JPH0830966B2 - 反応器の内部温度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、前回のバッチ運転時における運転データに
もとづいて、今回の反応器の内部温度を予見制御する反
応器の内部温度制御方法に関する。

［従来の技術］ 従来、設定パターンにしたがって繰り返し制御を行な
う、バッチ反応器における反応温度制御においては、
昇温時のオーバーシュート防止、最短時間での昇温、
定常時における安定性などが、制御上のポイントとな
っており、特に、品質の不均一、異常反応を引き起す昇
温時のオーバーシユートは、どうしても防止しなければ
ならない最重要ポイントであった。

一方、バッチ重合反応器の温度制御は、目標とする昇
降温パターンを指示するプログラム設定器、反応器の内
部温度をマスターコントローラとし、ジャケット温度に
よって調節するカスケード方式のフィードバック制御に
より行なっていた。

すなわち、第４図に示すように、反応器１の周囲に温
度調節用のジャケット２を設けるとともに、反応器１の
内部温度を検出する温度計21を設け、この温度計21から
の検出温度と、設定器22からの設定温度との差にもとづ
いた信号を、調節計23から外温調節計25に設定温度とし
て出力し、さらに、外温調節計25において、ジャケット
２の温度を検出する温度計24からの検出温度により、上
記設定温度を修正し、その修正結果に応じた制御信号を
調節弁26a,26bに出力して、蒸気と冷却水の量を調節
し、これにより、ジャケット温度を制御することによっ
て内部温度の制御を行なっていた。

この場合、PID制御だけでは十分な制御を行なえない
ことから、重合反応進行にともない加熱から強制冷却へ
の切替が必要となる。そこで、ジャケット２に供給する
蒸気の調節弁26を開けて急速に加熱昇温させ、反応器１
の内温が操作出力上限設定値に達した段階、すなわちタ
ーニングポイントにおいて調節計23の出力を下げてバイ
アス設定値だけ降温させ、その後PID制御させることに
よって行なっていた。

［解決すべき問題点］ 上述した従来の反応器の内部温度制御方法は、ジャケ
ット温度を変化させて応答するまでに数分異常の時間遅
れがあり、かつフィードバック制御のため行き過ぎ制御
となりやすかった。そのため、ジャケット温度が大きく
変動してオーバーシュートや暴走などの現象を生じ、反
応器の内部温度が不安定になりやすいといった問題があ
った。

そこで、制御にあたっては、オペレータの経験をもと
に、ジャケット温度の変化速度、あるいは加熱から冷却
への温度切替のためのターニングポイントの設定時間な
どを調節して行なっていた。この結果、ターニングポ
イントを決めるのに長い運転経験を必要とし、オペレー
タの熟練度によって制御の良否に差が出るとともに、未
熟練のオペレータの場合には非常に制御性が悪くなる、
多品種になればなる程、の傾向が強くなる、触媒
ロッドの違いによる活性低下、反応器内表面の汚れによ
る伝熱量の低下等に起因するプロセス特性の変化に対応
できないといった問題点を有していた。

本発明は上記の問題点にかんがみてなされたもので、
例えば、バッチ重合反応器等において、長い運転経験を
必要とすることなく自動的にターニングポイントを決め
ることができるようにするとともに、プロセスの変化に
も適応できるようにした反応器の内部温度制御方法の提
供を目的とする。

［問題点の解決手段］ 本発明の反応器の内部温度制御方法は、上記目的を達
成するために、反応器の内部温度をジャケット温度によ
り制御する方法において、前回のバッチ運転時における
反応器内部温度とジャケット温度の運転データにもとづ
いて、反応器内部温度とジャケット温度との動特性モデ
ルを逐次形最尤推定法で推定し、次いで、前記動特性モ
デルにもとづき、反応器内部温度が反応器内部温度目標
パターンと一致するためのジャケット温度パターンを求
め、このジャケット温度パターンを初期値として調節計
に入力し、ジャケット温度の制御を行なう制御方法とし
てある。

［実施例］ 以下、本発明をバッチ重合反応器の制御に適用した実
施例について説明する。

第１図ないし第４図にもとづいて本実施例方法を詳細
に説明する。

第１図は本実施例方法を実施するための装置構成例を
示す。

第１図において、１は反応器であり、その周囲には反
応器の内部温度を制御するジャケット２が設けてある。
３はジャケット２に供給する加熱または冷却媒体の供給
管で、熱交換器４において加熱蒸気または冷却水と熱交
換が行なわれ温度管理される。5a,5bは加熱蒸気あるい
は冷却水の供給管に設けてある温度制御用の流量調節弁
である。６は反応器１の内部温度を検出する温度計、７
はジャケット２の温度を検出する温度計、８は加熱また
は冷却媒体の温度を検出する温度計である。

10は演算処理部であり、前バッチ運転における反応器
内部温度とジャケット温度の運転データを温度計6,7を
介して入力し、反応器内部温度とジャケット温度との動
特性に関するモデル式を逐次形最尤推定法で推定する。
そして、この動特性モデルにもとづいてジャケット温度
パターンを求め、今回行なうバッチ運転の初期値として
PID調節計11に出力する。PID調節計11は、演算処理部10
からの出力にもとづいて調節弁5a,5bを開閉して制御を
行なうとともに、出力（動特性モデル）と実際との差を
もPID制御する。

次に、第２図のフローチャートと、第３図（ａ），
（ｂ）の温度曲線のグラフによりバッチ重合反応器の制
御方法を説明する。

初回バッチ運転の、PID制御のみによる反応器内部
温度T_Rと，ジャケット温度T_Jの運転データを温度計6,7
を介して演算処理部10に入力し、時系列データ｛T
_R（ｋ）、T_J（ｋ）｝ ｋ＝１…ｌとして保存する（20
1）。

このときの運転データを温度曲線グラフとして表わす
と第３図（ａ）のようなグラフになる。

上記運転データにもとづいて、反応器内部温度とジ
ャケット温度との動特性モデルを求める（202）。

ジャケット温度T_Jを変化させたときの反応器内部温度
T_Rの変化を線形差分モデルのARX（自己回帰入出力）モ
デル T_R（ｋ＋１）＝T_R（ｋ）＋T_J（ｋ） と仮定する。

そして、上記運転データ｛T_R（ｋ）、T_J（ｋ）｝ ｋ
＝１…ｌのデータを用い、逐次形最尤推定法で パラメータ，を決定し、動特性モデルを推定す
る。

反応器内部温度T_R（ｋ＋１）が、反応器内部温度目
標パターンT_SP（ｋ＋１）に一致するためのジャケット
温度T_J ^*（ｋ）を、 より求める。

このようにして求めたジャケット温度T_J ^*（Ｋ）の
パターンを記憶する（204）。

ジャケット温度T_J ^*（Ｋ）のパターンを、初期値
（目標パターン）としてPID調節計11に出力し、今回の
バッチ運転を行なう（205）。目標パターンT_J ^*（ｋ）と
実際のずれはPID調節計11によって制御を行なう。

このときの運転データを温度曲線グラフとして表わす
と、第３図（ｂ）のようなグラフになる。

今回のバッチ運転における、反応器内部温度T_Rとジ
ャケット温度T_Jの運転データを演算処理部10に入力し、
時系列データ｛T_R（ｋ），T_J（ｋ）｝ ｋ＝１…ｌとし
て保存（206）し、上記〜を繰り返す。

このようにしてバッチ重合反応器の制御を行なうと、
１〜２回のバッチ運転にもとづいて、適切なターニング
ポイントを決めることが可能となり、昇温時のオーバー
シュート防止、最短時間での昇温および定常時の安定性
を確保できる。また、これにより多品種のバッチ重合反
応にも容易に対応できるとともに、プロセス特性の変化
にも自動的に対応できる。

［発明の効果］ 以上のように本発明の方法によれば、設定パターンに
したがって繰り返し制御を行なう反応器の内部温度制御
を、簡単にしかも最適に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の方法を実施する装置の構成
図、第２図は本実施例方法のフローチャート図、第３図
（ａ）および（ｂ）は本実施例の方法を採用した場合の
採用前後における運転データを温度曲線グラフとして表
わした図、第４図は従来方法を実施する装置の構成図を
示す。 1:反応器 2:加熱器（ジャケット） 6,7,8:温度計 10:演算処理部 11:PID調節計

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反応器の内部温度をジャケット温度により
   制御する方法において、 前回のバッチ運転時における反応器内部温度とジャケッ
   ト温度の運転データにもとづいて、反応器内部温度とジ
   ャケット温度との動特性モデルを逐次形最尤推定法で推
   定し、 次いで、前記動特性モデルにもとづき、反応器内部温度
   が反応器内部温度目標パターンと一致するためのジャケ
   ット温度パターンを求め、 このジャケット温度パターンを初期値として調節計に入
   力し、ジャケット温度の制御を行なう ことを特徴とした反応器の内部温度制御方法。