(57)【要約】【課題】  原料空気精製装置の迅速な再起動方法を提供する。【解決手段】    原料空気精製装置の再起動方法であって、原料空気精製装置の停止後、吸着工程を行っていた吸着塔５ａにおいては、その出入口弁を閉じるとともに大気開放弁９ａを開き、この吸着塔５ａ内のガスを放出した後、大気開放弁９ａを閉じた状態とし、再生工程を行っていた吸着塔５ｂにおいては、その全ての弁を閉じた状態とし、これらの状態を維持し、再起動直前に吸着塔５ａに原料空気を流入させ、吸着工程に必要な圧力まで吸着塔５ａ内を加圧し、再起動直後に原料空気精製装置から空気分離部への精製空気流を遮断したまま、第１吸着塔においては吸着工程を、第２吸着塔においては再生工程を、停止時点からそれぞれの工程を再開した後、工程を切り替えて、吸着塔５ａにおいては再生工程を吸着塔５ｂにおいては吸着工程を１回行った後、精製空気を空気分離部８に流入させる。【選択図】        図１
2005279598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気液化分離装置の原料空気を精製する温度スイング吸着法を用いた原料空気精製装置の再起動方法であって、
原料空気精製装置の停止後、吸着工程を行っていた第１吸着塔においては、その出入口弁を閉じるとともに大気開放弁を開き、この第１吸着塔内のガスを放出した後、大気開放弁を閉じた状態とし、
再生工程を行っていた第２吸着塔においては、その全ての弁を閉じた状態とし、これらの状態を維持し、
再起動直前に第１吸着塔に原料空気を流入させ、吸着工程に必要な圧力まで第１吸着塔内を加圧し、再起動直後に原料空気精製装置から空気分離部への精製空気流を遮断したまま、第１吸着塔においては吸着工程を、第２吸着塔においては再生工程を、停止時点からそれぞれの工程を再開した後、工程を切り替えて、第１吸着塔においては再生工程を第２吸着塔においては吸着工程を１回行った後、精製空気を空気分離部に流入させることを特徴とする原料空気精製装置の再起動方法。
【請求項２】
再起動後、精製空気を空気分離部に流入させるまで、吸着塔の再生工程に必要なパージガス量に相当する原料空気量で吸着工程を行う請求項１記載の原料空気精製装置の再起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気液化分離装置における原料空気中の水分、二酸化炭素などの不純物を除去する原料空気精製装置の迅速な再起動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気液化分離装置とは、原料空気を液化し、これを蒸留して窒素と酸素などに分離する装置である。この蒸留を行う際、低温で凝固して配管などを閉塞させる物質である水分、二酸化炭素などの不純物を原料空気から除去する、前処理と称する工程が原料空気精製装置において行われる。この前処理として、並列して置かれた二つ以上の吸着塔を用いる温度スイング吸着法が一般に用いられている。この吸着塔には、原料空気が流入する上流側に活性アルミナ、シリカゲル、ゼオライトなどの水分を吸着する吸着剤が充填され、下流側にＮａ−Ｘ型ゼオライトなどの二酸化炭素を吸着する吸着剤が充填されている。温度スイング吸着法とは、この吸着塔を用いて、原料空気から水分、二酸化炭素などの不純物を低い温度において吸着して除去する吸着工程と、吸着剤から不純物を高い温度において脱着して除去し、吸着剤を再生する再生工程を交互に行う手法である。
【０００３】
以下、図１により、このような原料空気精製装置の定常運転時における操作の一例を説明する。この例では、吸着塔５ａが吸着工程、吸着塔５ｂが再生工程を行っているものとする。図１は、空気液化分離装置の原料空気の前処理部分の一例を示す構成図である。先ず、大気から取り込まれた原料空気が、原料空気圧縮機１により所定の圧力（４００〜１０００ｋＰａ（以下、本明細書における圧力は全て絶対圧を示す。））に圧縮された後、冷却装置２により冷却（５〜４５℃）される。この際、発生する凝縮水はドレインセパレーター３により排出される。次に、弁４ａを経て、圧縮された原料空気が冷却温度における飽和水分を含んだまま吸着塔５ａに流入し、この原料空気中の水分、二酸化炭素などの不純物が、吸着塔５ａ内の吸着剤により吸着される。続いて弁６ａ、１８を経て、精製された原料空気がライン７を介して空気分離部８に流入する。
【０００４】
吸着工程を行っている吸着塔５ａにおいて、吸着剤の吸着成分の飽和領域は、原料空気が流入する上流側から下流側に向かって進行する。従って、精製空気中の不純物濃度が空気分離部へ送ガスされた際に問題となる限界値に達する前に、吸着工程を終了する。
【０００５】
吸着工程の終了後、再生工程が開始される。再生工程は減圧、加熱、冷却および加圧の４つのステップからなる。減圧ステップにおいて、弁４ａ、６ａが閉じられ、大気開放弁９ａが開かれる。結果、吸着塔５ａ内に保持されていたガスがサイレンサー１０を介して大気へ放出され、吸着塔５ａ内の圧力が大気圧まで減少する。
【０００６】
次の加熱ステップにおいて、弁１２、１４ａが開かれる。結果、空気分離部８からの排ガスの一部がパージガスとして、ライン１１を介して加熱設備１３に流入し、１５０〜２５０℃に加熱された後、弁１４ａを通って吸着塔５ａに流入する。この加熱パージガスの流入により吸着剤が加熱され、これにより、吸着剤に吸着されている水分、二酸化炭素などの不純物が吸着剤から脱着し、パージガス流とともに流出する。
【０００７】
図２は、再生工程を行っている吸着塔５ａ内のパージガスの位置的温度変化の一例を模式的に示すグラフである。図２（ａ）に示すように、加熱パージガスの流入により、吸着塔５ａ内に温度が高い領域（ヒートゾーン）が生じる。このヒートゾーンはパージガス流に従って徐々に大気開放弁９ａ側に向かって移動する。加熱ステップが終了すると、冷却ステップに移行される。冷却ステップでは、弁１２が閉じられ、弁１５が開かれる。結果、パージガスが加熱設備１３を通らずに、低温状態で吸着塔５ａに直接流入する。このパージガスにより吸着剤が冷却される。また、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示されるように、ヒートゾーンは低温のパージガス流に押され、大気開放弁９ａ側に移動し、やがて吸着塔５ａ内から押し出される。これにより、不純物が吸着剤から完全に追い出されるとともに、吸着剤の温度が次回の吸着工程に適した温度となる。なお、図２の例は、吸着塔５ｂが再生工程を行った場合も同様である。
【０００８】
図３は、定常運転時において、再生工程を行っている吸着塔５ａ内のパージガスの時間的温度変化の一例を示すグラフである。吸着塔５ａには、下層側に水分吸着剤、上層側に二酸化炭素吸着剤が積層されているものとする。図中、実線で表した二酸化炭素吸着剤の最上部での温度は、加熱ステップに入ると、吸着塔５ａ上部からの加熱されたパージガスの流入に伴って急激に上昇し、冷却ステップへ入ったところで急下降する。破線で表したパージガス流の下流に位置する二酸化炭素吸着剤と水分吸着剤の境界部分での温度は、加熱ステップに入ってからしばらくして、なだらかに上昇をはじめ、一定温度を保った後、冷却ステップに入ってからしばらくして、なだらかに下降していく。太い実線で表した、さらに下流（大気開放弁９ａ側）に位置する水分吸着剤最下部を出たところ（パージガスの流出部）での温度は、冷却ステップに入ってしばらく経過した後、なだらかに上昇・下降していく。なお、図３の例は、吸着塔５ｂが再生工程を行った場合も同様である。
【０００９】
このように冷却ステップ中に水分吸着剤の温度が計画値まで上がり、かつ、吸着工程の開始までに原料空気供給温度近くまで温度が下がるようにするため、パージガスの量と加熱設備のヒーター容量、加熱と冷却の時間配分などが決められている。
【００１０】
ついで、加圧ステップにおいて、弁１４ａ、１５および大気開放弁９ａが閉じられ、弁１７ａが開かれる。結果、吸着工程を行っている吸着塔５ｂからの精製空気の一部が、ライン７、ライン１６を介して吸着塔５ａに戻され、次の吸着工程に必要な圧力まで吸着塔５ａを加圧する。
【００１１】
加圧ステップの終了時には、弁１７ａが閉じられ、弁４ａ、６ａが再び開かれ、吸着塔５ａにおいて、吸着工程が再び開始される。例えば、２塔式の場合なら、減圧ステップから加圧ステップの終了までの再生工程の時間と、吸着工程の時間は対応し、各工程に要する時間は２〜４時間である。この場合、吸着塔５ａ、５ｂを交互に切り替えることで、精製された原料空気が連続して空気分離部８へ送られる。
【００１２】
通常、空気液化分離装置は、起動の際、空気分離部８内を常温から極低温に冷やすのに長時間かかるため、頻繁な停止は行わず連続運転を行っている。しかし、空気液化分離装置は、何らかの理由によって緊急停止したり、保安点検のために計画停止を行うことがあり、原料空気精製装置も同時に緊急停止したり、計画停止させることがある。
【００１３】
定常運転をしていた原料空気精製装置が停止した場合、吸着塔を封止して維持したとしても、停止時間が長時間に渡ると、吸着工程を行っていた吸着塔５ａ内で、水分、二酸化炭素などの不純物が拡散する。従って、再起動後に吸着工程をそのまま停止時点から行うと不純物が破過する場合があり、精製空気中の不純物濃度が定常運転時よりも増加し、限界値を超える可能性が生じる。
【００１４】
一方、再生工程を行っていた吸着塔５ｂ内では、原料空気精製装置が長時間停止した場合、吸着剤の再生のために導入された熱が、伝熱により外部へ放出されることがある。従って、再起動後に再生工程を停止時点から行うと、加熱不足により吸着剤の再生が不十分となり、切り替え後の吸着工程において、精製空気中の不純物濃度が定常運転時よりも増加する可能性が生じる。
【００１５】
上記の問題を解決するため、従来では、原料空気精製装置の再起動後、空気分離部８への送ガスを行う前に、単独再生運転を行っていた。この単独再生運転とは、原料空気圧縮機１から吸着塔５ａに流入する原料空気流量を、定常運転時よりも減らして低負荷の状態にし、原料空気精製装置と空気分離部間の弁１８を閉じた上で、吸着塔５ａから流出した精製空気を吸着塔５ｂに流入させ、各吸着塔で、吸着工程および再生工程を各１回以上行う操作である。この単独再生運転により、各吸着塔内の吸着剤の状態を定常運転時の状態に戻すことができる。
【００１６】
また、緊急停止ではなく計画停止を行った場合など、単独再生運転以外の方法が、特開２００２−１６８５６１号公報に開示されている。この先行出願明細書の段落００２９において、「休止中の吸着塔内の吸着材が空気分離部Ｓ２で得られた窒素ガスによって再生され、これによって吸着精製装置１２の精製効率の低下が防止されるようになっている」と記載されており、停止している吸着精製装置（原料空気精製装置）に窒素ガスを流し続け、原料空気精製装置の精製効率の低下を防止する方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１６８５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、吸着工程、再生工程に要する時間は各々２〜４時間であるため、例えば２塔切り替え式では準備操作に要する時間は少なくとも４時間となり、この間は空気液化分離装置への送ガスが行えないから、空気液化分離装置の再起動が遅れるという問題があった。    
【００１８】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、原料空気精製装置の迅速な再起動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、空気液化分離装置の原料空気を精製する温度スイング吸着法を用いた原料空気精製装置の再起動方法であって、
原料空気精製装置の停止後、吸着工程を行っていた第１吸着塔においては、その出入口弁を閉じるとともに大気開放弁を開き、この第１吸着塔内のガスを放出した後、大気開放弁を閉じた状態とし、
再生工程を行っていた第２吸着塔においては、その全ての弁を閉じた状態とし、これらの状態を維持し、
再起動直前に第１吸着塔に原料空気を流入させ、吸着工程に必要な圧力まで第１吸着塔内を加圧し、再起動直後に原料空気精製装置から空気分離部への精製空気流を遮断したまま、第１吸着塔においては吸着工程を、第２吸着塔においては再生工程を、停止時点からそれぞれの工程を再開した後、工程を切り替えて、第１吸着塔においては再生工程を第２吸着塔においては吸着工程を１回行った後、精製空気を空気分離部に流入させることを特徴とする原料空気精製装置の再起動方法である。
【００２０】
請求項２にかかる発明は、再起動後、精製空気を空気分離部に流入させるまで、吸着塔の再生工程に必要なパージガス量に相当する原料空気量で吸着工程を行う請求項１記載の原料空気精製装置の再起動方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、原料空気精製装置が停止した時点が再生工程中のどのステップであっても、１回未満の単独再生運転により、両吸着塔を定常運転時の状態に戻すことができるので、再起動から、空気液化分離装置への送ガスまでに要する時間を短縮させることができる。
【００２２】
また、本発明によれば、原料空気精製装置の停止時に吸着工程を行っていた吸着塔内のガスを放出することにより、停止中における不純物の拡散を防止することで、長時間の停止後にも高純度の精製空気を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明にかかる原料空気精製装置の再起動方法の一実施形態について、図面を用いて詳しく説明する。この説明の中では、原料空気精製装置の停止時に、吸着塔５ａが吸着工程、吸着塔５ｂが再生工程を行っているものとする。
【００２４】
原料空気精製装置の停止後、吸着工程を行っていた吸着塔５ａにおいて、その出入口にある弁４ａ、６ａを閉じ、大気開放弁９ａを開く。結果、吸着塔５ａ内に保持されていたガスが原料空気流に対して向流方向に流出する。この時、この流出ガスにともなって吸着剤に吸着されていた不純物が脱着される。このガスの流出および不純物の脱着は吸着塔５ａ内の温度を低下させる。吸着塔５ａ内の圧力が大気圧まで減少したら、大気開放弁９ａを閉じる。また、原料空気精製装置の停止後、吸着塔５ａ内の熱は伝熱により外部へ放出されるため、吸着塔５ａ内の温度は徐々に低下する。原料空気精製装置の再起動後、吸着工程を行っていた吸着塔５ａは原料空気の流入により再び加圧されるため、ガスの流出による温度の低下が解消されるが、不純物の脱着もしくは外部への伝熱による温度の低下の効果はそのまま残る。従って、吸着塔５ａは原料空気精製装置の停止時点よりも低い温度で吸着工程を開始することになる。
【００２５】
一般に、吸着剤の吸着容量は温度の低下に従って増加する。従って、原料空気精製装置の再起動後、吸着塔５ａ内の吸着剤の吸着容量は停止時点よりも増えており、この増加は、原料空気精製装置の停止中における不純物の拡散を解消するのに十分な効果を有する。
【００２６】
一方、再生工程を行っていた吸着塔５ｂにおいて、再生工程がどのステップであったかにかかわらず、吸着塔５ｂに通じているラインの全ての弁（４ｂ、６ｂ、９ｂ、１４ｂ、１７ｂ）を閉じて、吸着塔５ｂを封止する。
【００２７】
吸着塔５ａ、５ｂにおいて上記の操作を行った上で、停止後の原料空気精製装置を維持する。再起動を行う際は、先ず空気圧縮機２を起動し、弁４ａを開く。結果、吸着塔５ａ内が原料空気の流入により吸着工程圧力まで加圧される。加圧の終了後、弁１８を閉じたまま、原料空気精製装置から空気分離部８への精製空気流を遮断した状態で、吸着塔５ｂの再生工程に必要なパージガス流量に相当する原料空気流量（低負荷）で、吸着塔５ａにおける吸着工程を停止時点から開始する。その際、弁６ａ、１９を開き、精製された原料空気をライン７、１１を介して吸着塔５ｂに流入させる。
【００２８】
一方、再生工程を行っていた吸着塔５ｂにおいて、再生工程を停止時点から開始する。吸着塔５ｂにおける再起動操作は、再生工程のどのステップにおいて原料空気精製装置が停止したかにより、以下の４通りに分かれる。
（１）減圧ステップ中に停止した場合
大気開放弁９ｂを開き、吸着塔５ｂ内のガスを放出し、大気圧まで減圧することにより、残りの減圧ステップを行う。減圧ステップの終了後、加熱ステップに入り、通常の再生工程を続ける。
（２）加熱ステップ中に停止した場合
弁１２、１４ｂを開き、吸着塔５ａからの精製空気を加熱設備１３を介して所定の温度まで加熱し、この精製空気を加熱パージガスとして吸着塔５ｂに流入させることにより、残りの加熱ステップを行う。同時に、大気開放弁９ｂを開き、吸着塔５ｂから流出する過熱パージガスをサイレンサー１０を介して放出する。加熱ステップの終了後、冷却ステップに入り、通常の再生工程を続ける。
（３）冷却ステップ中に停止した場合
弁１４ｂ、１５を開き、冷却ガスを吸着塔５ｂに流入させることにより、残りの冷却ステップを行う。同時に、大気開放弁９ｂを開いて、吸着塔５ｂから流出する冷却ガスをサイレンサー１０を介して放出する。冷却ステップの終了後、加圧ステップに入り、通常の再生工程を続ける。
（４）加圧ステップ中に停止した場合
弁１７ｂを開いて、吸着塔５ａからの精製空気を吸着塔５ｂに流入させることにより、残りの加圧ステップを行い、再生工程を終了する。
【００２９】
加熱ステップの途中あるいは冷却ステップの初期において、原料空気精製装置が長時間停止すると、吸着塔５ｂ内の吸着剤の加熱再生が中断され、吸着剤が未再生のまま、熱が伝熱により外部へ放出される。結果、再起動後に再生工程を継続しても加熱不足が生じるため、吸着剤の加熱再生を適切に行うことができない。従って、吸着塔５ｂにおいて、次の吸着工程を定常運転時と同様の原料空気流量で行うと、不純物が破過する可能性が生じる。
【００３０】
このような場合に対処するため、再起動後、空気分離部８への送ガスの前に、上記再生工程を終了した吸着塔５ｂにおいて吸着工程を、上記吸着工程を終了した吸着塔５ａにおいて再生工程を低負荷の状態で、更にもう１回行う。低負荷の状態であれば、たとえ吸着塔５ｂ内の吸着剤が未再生であったとしても、次の吸着工程において得られる精製空気の量を、吸着塔５ａの再生工程に必要な量に限定するため、吸着塔５ｂから不純物が破過することはない。従って、吸着塔５ａの再生工程は適切に行われる。続いて、吸着塔５ｂにおいて、吸着工程を再生工程に切り替えた後、原料空気流量を定常運転時に戻し、弁１９を閉じて弁１８を開き、空気分離部８への送ガスを開始する。
【００３１】
このような原料空気精製装置の再起動方法では、単独再生運転のように、再起動後、各吸着塔で、吸着工程、再生工程を初めからそれぞれ１回以上行う必要がないため、再起動から空気分離部８への送ガスまでに要する時間を短縮することができる。また、再生工程がどのステップであったかにかかわらず、原料空気精製装置の再起動を行うことができるので、本発明の再起動方法を計画停止、緊急停止の両方に適用することができる。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。本発明は、下記実施例に何ら制限されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において、原料空気精製装置の停止時に、吸着塔５ａが吸着工程を、吸着塔５ｂが再生工程を行っているものとする。
【００３３】
本発明の効果を判断するため、シミュレーションを行った。
例えば、吸着塔におけるガスの流出入がない停止期間において、吸着塔内のガスの濃度や温度の分布は時間の経過とともに均一化する。このような状況を模擬できるように、このシミュレーションでは、吸着塔内の物質収支および熱収支の計算式中に、軸方向ガス分散および軸方向熱伝導を考慮した。すなわち、停止中におけるガスの濃度分布の変化を、濃度分布を推進力とする拡散および温度分布に基づく対流として、停止中におけるガスの温度分布の変化を、温度分布を推進力とする伝熱として表現した。そして、再起動後の吸着工程の終了時点で得られる、吸着塔内の精製空気の二酸化炭素濃度を計算した。また、この結果を定常運転中に吸着工程を行っている吸着塔内の二酸化炭素濃度と比較した。なお、シミュレーションの詳細は、日本酸素技報Ｎｏ．２２，１３−１８（２００３）に開示されている。
【００３４】
［実施例１］
図１に示された空気液化分離装置を想定し、シミュレーションを行った。本シミュレーションで用いた各操作条件を以下に示す。
水分吸着剤：プロカタリーゼ社製活性アルミナ（層高：０．８８ｍ）
二酸化炭素吸着剤：グレース社製Ｎａ−Ｘゼオライト（層高：０．６５ｍ）
原料空気圧力：６２０ｋＰａ（絶対圧）
原料空気温度：４０℃
パージガス率（パージガス流量／原料空気流量）：４０％
加熱ガス温度：２００℃
吸着工程時間：１２０分
再生工程時間：１２０分（減圧ステップ：３分、加熱ステップ：４３分、冷却ステップ：６２分、加圧ステップ：１２分）
【００３５】
上記の各操作条件を用い、本シミュレーションでは、吸着塔５ｂの再生工程の開始から７６分後に原料空気精製装置が停止したものとした。
【００３６】
原料空気精製装置の停止後、再生工程を行っていた吸着塔５ｂを、全ての弁を閉じた状態で維持し、一方、吸着工程を行っていた吸着塔５ａを、吸着塔５ａ内を減圧した後、全ての弁を閉じた状態で維持したものとした。本シミュレーションでは、７２時間経過後、再起動に先立ち、吸着塔５ａ内を原料空気により６２０ｋＰａ（絶対圧）まで加圧し、その後、吸着工程を停止時点から低負荷の状態で再開したものとした。一方、吸着塔５ｂにおいて、再起動後、再生工程を停止時点から吸着塔５ａから流出するパージガスを用いて再開したものとした。
【００３７】
図４は、上記条件に従って再開された吸着工程が終了した時点における、吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。なお、基準吸着工程とは、定常運転時の吸着工程終了時点における吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度分布のことである。結果、基準吸着工程の二酸化炭素濃度と比較すると、上記条件における吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度が低いことが明らかとなった。
【００３８】
また、再起動後、上記再生工程が終了した吸着塔５ｂにおいて低負荷の状態で吸着工程を、上記吸着工程が終了した吸着塔５ａにおいて再生工程を１回行ったものとした。図５は、再起動後、再生工程に続いて行われた吸着工程が終了した時点における、吸着塔５ｂ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。このときの基準吸着工程とは、定常運転時の吸着工程終了時点における吸着塔５ｂ内の二酸化炭素濃度分布のことである。結果、基準吸着工程の二酸化炭素濃度と比較すると、吸着塔５ｂ内の二酸化炭素濃度が低いことが明らかとなった。
【００３９】
さらに、低負荷の状態で行われた上記の各工程の終了後、工程を切り替えて、定常運転を開始し、空気分離部８への送ガスを行ったものとした。図６は、空気分離部８への送ガスの開始時に行われた吸着工程が終了した時点における、吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。結果、送ガス後の吸着工程終了時点における吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度は、送ガス前の二酸化炭素濃度と比較すると基準吸着工程に近づいているが、超えてはいないことが明らかとなった。
【００４０】
従って、７２時間という長時間停止しても、本発明の再起動方法を用いることにより、精製空気中の二酸化炭素濃度が定常運転時よりも増加することなく、原料空気精製装置を再起動できることが明らかとなった。
【００４１】
［実施例２］
実施例２として、本シミュレーションでは、吸着塔５ｂの再生工程の開始から７３分後に原料空気精製装置が停止したものとし、得られる吸着塔５ａ、５ｂ内の精製空気の二酸化炭素濃度を計算した。本シミュレーションで用いられた各操作条件は、実施例１のものと同じである。
【００４２】
再生工程開始から７３分後に原料空気精製装置が停止し、実施例１と同様の操作を行い、吸着塔５ａにおいて、吸着工程を停止時点から低負荷の状態で再開したものとした。一方、吸着塔５ｂにおいて、再起動後、再生工程を停止時点から吸着塔５ａから流出するパージガスを用いて再開したものとした。
【００４３】
図７は、上記条件に従って再開された吸着工程が終了した時点における、吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。結果、基準吸着工程の二酸化炭素濃度と比較すると、上記条件における吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度が低いことが明らかとなった。
【００４４】
また、再起動後、上記再生工程が終了した吸着塔５ｂにおいて低負荷の状態で吸着工程を、上記吸着工程が終了した吸着塔５ａにおいて再生工程を１回行ったものとした。図８は、再起動後、再生工程に続いて行われた吸着工程が終了した時点における、吸着塔５ｂ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。結果、基準吸着工程の二酸化炭素濃度と比較すると、吸着塔５ｂ内の二酸化炭素濃度が低いことが明らかとなった。
【００４５】
さらに、低負荷の状態で行われた上記の各工程の終了後、定常運転を開始し、空気分離部８への送ガスを行ったものとした。図９は、空気分離部８への送ガスの開始時に行われた吸着工程が終了した時点における、吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。結果、送ガス後の吸着工程終了時点における吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度は、送ガス前の二酸化炭素濃度と比較すると基準吸着工程に近づいているが、超えてはいないことが明らかとなった。
【００４６】
［実施例３］
実施例３として、本シミュレーションでは、吸着塔５ｂの再生工程の開始から３０分後に原料空気精製装置が停止したものとし、得られる吸着塔５ａ、５ｂ内の精製空気の二酸化炭素濃度を計算した。本シミュレーションで用いられた各操作条件は、実施例１のものと同じである。
【００４７】
再生工程開始から３０分後に原料空気精製装置が停止し、実施例１と同様の操作を行い、吸着塔５ａにおいて、吸着工程を停止時点から低負荷の状態で再開したものとした。一方、吸着塔５ｂにおいて、再起動後、再生工程を停止時点から吸着塔５ａから流出するパージガスを用いて再開したものとした。
【００４８】
図１０は、上記条件に従って再開された吸着工程が終了した時点における、吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。結果、基準吸着工程の二酸化炭素濃度と比較すると、上記条件における吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度が低いことが明らかとなった。
【００４９】
また、再起動後、上記再生工程が終了した吸着塔５ｂにおいて低負荷の状態で吸着工程を、上記吸着工程が終了した吸着塔５ａにおいて再生工程を１回行ったものとした。図１１は、再起動後、再生工程に続いて行われた吸着工程が終了した時点における、吸着塔５ｂ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。結果、基準吸着工程の二酸化炭素濃度と比較すると、吸着塔５ｂ内の二酸化炭素濃度が低いことが明らかとなった。
【００５０】
さらに、低負荷の状態で行われた上記の各工程の終了後、定常運転を開始し、空気分離部８への送ガスを行ったものとした。図１２は、空気分離部８への送ガスの開始時に行われた吸着工程が終了した時点における、吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。結果、送ガス後の吸着工程終了時点における吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度は、送ガス前の二酸化炭素濃度と比較すると基準吸着工程に近づいているが、超えてはいないことが明らかとなった。
【００５１】
従って、本発明の再起動方法を用いることにより、精製空気中の二酸化炭素濃度が定常運転時よりも増加することなく、原料空気精製装置を再起動できることが明らかとなった。なお、実施例１ないし３では、停止時点として吸着塔５ｂの再生工程の開始から７６、７３、３０分後を設定したが、この停止時点が再生工程のどの時点であっても、二酸化炭素濃度は定常運転時よりも増加しないことを、シミュレーションにより確認した。
【００５２】
［比較例１］
比較例１として、本発明において、原料空気精製装置の停止後、吸着工程を行っていた吸着塔５ａ内を減圧せずに維持した場合、得られる吸着塔５ａ、５ｂ内の精製空気の二酸化炭素濃度を計算した。本シミュレーションで用いられた各操作条件は、実施例１のものと同じである。
【００５３】
本シミュレーションでは、再生工程開始から７６分後に原料空気精製装置を停止したものとした。その後、再生工程を行っていた吸着塔５ｂを、全ての弁を閉じた状態で維持し、一方、吸着工程を行っていた吸着塔５ａを減圧せずに、全ての弁を閉じた状態で維持したものとした。本シミュレーションでは、吸着塔５ａが吸着工程圧力を維持しているため、７２時間経過後、再起動に先立ち、吸着塔５ａを加圧することなく、吸着工程を停止時点から低負荷の状態で再開したものとした。一方、吸着塔５ｂにおいて、再起動後、再生工程を停止時点から吸着塔５ａから流出するパージガスを用いて再開したものとした。
【００５４】
図１３は、上記条件に従って再開された吸着工程が終了した時点における、吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。結果、基準吸着工程の二酸化炭素濃度と比較すると、上記条件における吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度がやや高いことが明らかとなった。
【００５５】
また、再起動後、上記再生工程が終了した吸着塔５ｂにおいて低負荷の状態で吸着工程を、上記吸着工程が終了した吸着塔５ａにおいて再生工程を１回行ったものとした。図１４は、再起動後、再生工程に続いて行われた吸着工程が終了した時点における、吸着塔５ｂ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。結果、基準吸着工程の二酸化炭素濃度と比較すると、吸着塔５ｂ内の二酸化炭素濃度がやや高いことが明らかとなった。
【００５６】
従って、本発明の再起動方法から逸脱して原料空気精製装置を再起動すると、低負荷運転であっても、吸着塔５ａ、５ｂの再生が完全には行われず、定常運転を開始して空気分離部８への送ガスを行うと、精製空気中の不純物濃度が定常運転時よりも増加することが予測される。
【００５７】
［比較例２］
比較例２として、本発明において、原料空気精製装置の再起動後、空気分離装置８への送ガスを行う前に、吸着工程または再生工程を低負荷の状態で１回分行わなかった場合、得られる吸着塔５ａ、５ｂ内の二酸化炭素濃度を計算した。本シミュレーションで用いた各操作条件は、実施例１のものと同じである。
【００５８】
本シミュレーションでは、再生工程の開始から７３分後に原料空気精製装置が停止したものとした。その後、実施例１と同様の操作を行い、吸着塔５ａにおいて、吸着工程を停止時点から低負荷の状態で再開したものとした。一方、吸着塔５ｂにおいて、再起動後、再生工程を停止時点から吸着塔５ａから流出するパージガスを用いて再開したものとした。各工程の終了後、定常運転を開始して空気分離部８への送ガスを行ったものとした。
【００５９】
図１５は、上記条件に従って行われた吸着工程が終了した時点における、吸着塔５ｂ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。結果、基準吸着工程の二酸化炭素濃度と比較すると、上記条件における吸着塔５ｂ内の二酸化炭素濃度が高いことが明らかとなった。従って、本発明の再起動方法から逸脱して原料空気精製装置を再起動し、定常運転を開始して空気分離部８への送ガスを行うと、精製空気中の不純物濃度が定常運転時よりも増加することが予測される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明における空気液化分離装置の一例を示す構成図である。
【図２】（ａ）再生工程を行っている吸着塔５ａ、５ｂ内のパージガスの時間ｔａにおける位置的温度変化を示すグラフである。（ｂ）（ａ）に示すパージガスの時間ｔｂにおける位置的温度変化を示すグラフである。（ｃ）（ａ）に示すパージガスの時間ｔｃにおける位置的温度変化を示すグラフである。（ｄ）（ａ）に示すパージガスの時間ｔｄにおける位置的温度変化を示すグラフである。
【図３】再生工程を行っている吸着塔５ａ、５ｂ内のパージガス流出部におけるパージガスの時間的温度変化を示すグラフである。
【図４】実施例１において、再起動時に行われた吸着工程が終了した時点における吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。
【図５】実施例１において、再起動時に行われた吸着工程が終了した時点における吸着塔５ｂ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。
【図６】実施例１において、定常運転開始時に行われた吸着工程が終了した時点における吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。
【図７】実施例２において、再起動時に行われた吸着工程が終了した時点における吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。
【図８】実施例２において、再起動時に行われた吸着工程が終了した時点における吸着塔５ｂ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。
【図９】実施例２において、定常運転開始時に行われた吸着工程が終了した時点における吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。
【図１０】実施例３において、再起動時に行われた吸着工程が終了した時点における吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。
【図１１】実施例３において、再起動時に行われた吸着工程が終了した時点における吸着塔５ｂ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。
【図１２】実施例３において、定常運転開始時に行われた吸着工程が終了した時点における吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。
【図１３】比較例１において、再起動時に行われた吸着工程が終了した時点における吸着塔５ａ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。
【図１４】比較例１において、再起動時に行われた吸着工程が終了した時点における吸着塔５ｂ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。
【図１５】比較例２において、定常運転開始時に行われた吸着工程が終了した時点における吸着塔５ｂ内の二酸化炭素濃度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６１】
５ａ、５ｂ  吸着塔
８  空気分離部
９ａ、９ｂ  大気開放弁
【図１】
2005279598.tif 000003
【図２】
2005279598.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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