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JP2005114349A - 空気分離ユニットでのアルゴン回収を最適化するための、方法およびシステム - Google Patents

空気分離ユニットでのアルゴン回収を最適化するための、方法およびシステム Download PDF

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JP2005114349A JP2004292398A JP2004292398A JP2005114349A JP 2005114349 A JP2005114349 A JP 2005114349A JP 2004292398 A JP2004292398 A JP 2004292398A JP 2004292398 A JP2004292398 A JP 2004292398A JP 2005114349 A JP2005114349 A JP 2005114349A
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Abstract

【課題】アルゴンの回収を最適化する空気分離システムを提供する。
【解決手段】アルゴンの回収を最適化する低温空気分離システムは、空気取り込み口１４０、高圧蒸留塔１２０、低圧蒸留塔１２２、粗製アルゴン塔１２４、および粗製アルゴン流の窒素濃度が任意の値を超えることを防ぎながら未精製アルゴン流の組成をその流れの酸素濃度を減少させるために自動的に制御するコントローラ１９９を含み、前記コントローラは前記粗製アルゴン流の組成を前記粗製アルゴン流の酸素濃度が選択された値に達するまで制御するが、前記コントローラは多変数予測コントローラを含んでよい空気分離システム。
【選択図】図１

Description

本発明はアルゴンの回収を空気分離ユニットで最適化するための方法およびシステムに関する。
低温空気分離ユニット（ＡＳＵｓ）は酸素、窒素およびアルゴンの気体を、空気の冷却、液化および蒸留により製造するために使用されている。基本的なシステムでは、空気は高圧および低圧の低温蒸留塔を使用して加圧および分離される。高圧塔において、窒素は空気から分離され、酸素リッチの液体をその底部に、かつ窒素リッチの液体および蒸気をその上部に生成する。これらの生成物は抽出され、かついくらかは別々に低圧塔に供給される。アルゴン、窒素および酸素の間の相対的な揮発性の違いにより、実質的に純粋な気体窒素は低圧塔の上部付近に生じ、実質的に純粋な液体酸素はその塔の底部付近に生じ、かつアルゴンリッチの酸素ガスはその塔の中心に向けて生じる。中央の、未精製アルゴンと呼ばれる、アルゴンリッチのフラクションは低圧塔から得られ、かつ流れを経由し補助的に粗製アルゴン塔に供給される。未精製アルゴン流は、それから凝縮されるために低圧塔に送り返される酸素リッチの還流に、および生成物として送られるかまたはさらなる精製を受けるかのどちらも可能である粗製アルゴンに精留される。
未精製アルゴン流は、酸素を含有することに加えて、典型的に少量の窒素を含む。窒素の存在はアルゴンを回収するときに様々な処理関心を生む。回収されるアルゴンの量を最大にするために、低圧塔から抽出される未精製アルゴンの量を最大にし、未精製アルゴン流から抽出される酸素の量を最小にすることが必要である。しかし、低圧塔から得られる未精製アルゴンが増えると、低圧塔から得られ、かつ粗製アルゴン塔に送られる窒素の量もまた増加する。もし窒素の量が多くなり過ぎる場合には、粗製アルゴン塔の上部の窒素圧は、アルゴン凝縮器の熱移動能力に対する有害効力を有し、塔の上部でのガスの流通に消極的な作用を及ぼすであろう。特に、粗製アルゴン塔での窒素濃度が閾値を過ぎる場合、ガス流れは塔内で持ち上げる液体を支えることに不十分になる。液体は粗製アルゴン塔に落下し、かつ低圧塔に戻る。これは粗製アルゴン塔に「ダンピング」するというように知られている。ダンピングの影響はアルゴン回収の損失だけでなく、酸素および窒素の生成物純度を汚染する低圧塔への十分な量の液体の導入を含む。ダンピングは、それから、高いアルゴン回収速度での操作の高価な経済的なペナルティーである。ダンピングを避けるために、プラントはアルゴンをプラントにとっての最大回収速度よりも極めて低い速度で意図的に回収する。アルゴンは空気分離生成物の貴重な副生成物である；従って、アルゴン塔生成物流れの削減は経済的に望まれない。加えて、アルゴンの回収をプラントの形態にかかわらず（すなわち、空気分離ユニットが製造を試行している生成物にかかわらず）最大にすることが望ましい。
異なる手法の変形は、ダンピングのリスクを最小にする一方、空気分離システムでのアルゴンの回収を最大にすることを試みる技術で知られている。例えば、Allamらによるの米国特許４，８４２，６２５は低温空気分離方法を記載しており、ここでアルゴン塔への供給ガスの圧力は制御バルブにより減少され、かつアルゴン塔はそれの最低である可能な圧力で操作され、頭上の凝縮器と頭上の凝縮器から低圧塔への粗製酸素蒸気の自由な戻りとの間の最小温度差と矛盾が無い。
Howardらによる米国特許５，３１３，８００および５，４４８，８９３はアルゴンの回収を最大にするための方法を記載しており、ここで組成測定は精留の１つまたはそれ以上の前もって選ばれたステージでのプロセス変量のモードであり、それらはプラントのプロセス変量に対する高感度を示すように同定されている。それからアルゴン供給物の全体的な窒素濃度は測定からの擬似数学的相関により見積もられる。
また、Howardらによる米国特許５，４６９，７１０は、アルゴンの回収を改良するための低温空気分離システムを記載しており、ここでアルゴン塔上部凝縮器からの蒸気は冷却を生じさせるためにターボ−膨張し、かつ低圧塔にそれから渡る。
Al-Chalabiらによる米国特許４，７８４，６７７は空気を酸素、アルゴン、および窒素生成物を得るために分離する方法を制御し、かつ粗製アルゴンを生成する塔への供給流の組成を制御するための方法および装置を記載する。供給流の窒素含有量はリアルタイムで直接分析され、かつ前もって決められた範囲内で維持される。分析の結果はそれから、例えば還流または生成物回収速度を調節することにより、処理の操作を制御するために使用される。
上述のシステムのそれぞれはある効果および優位性を供するが、ダンピングの機会を最小化しつつアルゴンの回収を最適化する粗製アルゴン塔を含む空気分離システムを供する必要がまだ存在する。
従って、総合空気分離およびシステムの作動中アルゴン回収を最適化する処理制御システムを供することが本発明の課題である。
多変数予測コントローラ（ＭＶＰＣ）をシステム条件を調節するために使用することは本発明のもう１つの課題である。
擬似操作変数を未精製アルゴン純度（「バブル」）の上限および下限を粗製アルゴン流の窒素がそれの制御可能な最大値に到達するまで漸次押し下げるために使用する、ＭＶＰＣを含むアルゴン生成空気分離システムを供することは本発明のさらに他の課題である。
任意のＡＳＵ操作形態での最大のアルゴン回収を、未精製アルゴン流のアルゴン純度をその流れの窒素（Ｎ２）の量が制御可能な最大値になるまで最小にし、かつ粗製アルゴン流の流れをその流れの酸素（Ｏ２）含有率がその制御可能な最大値になるまで最大にすることで達成するＭＶＰＣを含む空気分離システムを供することは本発明のさらに他の課題である。
前述の課題は別個および／または組み合わせて達成され、かつ本発明は二つまたはそれ以上の課題が組み合わせられて要求するものと解釈されることは、ここに付随される請求項で特に要求されない限り意図されない。
本発明によると、空気分離システムは低圧塔、高圧、粗製アルゴン塔、および、同時に（１）低圧塔から得られた未精製アルゴン流のアルゴン純度を粗製アルゴン塔にある粗製アルゴン流を測定した粗製アルゴン流の窒素（Ｎ２）の量が制御可能な最大値になるまで最小にし、かつ（２）粗製アルゴン塔から得られる粗製アルゴン流の流れを粗製アルゴン流の酸素（Ｏ２）含有量が制御可能な最大値になるまで最大にさせる多変数予測コントローラを含む。本発明の上述およびさらに他の課題、特徴、および有利性は、それについての特別な実施の以下の詳細な記載により、特に様々な図での類似の参照番号は類似の構成部材を示すために使用されるところの付随する図面と関連して考慮に入れられたとき、明らかになるであろう。
空気分離ユニット（ＡＳＵ）を含む典型的なシステムは、ここで参照によりその全てにおいて関連付けられる、米国特許６，６２２，５２１に開示されている。図１を参照すると、ＡＳＵは大気空気がプラントに空気入力サブシステムを経由して取り入れられるように配置され得る。空気入力サブシステム１１０はガイド翼１４１を有する入口１４０、フィルター１４２、および空気コンプレッサ、乾燥機、および冷却器のような構成部材を含んだ処理装置１４４を含んでよい。乾燥機は、１つまたは複数のモレキュラーシーブス、吸収ベッド、乾燥剤、および前端逆転交換器をさらに含み得る。例示的実施において、乾燥機はその空気分離ユニット内の他の構成部材からの排気窒素の流れを使用する。冷却器は、さらに、高効率の主たる熱交換器を具備してよい。冷却、乾燥高圧空気の処理された流れ１４６は高圧の、低温蒸留塔１２０に向けられる。高圧塔の構成物は制限されず、かつ本技術分野で従来知られているもの（例えば、トレーおよび閉鎖的な塔）でよい。例示的実施では、空気は約−２７４°Ｆの温度で高圧塔１２０に入る。
ＡＳＵは低圧の、低温蒸留塔１２２をまた含む。低圧塔の構成物は限定されず、かつ本技術分野で従来知られているもの（例えば、トレーおよび閉鎖的な塔）でよい。高圧および低圧塔は１つの装置内に収容されて良く、主たる凝縮器１８２を共有する。択一的に、塔１２０、１２２は分離装置であり得る。低圧塔１２２は典型的に４−１５ｐｓｉの圧力で作動するが、より高いまたはより低い圧力もまた可能である。高圧塔１２０（「中間圧力」塔しても知られている）は低圧塔の作動圧力のおよそ７〜８倍で作動するが、より高いまたはより低い圧力は使用されることができる。
高圧塔１２０において、窒素は、冷却された高圧空気から、窒素リッチの蒸気が凝縮器１８２に凝縮しながら、分離される。凝縮した窒素リッチの蒸気はトラフ１８４のような収集装置を使用して収集される。凝縮した窒素を主に含む流れ１６４（ＬＩＮ還流、または「純粋」または「低品質」の窒素還流と呼ばれる）は高圧塔１２０から得られ、かつ低圧塔１２２用の供給物１６８となる。バルブ１２６は低圧塔１２２へのＬＩＮ還流１６８の流速を制御する。加えて、中間圧力の気体窒素１７７（「ＭＰ ＧＡＮ」）は高圧塔から得ることができ得る。
高圧塔１２０の底部は酸素リッチの液体（「リッチリキッド」と呼ばれる）を収集する。典型的に、その塔の底部に収集されたリッチリキッドは約４０％酸素を含む。このリッチリキッドは流し出され、かつ様々な目的のために使用され得る。図１に示されるように、リッチリキッドの流れ１４８は高圧塔１２０から得られ、かつ低圧塔１２２および粗製アルゴン蒸留塔１２４の両方のための供給物として使用される。リッチリキッドはまた高圧塔から得られ、かつ、図示してないが、他のＡＳＵ構成部材の供給物としてまたは生成物としてのいずれかにも使用され得る。
低圧塔１２２への供給物は、高圧塔１２０からのリッチリキッド供給物１５０、高圧塔１２０からのＬＩＮ還流供給物１６８、粗製アルゴン塔からの気化した酸素リッチリキッド還流１５６、および酸素リッチリキッドリターン供給物１５１を含む。加えて、補助的窒素リッチ流１１４（「ＬＩＮアシスト」）もまた低圧塔１２２に補助的タンク液化器（図示しない）のようなほかのソースから供され得る。
酸素、窒素およびアルゴンの相対的な揮発性の違いにより、低圧塔はリッチリキッド１５０、ＬＩＮ１６８およびリッチリキッドリターン１５１をそれら別個の構成部材に分離する。特に、低圧塔１２２の底部はＡＳＵからのＬＯＸ出力流１７８として排出され得る純粋な液体酸素（ＬＯＸ）を収容する。やがて上述のＬＯＸは気体酸素（ＧＯＸ）１７６になり、それは排出され、かつＧＯＸ生成物として生成物出力１０４を経由して収集されるか、または大気にＧＯＸ排気口１０８を経由して排気される。バルブ１１２および１８８はＧＯＸ生成物流およびＧＯＸ排気流の流れをそれぞれ制御する。低圧塔１２２の上部は「純粋な」気体窒素（「低圧窒素」または「ＬＰ ＧＡＮ」と呼ばれる）を収容し、それは塔から窒素リッチ生成物流１７２として排出され得る。加えて、排気窒素流１７４は低圧塔１２２から排出され得る。
上述に記載したように、高圧塔１２０から得られた少量のリッチリキッド１４８は供給物１５０として低圧塔１２２に送達される。加えて、少量のリッチリキッドは供給物１５２として粗製アルゴン蒸留塔１２４に送達される。粗製アルゴン塔の構成物は限定されず、かつ本技術分野において従来知られるものからなり得る。例。塔はトレー、密封塔などを含んでよい。加えて、塔は低温またはデオキソ（deoxo）の塔でよい。リッチリキッドと共に、酸素、アルゴンおよび少量の窒素を含む流れ１９０（「アルゴンリッチ酸素流」または「未精製アルゴン流」と呼ばれる）は低圧塔１２２から得られ、かつ還流として粗製アルゴン塔１２４に供給される。粗製アルゴン塔は、市場向きの液体アルゴンまたはさらに純化される粗製アルゴンを生成するために、いくらかの残留する窒素をパージするのと同様に、酸素をアルゴンから洗浄する。粗製アルゴン塔は、低圧塔にそれから供給され得る主に酸素リッチリキッド還流１５４を含む流れとして粗製アルゴン塔から得られる酸素を凝縮させる凝縮器を含む。粗製アルゴン塔はまたアルゴンリッチ流１９６（「粗製アルゴン流」）を生成物として生成し、それは未精製アルゴン流よりもアルゴンの大きな割合を有する。粗製アルゴン流の組成は酸素組成分析器（Ａｌ）１９５および窒素組成分析器（Ａｌ）１９７を使用して測定され得る。アルゴンの量はそれからこれらの値から推定されてよい；択一的に、アルゴン組成分析器が使用されて良い。バルブ１９８は粗製アルゴン流１９６の流れを制御する。バルブは、同様に、コントローラ１９９（例えばおよびＦＩＣコントローラ）で制御される。粗製アルゴン流を制御することは粗製アルゴン生成物の全体的な純度を制御し得る。一般的に、粗製アルゴン流を増加させることは粗製アルゴン生成物に存在する酸素の量を増加させる。従って、粗製アルゴン生成物を「純アルゴン」塔（図示しない）のようなその他の処理装置を使用してさらに処理することは必要であり得る。アルゴン生成物の最終純度はプラントの能力、産業基準、顧客仕様などに基づく任意の所望のレベルに調節されてよい。
本技術の熟練者に明らかにされるであろうから、空気分離ユニットの多くの異なる配置は形成されて良く、より多数またはより少数のタイプの生成物を生成する。例えば、システムはアルゴン、窒素および酸素のＡＳＵを通る様々な点での含有率（例えば体積比率）を決定する組成分析器も含んでよい。さらに、加えて、付随的な流れは高圧および低圧塔のどちらかまたは両方に入ってよい。
空気分離ユニットは、フィールドコントローラ、制御コントローラ、アドバンスド処理コントローラ、遠方レベルコントローラ、オペレーションコントロールセンター、モニターシステム、および分散コントロールシステムを制限なしに含む、本技術分野にて知られているコントロール要素の階層により制御される。ＡＳＵ内での活性は、バルブ、ポンプ、コンプレッサ、ガイド翼、および他のデバイスのような多数のフィールドデバイスにより直接制御される。フィールドデバイスは、同様に、比例−集積−微分（ＰＩＤ）コントローラ、ＦＩＣコントローラ、ＬＩＣコントローラ、デッドバンドコントローラ、ギャップコントローラ、モデルフリー適応（ＭＦＡ）コントローラ、またはハンドインディケータコントローラ（ＨＩＣｓ）のような制御コントローラで制御される。それらのコントローラの設定値は手動で、またはその他（例えば高レベル）コントローラのいずれか、またはその両方で入力されてよい。
制御コントローラはＡＳＵプラントのフィールド装置を遠隔またはアドバンスド処理コントローラによって供された設定値に基づく高速制御アルゴリズム（具体的には２分の１未満）を使用して調節する。図１を参照すると、コントローラ１３０（例えばＰＩＤコントローラ）は高圧塔１２０への空気の流れ１４６を調節するために、空気取り入れサブシステム１１０のガイド翼を制御するために使用される。加えて、コントローラ１３４（例えばＦＩＣコントローラ）は低圧塔１２２へのＬＩＮ流１６８の流速を調節するバルブ１２６を制御するために使用される。さらに、コントローラ１３２（例えばＬＩＣコントローラ）は、リッチリキッド流１５０の低圧蒸留塔１２２への流速を調節するバルブ１６２を制御するために使用される。コントローラ１３８（例えばＬＩＣコントローラ）もまた、高圧塔１２０から粗製アルゴン塔１２４へのリッチリキッドの流速を調節するために使用される。コントローラ１３６（例えばＦＩＣコントローラ）は、粗製アルゴン塔１２４から低圧塔１２２への気化した酸素リッチ還流１５６の流速を調節するバルブ１２８を制御するために使用される。加えて、コントローラ１０２、１０６（例えばＦＩＣコントローラ）はＧＯＸ生成物バルブ１１２およびＧＯＸ排気バルブ１８８をそれぞれ制御するために使用される。最後に、コントローラ１９９は粗製アルゴン塔１２４からの粗製アルゴン流の流れを制御するバルブ１９８を制御する。
アドバンスド処理コントローラ１３１はこれらの制御コントローラの各々を操作する。具体的には、フィールドデバイス、制御コントローラ、およびアドバンスド処理コントローラは、空気分離ユニットのパラメータをモニタし、かつ制御することに使用されるより大きな処理制御システムの一部である。例示的な処理制御システムは、ここでその全体における参照により関連付けられる公開特許願書米国２００２／００１７１１３にて開示されている。
制御要素の適切な操作を通して、空気分離ユニットは、生成物の品質を特別なレベルで維持し、生成物の収率を最適化し、処理を安定化し（例えば、処理条件を処理および装置の制約限界内でＡＳＵ作動を維持し、装置が新しい供給物または生成目的物に対して立ち上げられたときに瞬間的な妨害を最小限にするために調節する）、かつある電力消費量に対して供給スループットを最大にさせるために設計された方法で、操作される。
上で記載されたように、アルゴンの回収の最適化はある難点を示す。アルゴンの回収を最大にするために、未精製アルゴン流は最適化され、かつその酸素含有率は最小化されなくてはならない。しかし、未精製アルゴン流の酸素含有率を減少させながら未精製アルゴン流を増加させることはその流れの窒素濃度の明らかな増加を生み、かつ結果的に、粗製アルゴン塔に送達される窒素量の増加を生む。これは塔のダンピングの危険を増加させる。
さらに、未精製アルゴン流のアルゴン量の増加は粗製アルゴン塔１２４から抜ける粗製アルゴン流１９６の回復可能な量の増加を生む。従って、生成物としてより多くの粗製アルゴンを得るために、塔から抜ける粗製アルゴン流１９６の流れを増加させることが必要である。粗製アルゴン流の流れの増加はそこの酸素量を増加させる。この方法では、粗製アルゴン流の流れを制御することはＡＳＵを最終生成物に求められる純度のガイドラインを叶えることを可能にする。
この知識をもって、アルゴンの回収をＡＳＵを含むシステムで最大にすることを達成させるために、同時に粗製アルゴン流の窒素濃度が制御可能な最大（すなわち閾）値を超えることを妨ぎながら、未精製アルゴン流の濃度はその未精製アルゴン流の酸素濃度（「未精製アルゴン純度」または「バブル純度」と言われる）を減少させることで最大にさせられるべきであるということが決定されている。加えて、粗製アルゴン塔から発生する粗製アルゴン流の流れは粗製アルゴン流の酸素濃度がそれ自身の制御可能な最大値（すなわち、産業基準により決定されるものとしての粗製アルゴン流生成物に用いられる最大の酸素濃度値）になるまで最大にされるべきである。ＡＳＵシステム内のそれぞれの構成要素（アルゴン、酸素および窒素）の濃度は典型的に百分率体積が測定される；しかし、他の従来の測定法も使用され得る。
未精製アルゴンおよび粗製アルゴンの流れに対する組成制御パラメータは、上で記載したように、それぞれ連続的に、操作変数を調節し、処理の制約をモニタし、それに留意し、かつ測定された処理妨害の効果を取り入れることによりシステムの設定値を自動的に規定し、制御するために集積マトリックス手法を用いるシステム内でコントローラを集積させることで、自動的に本発明のシステムで達成される。特に、多変数予測コントローラ（ＭＶＰＣ）は、制約変数の応答を予測し、かつ遷移および定常の状態偏差を最小化するために計算される方法で操作変数を移動させるために動的応答モデルを使用することに供される。ＭＶＰＣはコントローラ１３１と統合されることができ、または択一的に以下に記載するようなシステム操作を制御するために、上に記載した１つまたは複数の他のコントローラと同様にコントローラ１３１と関連する分離コントローラであり得る。
多変数予測コントローラ（ＭＶＰＣ）は、制御コントローラへの出力を直接処理するよりはむしろ、設定値またはターゲットに書き込むアドバンスド処理コントローラである。ＭＶＰＣはさらに制約変数と操作変数の間の関係を同定し、かつそれから同定した関係を使用する処理を最適化する。制約変数は依存変数であり、その目的範囲外のその偏差は最小化される。操作変数は、制約変数に作用する設定値の変化を定義する、操作またはコンピュータで調節された変数である。操作変数は、あるコントロールパラメータに対する高いまたは低い限界だけでなく、それの変化速度をも指定する。さらに、ＭＶＰＣは反復的な処理妨害（例えば、温度変化およびシステム不調のような、内部または外部変動により引き起こされるもの）を障害変数と制御変数の間の関係を同定することで説明する。処理妨害に対する応答は独立操作変数（供給速度および還流速度のような操作変数）を乱すことで創られ、依存変数（制御変数）（例えば、生成物の品質および塔の温度）の応答を測定し、かつ異なる処理障害のレベルに対する応答のモデルを発展させる。例えば、独立操作変数は、依存変数とのそれらの相互作用を研究するために、約±３％の摂動を受けてよい。
従って、ＭＶＣＰは、粗製アルゴン流の窒素濃度をそれの制御可能な最大値に適応させるために未精製アルゴン流の酸素濃度（バブル純度）を最小にするためだけでなく、粗製アルゴン流（すなわち、粗製アルゴン流の流）を粗製アルゴン流の酸素含有量がその制御可能な最大値になるまで最大にさせるために、ＡＳＵでの制御コントローラの操作および制約変数のための設定値を書き込む。適切な多変数予測コントローラは登録商標GmaxCとしてテキサス州ヒューストンのIntelligent Optimization, Inc. of Houston, Texasから入手可能な、goal-maximaizingコントローラである。「GMAXC」と題する技術広報：Goal Maximizing Controller（Version 5.3.9 WindowsTM 32bit Operating System）はここでそれら全ての参照により取り入れられる。
アルゴンの回収を本発明の空気分離ユニットで最大にするために、様々な制約変数および操作変数がシステム内で確立される。例示的制約変数は、（１）気体酸素流１７６の純度（例えば、酸素の割合が測定された、ＧＯＸ純度）、（２）未精製アルゴン流１９０の純度（例えば、酸素の割合が測定された、バブル純度）、（３）周囲１０８に排気された気体酸素の流量（排気ＧＯＸ）、（４）低圧窒素流１７２の不純度（酸素の量を測定（例えば、ｐｐｍでの割合））、（５）ＬＩＮ還流１６８の不純度（酸素の量を測定（例えば、ｐｐｍでの割合））、（６）未精製アルゴン流の粗製アルゴン塔の中間点１５５での純度（酸素の割合を測定された、未精製アルゴン中間点の純度）、（７）粗製アルゴン流１９６の酸素の量（酸素の量を測定（例えば、ｐｐｍの百分率））、および（８）粗製アルゴン流１９６の窒素量（例えば百分率窒素を測定）を含むが、制限はされない。追加の制約変数またはこれより少ない制約変数が使用されて良く、これらはシステムの要求およびＡＳＵの所望される出力に依存する。例示的操作変数は、（１）低圧塔から出る気体酸素１７６の流量（ＧＯＸフロー）、（２）低圧塔に入るＬＩＮ還流１６８の流量（ＬＰ塔還流）、（３）低圧塔に入るＬＩＮアシストの流量（ＬＩＮアシスト）、（４）粗製アルゴン塔１２４から得られる粗製アルゴン１９６の流量、および（５）装置１４０に引き入れられる空気の流量を含む。制約変数と同様に、追加の操作変数またはこれより少ない操作変数が使用されて良く、これらはシステムの要求に依存する。
制約変数により確立されるパラメータを満たすために任意の１つまたはそれ以上の操作変数は（手動および／または自動で）制御され、それは同様に、粗製アルゴン塔１２４に供給される未精製アルゴン流の組成だけでなく、粗製アルゴン塔１２４から発生する未精製アルゴン流１９６の組成もまた制御する。操作変数の１つまたは複数の組合せを制約変数および未精製および粗製アルゴン流の組成の１つまたは複数の所望される変化を生むために制御することはＡＳＵ技術において既知である。
上述の操作変数と共に、本発明のＭＶＰＣは未精製アルゴン純度制約変数の上限および下限を規定し、かつ変化させる、追加の擬似操作変数を使用する。未精製アルゴン流のアルゴンの純度は酸素濃度を測定することにより間接的に測定され、「未精製アルゴン純度」または未精製アルゴン流１９０の「バブル純度」と呼ばれる。択一的に、アルゴンの濃度もまた未精製アルゴン中で直接測定されることができたことは特筆される。流れ１９０のアルゴン流は、例えば粗製アルゴン塔からの蒸留に位置する粗製分析器（Ａｌ）２０２を利用することで決定されることができる。さらに、その分析器は未精製アルゴン流内、または分離装置を通ずる任意の点のいずれかでの、アルゴン、酸素および窒素の任意の１つまたは複数の濃度を測定し得る。
ＭＶＰＣは、未精製アルゴン流のバブル純度を所望の値または値の範囲で、またはそれらの付近で維持する擬似操作変数であるバブルリミットをさらに利用する。バブルリミットは、フィールドデバイスまたは制御要素を直接制御しないので、擬似操作変数である。バブルリミットは上部および下部設定値をバブル純度が維持され得る範囲内に供し、かつ制御コントローラは、１つまたは複数の制約変数の制御を達成するために、バブル純度を制御するのと同様に、操作変数を既知の方法で制御するために操作される。１つまたは複数の制約値がＭＶＰＣで観察されるとすぐに、ＭＶＰＣは制約値およびバブル純度の制御を増強する必要があるために様々なフィールドデバイスを再調製する。上部および下部設定値を供すことに加えて、バブルリミットは速度を上の方および下の方の設定値が変わり得るところでさらに供する。例えば、制約変数、バブル純度および未精製アルゴン流の窒素濃度の応答に依存して、ＭＶＰＣは上限および下限のバブルリミット値を毎分０．１０％未満で改良してよい。
使用において、バブルリミットはバブル純度をバブル下限（すなわち、未精製アルゴン流の、最小限の可能な酸素濃度）にゆっくりと押し下げるために機能し、かつさらに上部および下部の設定値を粗製アルゴン流のＮ２が制御可能な最大値（すなわち、持ち上げられた液体を崩壊させないまたは粗製アルゴン塔内で「ダンピング」をもたらさない、粗製アルゴン流内で許容できる窒素の最高の濃度百分率）になるまで押し下げるために作動する。Ｎ２に対するこの制御可能な最大値は、空気分離ユニットのタイプ、粗製アルゴン塔の構成物、所望生成物の出力、およびその出力の純度レベルに依存して変化する。例えば、あるシステムに対する粗製アルゴン流でのＮ２に対する制御可能な最大限は、具体的には約５％未満、好ましくは４％未満、さらに好ましくは２％未満である。バブルリミットの低設定値（または未精製アルゴン流での最小値の所望バブル純度に相当するバブル下限）は擬似多変数バブルリミットの出力であるために典型的に構成され、かつ高設定値（未精製アルゴン流での最大値の所望バブル純度に相当するバブル上限）はバブル下限から差し引かれる値に調整可能ではなく固定されている。オフセットの値は限定されず、かつ特別なＡＳＵの要求に依存する。例えば、オフセット値は約０．８０％の範囲にあり得る。
ＭＶＰＣは、バブル下限（すなわち流れの酸素の可能な濃度の最低値）に常に達しながら未精製アルゴン流のバブル純度をバブルリミット内に留まらせるという試行で調節し、粗製アルゴンの窒素パーセント量は結局上がり、かつ操作変数バブルリミットはそれから粗製アルゴン塔での窒素の過堆積の過剰を除外するために上昇し、それにより窒素の量がその制御可能な最大限界に達することを防ぐ。低下した未精製アルゴン純度で、より多くのアルゴンが粗製アルゴン塔から抽出され得る。
未精製アルゴン流のアルゴン純度を窒素の含有量がそれの制御可能な最大値になるまで最小にすることに加え、ＭＶＰＣは同時にかつ自動的に粗製アルゴン流をその流れの酸素含有量がそれの制御可能な最小値になるまで最大にするために修正される。すなわち、ＭＶＰＣは粗製アルゴンの酸素（Ｏ２）をその制御可能な最大値（すなわち、所望出力のための粗製アルゴン流１９６に用いられる酸素の最高の量）に、その流れの流速を増加させることで、ゆっくり押し上げる。粗製アルゴン流の酸素含有率の制御可能な最大値は変化することができ、かつ産業上の要求に典型的に基づく。例えば、この値は具体的に約４ｐｐｍ（デオキシアルゴンＡＳＵ装置に対して４％）以下、好ましくは約３．５ｐｐｍ（デオキシアルゴンＡＳＵ装置に対して３．５％）以下、かつさらに好ましくは約２ｐｐｍ（デオキシアルゴンＡＳＵ装置に対して２％）以下である。
バブル純度、バブルリミット値、および窒素濃度の図１のシステムでの処理の間の制御およびＭＶＰＣ制御されたシステムの利用は図２に示されたチャートに見ることができる。図はバブル下限（擬似操作変数）３１０、バブル上限（バブル下限からのオフセット）３００、オフセット値３３０、測定されたバブル純度（制約）値３４０（体積％ Ｏ２）、および粗製アルゴンの窒素の測定された量（体積％ Ｎ２、粗製アルゴン塔で測定されたとして）を示す。これらのバブル純度および窒素濃度値は所要実時間（例えば、秒または分）の単位にわたって連続的に測定され、かつバブルリミット値は、窒素の濃度が粗製アルゴン塔で制御可能な最大値を超えることを防ぎながら、最大のアルゴン回収をシステムで保証するためにそれに応じて上で記載したように調節される。分かり得るように、ＭＶＰＣは、バブルリミット３００、３１０を通して、バブル純度３６０を連続的に下に漸次押し下げるが、それはユーザー定義の増加量（例えば、０．１０％／ｍｉｎ）に制限される。時間は進行するので、システムはフィールド要素を、操作変数により規定された設定値を満たすために、調節器で指示されるものとして連続的に調節する。バブルリミット３００、３１０は窒素純度３５０が制御可能な最大値（例えば、約２％Ｎ２）に達するまで下向きに進行する。測定された窒素濃度は制御可能な最大値に達するので、ＭＶＰＣはバブルリミット値３００、３１０および未精製アルゴン流３４０のバブル純度を上昇させるための上述のシステム操作を制御し、それにより窒素の濃度はその制御可能な最大値を下回る安全なレベルまで減少させられる結果となる。
従って、本発明のＭＶＰＣ−ベースのアルゴン回収システムは、未精製アルゴン流の窒素濃度が粗製アルゴン流で測定された制御可能な最大量を超えないことを同時に保証しながら、その流れのアルゴン濃度を最大化させるために、未精製アルゴン流の酸素濃度（測定されたバブル純度値により示されるもの）を最低の可能な値まで減少させることの自動制御を達成する。ＭＶＰＣ−ベースＡＳＵはこの動的に、システムの形態によらずアルゴン回収を最大化させることを達成する。すなわち、本発明のシステムはアルゴン回収処理をシステム生産の組合せ（例えば、ＬＩＮ／ＬＯＸ／ＧＡＮ／ＧＯＸ、など）に関わらず最適化させる。
アルゴンの回収を多変数予測コントローラを用いて最大化させる新規の空気分離システムが記載されたので、他の修正、変形および変化は本技術の熟練者によってここで明らかにされた教えの観点で提案されるであろうことは信じられる。これら全ての変形、修正および変化は付随する請求項により規定される本発明の範囲内に相当する。
ＭＶＰＣコントローラを含む例示的空気分離ユニットの模式図。 粗製アルゴン塔から出る粗製アルゴン流を測定した粗製アルゴン流の窒素の量を含む、未精製アルゴン流の未精製アルゴン純度の制御を示すチャート。

Claims (18)

  1. アルゴンの回収を最適化させるシステムであって：
    大気の空気を取り入れ、かつ処理するために構成されている空気入力サブシステム；
    前記空気入力からの処理された空気流を受け取り、かつ未精製アルゴン流を出力するための、少なくとも１つの蒸留塔であり、ここで少なくとも１つの蒸留塔は前記空気入力システムの下流に位置している；
    前記未精製アルゴン流を受け取り、処理し、かつ粗製アルゴン流を出力するための粗製アルゴン塔；および
    前記粗製アルゴン流の窒素濃度を選択された値を超えることを防ぎながら、前記未精製アルゴン流の酸素濃度を減少させるために、前記未精製アルゴン流の組成を自動的に制御させるためのコントローラ、
    を具備するシステム。
  2. 前記コントローラは、粗製アルゴン流の酸素濃度を選択された値に調節するために粗製アルゴン流の組成をさらに制御する請求項１記載のシステム。
  3. 前記粗製アルゴン流の前記酸素濃度に関する前記選択された値は約４％以下である請求項２記載のシステム。
  4. 前記粗製アルゴン流の前記酸素濃度に関する前記選択された値は約４ｐｐｍ以下である請求項２記載のシステム。
  5. 前記粗製アルゴン流の前記窒素濃度に関する前記選択された値は約５％未満である請求項１記載のシステム。
  6. 前記コントローラは、少なくとも１つの制約変数、および少なくとも１つの操作変数に対する制御をもたらす多変数予測コントローラである請求項１記載のシステム。
  7. 前記少なくとも１つの制約変数は気体酸素流純度、未精製アルゴン流純度、排気された気体酸素の流量、低圧窒素純度、液体窒素還流の不純度、未精製アルゴン流中間点の純度、前記粗製アルゴン流の酸素量、および前記粗製アルゴン流の窒素量の少なくとも１つを含む請求項６記載のシステム。
  8. 前記少なくとも１つの操作変数は前記低圧塔から出る前記気体酸素流量、前記低圧塔に入る液体窒素還流量、前記低圧塔に入る液体窒素アシスト流量、前記粗製アルゴン塔から得られる粗製アルゴン流量、および前記空気入力サブシステムからの空気流量の少なくとも１つを含む請求項６記載のシステム。
  9. 前記コントローラは、酸素濃度の上限に達するために前記未精製アルゴン流の酸素濃度を増加させるか、または酸素濃度の下限に達するために前記未精製アルゴン流の前記酸素の前記濃度を減少させるかのいずれかにより前記未精製アルゴン流の組成を選択的に調節することによって、さらに制御を果たす請求項６記載のシステム。
  10. 空気取り入れサブシステム、少なくとも１つの蒸留塔、粗製アルゴン蒸留塔、およびコントローラを含むシステムにおいて；アルゴンの前記回収を空気分離ユニットで最適化させる方法で：
    （ａ）大気空気の流れを前記空気取り入れサブシステムに向けて、かつ前記大気空気を処理する工程；
    （ｂ）少なくとも１つの未精製アルゴン流を生成するために、前記処理された空気を前記空気取り入れサブシステムから少なくとも１つの蒸留塔に向ける工程；
    （ｃ）前記未精製アルゴン流を処理し、かつ粗製アルゴン流を出力するために、前記少なくとも１つの未精製アルゴン流を前記少なくとも１つの蒸留塔から粗製アルゴン蒸留塔に向ける工程；および
    （ｄ）前記粗製アルゴン流の窒素濃度が選択された値を超えることを防ぎながら前記未精製アルゴン流の酸素の濃度を減少させるために、前記コントローラを通して前記未精製アルゴン流の前記組成を自動的に制御する工程、
    を含む方法。
  11. 工程（ｅ）：
    （ｅ．１）前記粗製アルゴン流の前記酸素濃度が選択された値に達するまで前記粗製アルゴン流の前記組成を自動的に制御すること
    をさらに含む請求項１０記載の方法。
  12. 前記粗製アルゴン流の前記酸素濃度に関する前記選択された値は約４．０ｐｐｍ以下である請求項１１記載の方法。
  13. 前記粗製アルゴン流の前記酸素濃度に関する前記選択された値は約４．０ｐｐｍ以下である請求項１１記載の方法。
  14. 前記粗製アルゴン流の前記窒素濃度に関する前記選択された値は約５％未満である請求項１０記載の方法。
  15. 前記コントローラは少なくとも１つの制約変数および少なくとも１つの操作変数の制御を果たす多変数予測コントローラである請求項１０記載の方法。
  16. 前記少なくとも１つの制約変数は気体酸素流純度、未精製アルゴン流純度、排気された気体酸素の流量、低圧窒素純度、液体窒素還流不純度、未精製アルゴン流中間純度、前記粗製アルゴン流の酸素の量、および前記粗製アルゴン流の窒素の量の少なくとも１つを含む請求項１５記載の方法。
  17. 前記少なくとも１つの操作変数は前記低圧塔から出る気体酸素流量、前記低圧塔に入る液体窒素還流の量、前記低圧塔に入る液体窒素アシスト流の量、前記粗製アルゴン塔から得られる粗製アルゴン流の量、前記空気取り入れ口から得られる空気流の量の少なくとも１つを含む請求項１５記載の方法。
  18. 前記コントローラは、酸素濃度の上限に達するために前記未精製アルゴン流の酸素の前記濃度を増加させるか、または酸素濃度の下限に達するために前記未精製アルゴン流の酸素の前記濃度を減少させるかのいずれかにより、前記未精製アルゴン流の前記組成の選択的調節を通して制御をさらに果たす請求項１５記載の方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010528245A (ja) * 2007-05-11 2010-08-19 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 深冷蒸留装置の制御方法
CN106211791A (zh) * 2014-02-14 2016-12-07 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于通过低温蒸馏来分离空气的塔，包括这样的塔的空气分离设备以及用于生产这样的塔的方法

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7949417B2 (en) 2006-09-22 2011-05-24 Exxonmobil Research And Engineering Company Model predictive controller solution analysis process
FR2951532A1 (fr) * 2009-10-15 2011-04-22 Air Liquide Procede de regulation d'une colonne de separation d'argon dans un appareil de distillation cryogenique d'air et appareil de separation d'air comportant une colonne de separation d'argon ainsi regulee
US8795409B2 (en) 2011-08-25 2014-08-05 Praxair Technology, Inc. Air separation plant control
CN103438664B (zh) * 2013-07-24 2016-03-16 莱芜钢铁集团有限公司 一种空分机组设备的调节方法及装置
WO2015025087A1 (fr) * 2013-08-22 2015-02-26 L'air Liquide,Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Detection de defaillances dans la determination des concentrations de composants chimiques dans une colonne de distillation
JP6753298B2 (ja) * 2016-12-15 2020-09-09 日本製鉄株式会社 空気液化分離方法および空気液化分離装置
JP6900230B2 (ja) * 2017-04-19 2021-07-07 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 純度の異なる窒素を製造するための窒素製造システムおよびその窒素製造方法
FR3082923B1 (fr) 2018-06-22 2020-10-16 Air Liquide Systeme de controle d'un debit d'argon en sortie d'une colonne de distillation
CN110262257B (zh) * 2019-07-25 2021-11-16 杭州希亚智新科技有限公司 一种多变量控制方法及装置
FR3108970B1 (fr) * 2020-04-02 2022-10-28 Air Liquide Procédé de démarrage d’une colonne de séparation d’argon d’un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique et unité pour mise en œuvre du procédé
CN112783034B (zh) * 2020-12-30 2024-05-14 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 一种空分装置的控制系统及控制方法
CN114183996B (zh) * 2021-11-04 2023-06-02 灵谷化工集团有限公司 一种优化氩系统开车时长的液化氩制备方法
EP4230936A1 (en) 2022-02-17 2023-08-23 Linde GmbH Cryogenic air rectification system, control unit, air separation unit and method of cryogenically separating air

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5423073A (en) * 1977-07-25 1979-02-21 Hitachi Ltd Method and apparatus for controlling air separating apparatus
JPS5560164A (en) * 1978-10-25 1980-05-07 Hitachi Ltd Method of automatically operating coarse argon tower
JPS62299688A (ja) * 1986-06-20 1987-12-26 三菱化学株式会社 アルゴンを採取する空気分離装置の制御方法
JPS6490982A (en) * 1987-07-16 1989-04-10 Boc Group Inc Method and device for controlling argon tower feed-flow
JPH03244990A (ja) * 1990-02-22 1991-10-31 Sumitomo Metal Ind Ltd 原料アルゴン中の窒素濃度の制御方法
JPH03282183A (ja) * 1990-03-30 1991-12-12 Nippon Sanso Kk 空気液化分離によるアルゴン採取の制御方法及びその装置
JPH04359786A (ja) * 1991-06-04 1992-12-14 Hitachi Ltd 空気分離装置の制御方法
JPH05187768A (ja) * 1991-06-24 1993-07-27 Union Carbide Ind Gases Technol Corp 精製アルゴンを製造するための極低温精留方法
JPH07133982A (ja) * 1993-11-09 1995-05-23 Nippon Sanso Kk 高純度アルゴンの製造方法及び装置
JPH08152261A (ja) * 1994-11-25 1996-06-11 Nippon Sanso Kk 空気液化分離装置及びその制御方法
JP2001066056A (ja) * 1999-08-30 2001-03-16 Mitsubishi Chemicals Corp 空気分離装置の運転制御方法
JP2002340477A (ja) * 2001-05-14 2002-11-27 Nippon Sanso Corp 空気液化分離装置の制御方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5419165B2 (ja) * 1973-03-01 1979-07-13
US4842625A (en) 1988-04-29 1989-06-27 Air Products And Chemicals, Inc. Control method to maximize argon recovery from cryogenic air separation units
US5313800A (en) 1993-02-01 1994-05-24 Praxair Technology, Inc. Process for maximizing the recovery of argon from an air separation system at high argon recovery rates
CA2142318A1 (en) 1994-02-24 1995-08-25 Horst Corduan Process and apparatus for recovery of pure argon
US5522224A (en) 1994-08-15 1996-06-04 Praxair Technology, Inc. Model predictive control method for an air-separation system
US5469710A (en) 1994-10-26 1995-11-28 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with enhanced argon recovery
US6055524A (en) * 1997-10-06 2000-04-25 General Cybernation Group, Inc. Model-free adaptive process control
US6006546A (en) * 1998-04-29 1999-12-28 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen purity control in the air separation unit of an IGCC power generation system
EP1160528A3 (en) 2000-05-30 2002-10-16 L'air Liquide, S.A. à Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Automatic control system and method for air separation units
US6622521B2 (en) 2001-04-30 2003-09-23 Air Liquide America Corporation Adaptive control for air separation unit
DE10130754A1 (de) 2001-06-26 2003-01-02 Linde Ag Regelung einer Luftzerlegungsanlage mit Argongewinnung

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5423073A (en) * 1977-07-25 1979-02-21 Hitachi Ltd Method and apparatus for controlling air separating apparatus
JPS5560164A (en) * 1978-10-25 1980-05-07 Hitachi Ltd Method of automatically operating coarse argon tower
JPS62299688A (ja) * 1986-06-20 1987-12-26 三菱化学株式会社 アルゴンを採取する空気分離装置の制御方法
JPS6490982A (en) * 1987-07-16 1989-04-10 Boc Group Inc Method and device for controlling argon tower feed-flow
JPH03244990A (ja) * 1990-02-22 1991-10-31 Sumitomo Metal Ind Ltd 原料アルゴン中の窒素濃度の制御方法
JPH03282183A (ja) * 1990-03-30 1991-12-12 Nippon Sanso Kk 空気液化分離によるアルゴン採取の制御方法及びその装置
JPH04359786A (ja) * 1991-06-04 1992-12-14 Hitachi Ltd 空気分離装置の制御方法
JPH05187768A (ja) * 1991-06-24 1993-07-27 Union Carbide Ind Gases Technol Corp 精製アルゴンを製造するための極低温精留方法
JPH07133982A (ja) * 1993-11-09 1995-05-23 Nippon Sanso Kk 高純度アルゴンの製造方法及び装置
JPH08152261A (ja) * 1994-11-25 1996-06-11 Nippon Sanso Kk 空気液化分離装置及びその制御方法
JP2001066056A (ja) * 1999-08-30 2001-03-16 Mitsubishi Chemicals Corp 空気分離装置の運転制御方法
JP2002340477A (ja) * 2001-05-14 2002-11-27 Nippon Sanso Corp 空気液化分離装置の制御方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010528245A (ja) * 2007-05-11 2010-08-19 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 深冷蒸留装置の制御方法
CN106211791A (zh) * 2014-02-14 2016-12-07 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于通过低温蒸馏来分离空气的塔，包括这样的塔的空气分离设备以及用于生产这样的塔的方法
CN106211791B (zh) * 2014-02-14 2019-12-31 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于通过低温蒸馏来分离空气的塔，包括这样的塔的空气分离设备以及用于生产这样的塔的方法

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