供給を開始するように各制御要素に指令をする。
一方、ガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ、２．２００ＭＰａ）が製造用圧力設定値（ＳＶ＿ａ、２．７００ＭＰａ）より小さく、製造係数設定値（ＭＶ＿ａ）は「１００％」のままであるため、第二制御指令部５０７は、現在の製造量を維持するように指令する。

次に、図４を出発点として、需要が減少した場合の一例を図５（バックアップガス供給停止）に示す。
図５において、供給先Ｄが「運転中」から「停止」に変動したことにより、総需要量（ＣＰＶ＿１）が「３０００」に減少している。そして、第一圧力算出値（ＭＶ＿１）は、流量設定値（ＳＶ＿１）より総需要量（ＣＰＶ＿１）が大幅に小さくなったことで「－０．１００」に設定される。そして、第一演算値（ＣＰＶ＿２）が「２．３００」となり、これにより第二圧力算出値（ＭＶ＿１１）が「－０．１００」から「－０．４００」に変更され、バックアップ開始圧力設定値（ＳＶ＿ｓｂｃ）が「２．２５０」から「１．９５０」に変更される。そして、ガスホルダー圧力側手値（ＰＶ＿ｇｈ）がバックアップ開始圧力設定値（ＳＶ＿ｓｂｃ）より大きくなったので、バックアップガスの供給の必要性がなくなり、バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）が「０％」に設定される。第一制御指令部５０６は、バックアップの供給を停止するように各制御要素に指令をする。
一方、ガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ、２．２００ＭＰａ）が製造用圧力設定値（ＳＶ＿ａ、２．３００ＭＰａ）より小さく、製造係数設定値（ＭＶ＿ａ）は「１００％」のままであるため、第二制御指令部５０７は、現在の製造量を維持するように指令する。

次に、図５を出発点として、需要がさらに減少した場合の一例を図６（製造量の減）に示す。
図６において、ガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ）が「２．２００」から「２．５００」に増加した。ガスホルダー圧力側手値（ＰＶ＿ｇｈ）がバックアップ開始圧力設定値（ＳＶ＿ｓｂｃ）より大きいままなので、バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）は「０％」のままである。
一方、ガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ、２．５００ＭＰａ）が製造用圧力設定値（ＳＶ＿ａ、２．３００ＭＰａ）より大きくなったので、製造係数設定値（ＭＶ＿ａ）が「１００％」から「５０％」に変更される。第二制御指令部５０７は、現在の製造量（総供給演算量ＣＳＶ＿ｔａ）に製造係数設定値（ＭＶ＿ａ、５０％）を乗算して目標総供給演算量（ＭＶ＿ｔａ）を算出し、目標総供給演算量（ＭＶ＿ｔａ）になるように、空気分離装置１００に指令する。

（制御部の構成）
制御部２００の構成を示す。制御部２００は、製品ガス（高純度酸素ガス）の製造量を増減させる場合に、原料空気の供給量（導入量）を制御する。制御部２００は、第一、第二制御指令部５０６、５０７から指令を受けて、空気分離装置１００を制御できる。
例えば、制御部２００は、圧縮機Ｃ１の吐出弁の開度を制御して圧縮機Ｃ１からの吐出量を制御することで、製品ガスの製造量を制御できる。吐出量は、流量測定部Ｆ１でモニターできる。
制御部２００は、圧力設定部２０１、液面設定部２０２、圧力調整部２８０、導出量制御部２９０を有する。
圧力設定部２０１は、高圧塔２へ供給される原料空気の導入量を測定する流量測定部Ｆ１の測定データに応じて、低圧塔４の塔頂部４３の圧力設定値を決定する。圧力調整部２８０は、圧力測定部Ｐ１４で測定される圧力データが、この圧力設定値になるように、低圧塔４の塔頂部４３から導出される廃ガスを大気放出する放出量をベント５４で制御することで、低圧塔４の塔頂部４３の圧力を調整する。
液面設定部２０２は、流量測定部Ｆ１の測定データに応じて、高圧塔２の塔底部２１に貯留される酸素富化液の液面設定値（上限から下限値範囲）を決定する。導出量制御部２９０は、制御弁Ｖ２の開度を制御することで、液面レベル測定部２１１の測定データがこの液面設定値になるように、高圧塔２の塔底部２１から低圧塔４の精留部４２へ送られる酸素富化液の導出量を調整する。

（別実施形態）
本実施形態１の供給量調整装置では、高純度酸素ガスについて説明したが、これに制限されず、高純度窒素ガス、アルゴンガスでも同様に供給量を調整できる

１ 主熱交換器
２ 高圧塔
２１ 塔底部
２２ 精留部
２３ 塔頂部
３ 凝縮器
４ 低圧塔
４１ 塔底部
４２ 精留部
４４ 塔頂部
１００ 空気分離装置
１０１ バックアップタンク
４００ プラント
５００ 供給量調整装置
５０１ 総生産基準量取得部
５０２ 総需要量算出部
５０３ 過不足情報設定部
５０４ バックアップ係数設定部
５０５ 製造係数設定部
５０６ 第一制御指令部
５０７ 第二制御指令部
Ｃ１ 圧縮機
Ｐ４０１ ガスホルダー圧力測定部

Claims (6)

1. 少なくとも１以上の供給先から取得されるプラント情報に基づいて、前記少なくとも１
   以上の供給先で使用される総需要量（ＣＰＶ＿１）を算出する総需要量算出部と、
   前記総需要量（ＣＰＶ＿１）と、予め設定される流量設定値（ＳＶ＿１）とを比較し、
   第一圧力算出値（ＭＶ＿１）を設定する過不足情報設定部と、
   予め設定されている供給先のガスホルダー基準圧力（ＳＶ＿ｇｈ）および前記第一圧力算出値（ＭＶ＿１）を加算して得られる第一演算値（ＣＰＶ＿２）と予め設定されているバックアップ基準圧力設定値（ＳＶ＿ｂｃ）とを比較して所定範囲に設定された第二圧力算出値（ＭＶ＿１１）と、前記バックアップ基準圧力設定値（ＳＶ＿ｂｃ）とを加算して得られるバックアップ開始圧力設定値（ＳＶ＿ｓｂｃ）と供給先のガスホルダーの圧力測定値であるガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ）とを比較して、バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）を設定するバックアップ係数設定部と、
   予め設定されている供給先のガスホルダー基準圧力（ＳＶ＿ｇｈ）と前記第一圧力出力
   値（ＭＶ＿１）とを加算して得られる製造用圧力設定値（ＳＶ＿ａ）と、ガスホルダー圧
   力測定値（ＰＶ＿ｇｈ）とを比較し、少なくとも１以上の空気分離装置による製品ガスの
   製造量の増減を変更するように製造係数（ＭＶ＿ａ）を設定する製造係数設定部と、
   前記バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）に基づいて、バックアップ装置からの製品
   ガスの供給の開始、供給量の増減、供給の停止を制御する第一制御指令部と、
   前記製造係数設定値（ＭＶ＿ａ）に基づいて、前記少なくとも１以上の空気分離装置に
   よる製品ガスの製造量を維持あるいは増減するように空気分離装置に指令する第二制御指
   令部と、を備える供給量調整装置。
2. 請求項１に記載の供給量調整装置を備える空気分離装置。
3. 以下のステップを含む、供給量調整方法。
   （１）少なくとも１以上の供給先から取得されるプラント情報に基づいて、前記少なくと
   も１以上の供給先で使用される総需要量（ＣＰＶ＿１）を算出する；
   （２）前記総需要量（ＣＰＶ＿１）と、予め設定される流量設定値（ＳＶ＿１）とを比較
   し、第一圧力算出値（ＭＶ＿１）を設定する；
   （３）予め設定されている供給先のガスホルダー基準圧力（ＳＶ＿ｇｈ）および前記第一圧力算出値（ＭＶ＿１）を加算して得られる第一演算値（ＣＰＶ＿２）と予め設定されているバックアップ基準圧力設定値（ＳＶ＿ｂｃ）とを比較して第二圧力算出値（ＭＶ＿１１）を所定範囲に設定する；
   （４）前記第二圧力算出値（ＭＶ＿１１）と前記バックアップ基準圧力設定値（ＳＶ＿ｂｃ）とを加算してバックアップ開始圧力設定値（ＳＶ＿ｓｂｃ）を設定する；
   （５）前記バックアップ開始圧力設定値（ＳＶ＿ｓｂｃ）と供給先のガスホルダーの圧力測定値であるガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ）とを比較しバックアップ装置からの製品ガスの供給量の増減を変更するバックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）を設定する；
   （６）前記供給先のガスホルダー基準圧力（ＳＶ＿ｇｈ）と前記第一圧力出力値（ＭＶ＿１）とを加算して得られる製造用圧力設定値（ＳＶ＿ａ）と、ガスホルダー圧力測定値（ＰＶ＿ｇｈ）とを比較し、少なくとも１以上の空気分離装置による製品ガスの製造量の増減を変更するように製造係数（ＭＶ＿ａ）を設定する。
4. 以下のステップをさらに含む、請求項３に記載の供給量調整方法。
   （７）少なくとも１以上の空気分離装置および少なくとも１以上のバックアップ装置から
   供給できる製品ガスの総供給演算量を取得するあるいは総供給演算量を演算する；
   （８）前記バックアップ係数設定値（ＭＶ＿ｂｃ）に基づいて、前記バックアップ装置の
   出口弁あるいは前記バックアップ装置と前記供給先を繋ぐ配管に設けられる仕切弁あるい
   は制御弁に指令し、前記バックアップ装置からの製品ガスの供給の開始、供給量の増減、
   供給の停止を制御する；
   （９）前記製造係数設定値（ＭＶ＿ａ）に基づいて、前記少なくとも１以上の空気分離装
   置による製品ガスの製造量を維持あるいは増減するように空気分離装置に指令する。
5. 少なくとも１つのプロセッサーと、前記プロセッサーで実行可能な命令を記憶するためのメモリと、を含み、
   前記プロセッサーは、実行可能な命令を実行することにより、請求項３または４に記載
   の供給量調整方法を実現する、情報処理装置。
6. 少なくとも１つのプロセッサーにより、請求項３または４に記載の供給量調整方法を実
   現するプログラム。
   

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