JP2003058206A - 触媒利用支援方法及びそのシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒反応により化学生成物を生産する化学企
業が、市況変動や経済的・社会的変化による生産調整へ
の影響を受けながら、現在の反応設備の運転形態を、工
場の操業目標に合致した反応設備の運転形態へと移行さ
せることを、外部企業が支援する方法とシステムを開示
せんとする。 【解決手段】 化学企業の反応器内部の反応状況に関す
る情報を通信網を通じて触媒供給企業に送り、この情報
を受けとったシミュレータ装置は自社技術により独自化
された反応プログラムを用いて前記情報を解析し、現在
の反応設備の運転形態を、化学企業の操業目標に合致し
た運転形態に移行させるために必要となる操作情報を化
学企業に送り返すようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学生成物を生産
する化学企業が、触媒利用のあり方について、外部の専
門企業の指導やアドバイスを受けるための方法とシステ
ムを提供するものであり、更に詳しくは、工場の操業目
標に合致した反応器の運転制御を行うための指導やアド
バイスを受けるための方法とシステムを提供することを
目的としている。

【０００２】

【従来の技術】化学工場では、化学生成物の生産に触媒
反応が頻繁に用いられる。触媒は、反応速度の向上、化
合物を得るための必要エネルギーの最小化、特定化合物
の収量向上、他の方法では合成困難な化合物の生産の容
易化などを目的として使用される。

【０００３】このような触媒は、触媒を消費する化学企
業とは別の専門企業によって生産され、この専門企業が
各化学企業の使用環境に適合した触媒に調整したうえ、
顧客である各化学企業に提供している（以下、化学企業
に触媒を提供しているこの企業を触媒供給企業と称し、
この触媒供給企業から触媒を供給を受けている企業のこ
とを顧客企業或いは化学企業と称す）。触媒反応過程で
触媒は被毒されることがあるが、一般的に一時的な被毒
と永久的な被毒とに分けられる。一時的な被毒は再活性
化できるが、カーボンの析出を伴う場合のような永久被
毒は再活性化することはできず、触媒としての機能が失
われる。触媒としての機能低下が、工業生産上無視でき
ない程度に至ったとき、触媒寿命が尽きたと判断されて
触媒の交換が行われる。

【０００４】触媒は一種類で用いることは少なく、多く
の場合、複数種類の触媒を同時使用したり、触媒を使用
するプロセスが時間的に前後して連続していたりする場
合が多い。したがって触媒の交換時期の決定には、その
触媒自身の劣化の程度だけでなく、他の触媒やプロセス
との関係も考慮する必要がある。例えば、触媒ａを使う
第１プロセス、触媒ｂを使う第２プロセス、触媒ｃを使
う第３プロセスが直列的に接続され、各プロセスで生成
される生成物を次プロセスにおける原材料となして前記
各プロセスを連続実行することにより目的の化学生成物
が得られるような場合、第１プロセスを実行するうえで
は触媒ａは充分な触媒活性を示している場合でも、当該
プロセスにおける生成物の生成量が第２プロセスに提供
する原材料としての充分な量を確保できなければ、触媒
ａに余寿命があっても、その段階で触媒ａは交換する必
要がある。本発明における「触媒の交換」は、このよう
な場合も含む概念である。

【０００５】触媒反応のオペレーションにおいて重要な
ことは、触媒の能力を余すことなく使い切りながら、触
媒の交換時期を適切に管理できるよう反応器を運転する
ことである。「触媒の能力」は、触媒活性（反応を促進
させ、反応速度を増大させる能力）や収率（原料物質の
量に対して目的とする物質の実際に得ることができた量
の割合）で表現されるが、触媒活性はその反応器の運転
環境によって変わり、それに応じて触媒寿命も変動す
る。一般に触媒活性は反応温度を上昇させることにより
高くなるが、過剰な温度上昇は、触媒活性を一時的に高
める反面、触媒を劣化させその寿命を著しく短くする。
したがって、触媒反応のオペレーションにおいては、高
い触媒活性を維持して高収率を実現しながら、触媒の劣
化を抑えて、触媒の長寿命化をはかることが重要とな
る。

【０００６】また触媒交換時期の管理に関しては、可能
な限り触媒交換の時期を引き延ばす管理が行われてい
る。触媒の交換は、反応器をはじめとする関連設備の運
転を停止させて行われることから、生産上の機会損失に
直結する。このため、一度触媒が充填されると、工場の
運転をなるべく止めることなく、触媒の機能低下がプロ
セスのうえで許容されなくなる一歩手前のギリギリの段
階まで使いきるための延命策がとられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように触媒反応の
オペレーションは、触媒の劇的な劣化を起こさせないよ
うな反応条件のなかで可能な限り高い収率を目指しつ
つ、可能な限り触媒交換時期を先に延ばし、且つ触媒交
換時期も正確に推定し、このようにして一定量の生産量
を安定的に確保する定常生産を行うためのものであった
が、近年にいたってこのような運転の範疇に納まらな
い、多様な運転形態を実現するためのオペレーションに
対する要求が増している。

【０００８】例えば市況の動向に応じて生産調整の必要
が生じる生成物を扱う企業にとっては、市況が引き締ま
っている時に増産を図り、市況が軟化したときに減産を
図るという柔軟な生産調整を行う必要があり、増産時に
は、触媒の劣化を承知のうえで、一時的な大増産をはか
りたいという要求があるが、前記従来のオペレーション
は基本的に定常生産を前提としたものであり、反応条件
を頻繁に変えて増減産をはかりながら、触媒交換時期も
正確に管理するというような運転形態は、その制御が極
めて複雑であるため、そのようなオペレーションを工業
的に実施することは困難であると考えられてきた。この
ため生産過剰による価格低下や、需要に生産が追いつか
ないために生ずる販売機会の遺失を甘受しなければなら
ず、企業としての最適利益を得ることができなかった。

【０００９】企業にとっては最大利益をあげることが重
要なことはいうまでもないが、最大利益よりも製品の安
定供給などの社会的責任が優先する場合もある。個別企
業がどれを優先させるかは、その企業の置かれている経
済的社会的環境によるが、いずれにせよ工場操業を行う
企業にとって重要なのは、操業目標に合致した最適利益
をあげることである。市況変動を敏感にとらえて生産調
整を行い最大利益をあげることも、最大利益よりも安定
供給を優先させることも、あるいは他の経済的・社会的
要因によって生産量を調整することも工場の操業方針に
包括されるといえる。

【００１０】工場の操業方針に合致した最適利益を得る
ためには、工場の操業方針の内容に応じて、柔軟に生産
調整を行うことが重要であるにもかかわらず、従来は、
非定常生産における触媒反応のオペレーションが複雑で
あるとの理由で、それができなかった。本発明は、かか
る現況に鑑みてなされたものであり、市況変化や経済的
・社会的変化などが生産調整に与える影響を配慮し、そ
の状況下で企業の工場操業目標に合致した化学生成物の
生産体制を確立するために必要となる触媒反応の制御を
行うための手段を提案するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
には、生産量の増減調整を頻繁に行いながらも、収率と
触媒寿命を制御でき、触媒交換時期を正確に予測して制
御できる触媒反応のオペレーション技術が必要になる。
しかし経済情勢等に連動して、増減産調整を行いなが
ら、工場操業目標に合致した最適利益を得、しかも触媒
交換時期も正確に制御するには、複雑な触媒挙動につい
ての極めて専門的な知識やデータが必要となる。しかも
触媒の挙動は一様ではなく触媒の種類及びその反応環境
によって変わるため、それぞれの化学企業の反応環境ご
とに制御の内容を変える必要があり、そのためのデータ
も必要となる。本発明者等は、上記課題を解決するにあ
たり、触媒に関する専門知識やデータが、反応器を運転
する化学企業よりも、この企業に触媒を供給する触媒供
給企業に集中的に蓄積されている点に着目し、これを利
用することを着想した。

【００１２】即ち、触媒供給企業は、顧客である化学企
業から、反応器内部の反応状態に関する情報を入手し、
この情報を、触媒供給企業の保有技術を反映させたシミ
ュレータ装置によって数値解析し、その処理結果を化学
企業に送り、化学企業はこの返された処理結果を反応器
の制御に役立てるようにすれば、化学企業は、変動する
経済情勢等に連動して、増減産調整を行いながら、最適
利益を得ることが出来るはずである。

【００１３】化学企業から入手する情報としては、その
中に少なくとも触媒活性に関する情報が含まれている必
要がある。触媒活性に関する情報が含まれていれば、こ
の情報を基にして収率と触媒寿命を、その相互関係を把
握しながら制御することができる。触媒反応の解析には
シミュレータ装置を用いることにする。シミュレータ装
置に搭載するプログラムとして触媒供給企業の保有技術
により独自化された触媒反応プログラムを用いればよ
い。触媒供給企業には触媒に関する技術とデータが豊富
に蓄積されているから、極めて信頼性の高い触媒反応プ
ログラムを搭載することができる。そしてこのようにし
て解析した結果は、顧客企業である化学企業に送り、化
学企業で利用できるようにすればよい。

【００１４】このような着想に基づいて完成された本発
明の触媒利用支援システムは、次の構成を有する。即
ち、触媒反応により化学生成物を生産する化学企業が、
生成物の収率又は触媒寿命を制御しながら工場の操業目
標に合致した最適利益を得られる反応設備の運転形態を
実現できるよう、外部企業が支援する触媒利用支援シス
テムであって、支援を受ける化学企業側設備には、化学
企業が運転する反応器内で進行する触媒反応に関する情
報を、少なくとも触媒活性に関するデータを含んで測定
する測定手段と、前記測定手段によって得られた触媒反
応に関する情報を通信網を通じて触媒供給企業の通信手
段に送信するとともに、触媒供給企業から送られてくる
処理結果に関する情報を受信する通信手段と、受信した
処理結果に関する情報を反応器の制御に反映させる処理
結果反映手段とを備えさせ、一方、前記化学企業を支援
する触媒供給企業側設備には、化学企業から送られてく
る触媒反応に関する情報を受信するとともに、当該情報
を数値解析して得られた処理結果に関する情報を前記化
学企業に送信する通信手段と、自社触媒技術により独自
化された予測エンジンが組み込まれ、化学企業から受け
取った触媒反応に関する情報に含まれる過去の触媒反応
の履歴から現環境を維持した場合の触媒反応の将来予測
を含む現在の反応状態を解析する反応解析機能と、当該
反応解析機能による処理結果を参照しながら前記化学企
業が予定する最適利益が得られる運転形態へと、現在の
運転形態を移行させるために必要となる反応設備に対す
る操作情報を生成する操作情報生成機能とを有するプロ
グラムを搭載したシミュレーター装置とを備えさせたこ
とを特徴としている。

【００１５】このような触媒利用支援システムでは、先
ず、化学企業が運転する反応器内で進行する触媒反応に
関する情報を、少なくとも触媒活性に関するデータを含
ませて測定する。この測定によって得た情報は化学企業
側設備に設けられた通信手段から触媒供給企業の通信手
段へと、通信網を通じて送信する。触媒供給企業の通信
設備は、この情報を受けとると、この情報をシミュレー
タ装置を用いて数値解析し、その結果を情報発信元であ
る化学企業に送り返す。触媒反応の解析は、触媒供給企
業が持つ技術やデータに基づいて独自化された反応プロ
グラムを用いて行う。

【００１６】シミュレータ装置が行う処理は、反応予測
処理と操作情報生成処理とである。反応予測処理は、化
学企業から受け取った情報に含まれる過去の触媒反応の
履歴から触媒反応の将来予測を行う処理であり、操作情
報生成処理は、前記反応予測処理で得られた結果を参照
しながら、反応器の現在の運転形態を、当該化学企業が
予定する最適利益が得られる工場の運転形態へと移行さ
せるために必要となる反応設備に対する操作情報を生成
する処理である。これら触媒供給企業によって処理され
た結果の情報は、化学企業に戻されて、反応設備の制御
に反映させることになる。

【００１７】処理結果を反応器制御に反映させる方法と
しては、前記情報に含まれる触媒反応の将来予測と、反
応設備に対する操作情報とを、化学企業の情報受信機器
に伝え、操作者の判断を経て反応器の状態物理量を目的
とする状態に変化させ、運転状態を維持、監視させる。
一方、化学企業の同意に基づいて処理結果反映手段を機
構として設け、操作情報の内容に基づいて反応器を目的
とする状態に変化させることも可能である。この場合、
処理結果反映手段は、操作情報に基づいて反応器に対し
て制御指令を送出するコンピュータと、その指令を受け
て反応器の状態物理量を操作する操作機構とによって構
成する。またこのように自動化するのではなく、前記情
報に含まれる触媒反応の将来予測と、反応設備に対する
操作情報とを反応器の操作者に伝え、この操作者の判断
を経て、反応器内の状態物理量を目的とする状態に変化
させることも考えられる。

【００１８】反応状態を知るためには、反応に関係する
周辺設備の仕様及び、反応器固有の設備仕様、ならびに
触媒充填パターンなどに代表される設備仕様に関する情
報と、反応に伴って時々刻々変化する反応器内の状態物
理量に関する情報とが必要である。前者は予め得ておく
べき情報であり、後者は常時新しい情報に更新される情
報である。前者の反応器固有の設備仕様に関する情報の
代表的なものは、反応器のチューブ本数、チューブの長
さなどである。また後者の常時更新される情報とは、反
応器熱媒体温度、反応器内温度、反応器内の絶対圧力、
反応器出入口相互の圧力差、エチレンガス、塩酸ガス及
び酸素の吹き込み量などである。一方、反応設備に対す
る操作情報としては、反応器内温度、反応器内の絶対圧
力、反応器出入口相互の圧力差、エチレンガス、塩酸ガ
ス及び酸素の吹き込量などがあげられる。操作情報はこ
のような状態物理量そのものを、化学企業に送るもので
あってもよいし、あるいは、相手設備を直接制御するデ
ータに変換して送るようにしてもよい。

【００１９】反応器内部の状況を知るために必要となる
情報の中に、情報を提供する化学企業の秘密情報が含ま
れる可能性があるが、このような場合は、他の情報を用
いて機密情報に該当する情報を補完する等の工夫をし
て、機密情報が生情報のまま漏洩しないようにすること
が好ましい。

【００２０】シミュレータ装置に搭載される予測エンジ
ンとしては、触媒反応速度式を用いたダイナミックモデ
ルで表現されるものなどを用いる。

【００２１】本発明が適用できる触媒反応は、特に限定
されないが、例えば、オキシクロリネーション反応によ
り、ニ塩化エタンを得る反応などが対象となる。

【００２２】通信網は化学企業と触媒供給企業との間で
データ通信ができるものであれば適宜採用できるが、通
信網の一部又は全部がインターネットを経由するものを
採用すれば、海外企業へのサービス展開やホームページ
を活用したサービス展開もはかることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面に基づ
き説明する。図１は、３基の反応器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を
備えた反応設備を示している。反応設備が複数の反応器
を備える場合、各反応器充填の触媒の交換時期は、本反
応設備の目標生成物の収率によって判断する必要があ
る。化学生成物を生産する設備の多くは、このような設
備である。本発明において使用する「触媒交換の時期」
という用語も、このような意味を有する。以下の説明で
は、話を単純化するために１基の反応器を対象にして話
を進めるが、本発明が反応器１基のものと反応器を複数
備えた反応設備の両方を対象にしていることはいうまで
もない。

【００２４】図２は本発明の概要を示している。本発明
は、化学生成物を生産する化学企業の触媒反応の制御
（オペレーション）を、この企業に触媒を供給する触媒
供給企業によって支援させようとするものであり、シス
テム構成的には、化学企業側設備Ｕと触媒企業側設備Ｓ
及びこれら両設備間で情報伝達を行う通信網Ｔとより構
成される。化学企業は触媒供給企業にとっての顧客企業
であり、日常的に触媒反応を利用して化学生成物を生産
している企業である。また、触媒供給企業は前記化学企
業に触媒を供給する企業である。供給する触媒は、通常
は自社生産したものであるが、他社から調達した触媒を
供給する企業を排除するものではない。触媒供給企業と
して重要なのは化学企業に対して触媒反応のオペレーシ
ョンを教示できるだけの技術力を持つということであ
る。

【００２５】本発明は触媒供給企業が、顧客企業である
化学企業に、その企業の工場操業目標に合致した触媒反
応のオペレーションを教示しようとするものである。工
場操業目標は多様な内容を含んでいる。その内容とは、
例えば、最大利益の追求、一時的なコスト度外視の増産
追求、化学生成物の安定的供給などさまざまである。

【００２６】また本発明における「触媒利用支援」の
「支援」の意味も多様である。支援の内容は反応設備の
操作情報の提示にとどまる場合もあるし、得られた操作
情報により相手側設備を直接コントロールする場合もあ
る。前者の場合は、提供された操作情報を実行するか否
かは、化学企業側の操作者が判断することになる。一
方、後者の場合は、得られた操作情報に基づきに反応器
をリアルタイム制御することになる。より精密な制御を
行うという観点からは、後者のリアルタイム制御が好ま
しいが、この場合には、他企業の反応設備を直接制御す
ることになるから、企業間に全幅の信頼関係が築かれて
いることが前提となる。

【００２７】化学企業側設備には、反応器Ｒの内部で進
行している触媒反応に関する情報（反応情報）を入手す
るための測定手段１と、この測定手段１の測定結果を触
媒供給企業側設備Ｓに送り込み、且つその処理結果に関
する情報を触媒企業側設備Ｓから受け取る通信手段３
と、この受け取った情報の内容を反応器Ｒの制御に反映
させる処理結果反映手段２とを備えている。測定手段に
よって入手する情報としては、収量、反応器内温度、反
応器内の絶対圧力、反応器出入口相互の圧力差や酸素の
吹き込み量などが挙げられる。また例えば、反応が固定
床法オキシクロリネーション反応である場合には、これ
らに加えてエチレンガスや塩酸ガスの吹き込み量などが
必要になる。

【００２８】処理結果反映手段２は、触媒供給企業側設
備Ｓから送られてくる操作情報に基づいて反応器Ｒに対
して制御指令を送出するコンピュータと、その指令を受
けて反応器内の状態物理量を操作する操作機構とを有し
ている。操作機構は、反応器内の温度や圧力を所望の値
に変化させるためのものであり、例えば温度に関して
は、反応が発熱反応である場合であれば冷却装置、反応
が吸熱反応である場合には、加熱装置などが例示され
る。測定手段１や処理結果反映手段２としては、特別な
ものを用意する必要はなく、反応器Ｒの制御設備として
従来より使用されている設備を踏襲し、これに通信手段
３を付加してデータの送受信が行えるようにするだけで
よく、例えば、測定手段１としては反応器Ｒに組み込ま
れている測温装置、圧力検出装置、ガス流量測定装置な
どが挙げられ、処理結果反映手段としては、フィードバ
ック機構を含み反応器内の温度や圧力の増減操作を行え
る既存装置が使用できる。

【００２９】化学企業側の通信手段３は触媒供給企業側
に設けられる通信手段４に対応するもので、通信網Ｔを
介して化学企業と触媒供給企業相互間でデータ通信が可
能なものが採用される。反応データの送受信はリアルタ
イムに行うことが好ましいが、反応制御に緊急性を要し
ないのであれば、定期的なデータ交信であってもよい。
また通信網Ｔは専用回線及び公衆回線のいずれを利用す
ることもできる。インターネット網を使用すれば、遠距
離通信における通信費負担を軽減することができるので
海外企業を対象にして触媒利用の支援サービスを提供し
たり、ホームページを設けて顧客企業に対しきめの細か
いメンテナンスサービスを行うこともできるようにな
る。データの送受信は正確かつ外部に漏洩することなく
行う必要があり、このためにデータの保守性やセキュリ
ティを高めるための多重の工夫を行うことが好ましい。
このことは触媒供給企業側設備Ｓにおける通信手段Ｔに
対しても言えることである。

【００３０】一方、触媒供給企業側には前記化学企業側
から送られてきた情報を解析処理して、その処理結果を
化学企業に送り返すシミュレータ装置が備えられてい
る。本実施例においてはシミュレータ装置は汎用コンピ
ュータにシミュレーションプログラムを搭載して構成し
ている。勿論、シミュレーションのための演算ルーチン
を専用回路化して演算素子として搭載した専用装置を構
成して、これを使用してもよい。

【００３１】シミュレータ装置には、反応解析機能と操
作情報生成機能を備えさせている。反応解析機能は、化
学企業から送られてくる触媒反応に関する情報を受け取
って解析し、反応器内で進行している現在の触媒反応の
状態を特定し、更に、この特定された状態に基づいて将
来予測を行うことを内容としている。この予測はシミュ
レータ装置に搭載された予測エンジンプログラムが受け
持つ。予測エンジンプログラムは、触媒供給企業の保有
技術によって独自化されたものが用いられる。その独自
化の内容こそが触媒供給企業の技術力の水準を示すもの
であるといえる。例えば予測エンジンとしては触媒反応
速度式を用いたダイナミックモデルが採用される。この
モデルは静的なモデルではなく過去の履歴によっても変
化する動的モデルである。

【００３２】操作情報生成機能は、現在の反応状態を、
当該化学企業の工場操業目標に合致する反応状態に移行
させるために必要となる操作量を算出する機能である。
算出する操作量は、温度や圧力などの状態物理量の形式
であっても、顧客企業である化学企業の反応設備の制御
機構を直接制御する制御データであってもよい。後者の
場合、化学企業の反応設備を通信回線経由で送り込むデ
ータによって直接制御するようにすれば、リアルタイム
性と制御の精密性を確保することができる。尚、このよ
うな顧客企業である化学企業の反応器を直接制御するに
は、制御すべき反応器やその制御設備に関する情報を把
握しておく必要があるが、触媒供給企業は、相手企業の
設備環境に合った触媒を調整して供給するのが、本来業
務であるから、これら情報については、すでに自社デー
タベースに蓄積されているものを利用することができ
る。また、仮に追加情報が必要であるならば、既存のデ
ータベースを基礎として、これを充実させることによっ
て対処すればよい。

【００３３】反応解析機能及び操作情報生成機能のいず
れにおいても、過去から現在に至る触媒反応を解析し、
温度、圧力、ガス吹き込み量等を変化させた場合の触媒
反応の挙動を正確に予測することが重要であり、このた
めには現実の触媒反応を正確に反映する反応モデルの採
用が重要となる。例えば、化学生成物としてニ塩化エタ
ンを得る固定床法オキシクロリネーション反応では次の
一般式で示される反応モデルを用いることにした。 ｒ＝ｆ（Ｐ［ＨＣＬ］^α，Ｐ［Ｃ₂Ｈ₄］^β，Ｐ［Ｏ₂］
^γ） （Ｐは圧力を表す）

【００３４】このような化学企業側設備と触媒供給企業
側設備によって構成される本システム運用のあり方を図
３〜図６を用いて説明する。図３は同じ触媒活性を有す
るものを対象として、反応制御の異なる運転形態Ａ，Ｂ
を行った場合の転化率と経過時間との関係を示してい
る。ここで転化率とは原料のうち、生成物に転化した原
料の割合を示しており、収率とほぼ同じ概念である。
尚、Ｗは工業生産として成り立つための最低限の転化率
のレベルであり、触媒の転化率がこれを下回ったとき、
触媒交換がなされる。図示するように、運転形態Ａは、
転化率を低く抑えて一定水準の転化率を安定して確保し
ながら長寿命（Ｌａ）を実現する運転形態であり、これ
に対して、運転形態Ｂは高い転化率から始まり、急激に
転化率が低下して短寿命（Ｌｂ）に終わるという運転形
態である。通常は運転形態Ａが好ましいが市況変化等に
よりに増産の必要が生じた場合などには、運転形態Ｂを
一時的に採用することになる。この運転形態と運転形態
Ｂとの切り換えを、切り換え後の触媒寿命を予測しなが
ら触媒反応を停止させることなく運転途上で実行するた
めに必要となる反応設備に対する操作情報を提供するの
が本発明の趣旨である。

【００３５】図４は運転形態Ａ０（通常運転）で開始
し、途中で運転形態Ａ１（増産運転）又は運転形態Ａ２
（減産運転）に切り換える運転形態を示している。この
場合の触媒寿命は、通常運転Ａ０を行った時間Ｌ０に増
産運転Ａ１を行った時間Ｌａ１あるいは減産運転Ａ２を
行った時間Ｌａ２を加算した合計時間によって表現され
るが、この算出される時間は、通常運転のみで全寿命を
まっとうしたときの時間Ｌａ０に対して、増産運転を併
用した運転形態における全寿命は、前記時間Ｌａ０より
も短く、減産運転を併用した運転形態における全寿命
は、前記時間Ｌａ０よりも長いが、その算出は簡単では
なく、通常運転を継続した時間帯Ｌ０における触媒の反
応挙動履歴を運転実績から把握して、増減産運転時の寿
命予測に盛り込む必要がある。触媒寿命の予測、即ち、
触媒寿命が尽きる時期を予測することは、反応関連設備
を停止させて行われる触媒交換時期を予測することであ
るから、極めて重要である。触媒交換時期の予測手法
は、予定時期に触媒交換時期がくるよう触媒反応を制御
することにも応用できる。増減産の制御は、主として温
度を制御することによって行われ、圧力制御が補助的に
用いられる。本発明ではこのような増減産が頻繁に繰り
返されるような運転形態を想定しており、例えば図５で
示すような運転形態などが想定できる。この例では運転
形態がＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５へと順次変化して
おり、各運転形態をそれぞれの運転形態における反応器
内部の温度を、それぞれ３００℃、４００℃、３００
℃、３６０℃に設定することで実現している。

【００３６】図６は、本システムの処理の流れの概略を
示したフローチャートである。簡単に説明すると、まず
最初に、反応解析機能により現在の反応状態が解析され
る。解析を行うために、顧客プラントの個別特性として
の反応器及び設備仕様データの読み込みと、反応の進行
に伴って時々刻々変化する反応器内の各種状態物理量の
読み込みとが行われる。プラントの個別特性は、図６に
示すように、現在の反応状態を解析した後に読み込んで
もよいが、通常は、最初に顧客プラントの設備仕様のデ
ータを読み込んで初期条件を確定しておき、その後に、
化学企業から次々と送られてくる反応器内の各種状態物
理量を読み込む。設備仕様に関するデータとは反応器の
チューブ本数、チューブの内径、チューブの長さなどで
ある。これら設備仕様に関するデータは、通信回線を通
じて受けとっても勿論よいが、これらデータは、頻繁に
変動するデータではないので、書面や磁気媒体を用いて
オフラインでデータ授受を行うことも可能である。そし
てこれら設備仕様に関するデータは、反応モデルを顧客
の設備環境に適用するための修正要素として用いられ
る。一方、測定される反応器内の状態物理量とは、温度
（Ｔ）、反応器内部の絶対圧力（Ｐ）、反応器出入口相
互の圧力差（ΔＰ）、酸素の吹き込み量（Ｏ₂）などで
ある。次に顧客企業の工場の操業目標が読み込まれる。
操業目標は利益優先操業や安定供給優先操業などであ
り、単一の目標が設定される場合もあれば、優先順位を
つけて複数の目標が設定される場合もある。また、操業
目標が状況に応じてかわるケースも想定される。操業目
標は本支援システム導入時の契約の際に、決めておくこ
ともできるし、操業目標に関するデータを測定データと
一緒に送るようにしてもよい。

【００３７】次に前記読み込まれた操業目標から優先事
項、例えば、触媒寿命と収率のいずれを優先させるかの
優先事項取り出し、多数の反応モデルに関するデータが
蓄積されたデータベース（ＤＢ）から顧客企業の触媒反
応に適合した反応モデルのデータを読み込み、前記特定
された優先事項の内容に合致するまで反応器内の状態物
理量を変化させるシミュレーションを行い、その結果を
顧客企業に送る。顧客企業へは操作すべき状態物理量の
データ、即ち、「温度を○○℃にまで上昇させて５分間
維持し、その後、温度を元に戻す」というようなデータ
を送ってもよいが、前記データを顧客企業の反応設備を
直接制御するデータに変換して相手設備に送り込み、こ
れにより、リアルタイム性のあるフィードバック制御を
行うことも可能である。

【００３８】

【発明の効果】本発明の触媒利用方法及びそのシステム
は、化学企業の反応器内部の反応状況に関する情報を、
少なくとも触媒活性に関する情報を含んで、化学企業か
ら触媒供給企業に送り込み、触媒供給企業は自らが持つ
触媒に関する独自技術を駆使したシミュレータ装置を用
いて顧客企業である化学企業から受け取った前記情報を
解析して、顧客企業の工場操業目標を達成するための操
作情報を提供することとしたから、従来、触媒寿命が尽
きるまで.定常運転を前提とした簡単なオペレーション
しかできなかったものが、市況変化などの経済情勢や社
会情勢に応じて増減産を行うなどの臨機応変なオペレー
ションを行うことができるようになり、顧客である化学
企業にとっては最大利益を得るなどの工場の操業目標を
達成することが容易になる。一方、触媒供給企業にとっ
ては本サービスがもたらす顧客の満足度に応じて、顧客
との間に信頼関係を築くことができることに加えて、顧
客企業の触媒利用状況を知ることができるので次期触媒
購入時期を予測することができ、触媒の生産計画に活用
することができる。

【００３９】請求項４に記載されるように、化学企業に
設けられる処理結果反映手段が、受け取った操作情報に
基づいて反応器に対して制御指令を送出するコンピュー
ターと、その指令を受けて反応器内の状態物理量を操作
する操作手段とで構成される場合、触媒供給企業から直
接、反応器の適切な制御手段が入手でき、操業目標を達
成する上でのより精密なオペレーションが可能になる。

【００４０】請求項６に記載されるように、解析対象と
なる触媒反応に関する情報には化学企業の機密情報が含
まれないようにした場合、通信手段におけるセキュリテ
ィー上の配慮を軽減すことができる。

【００４１】請求項９に記載されるように通信網にイン
ターネット網が介在している場合、通信コストの過剰な
負担なしに海外企業に対しても、サービスを展開するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 複数の反応器より構成される一般的な反応設
備の説明図

【図２】 触媒利用支援システムの全体構成を示す概略
構成図

【図３】 異なる運転形態Ａ，Ｂを対象とした時間経過
に伴う転化率の推移を示すグラフ

【図４】 通常運転を途中で増産運転又は減産運転に切
り替える運転形態における、時間経過に伴う転化率の推
移を示すグラフの説明図

【図５】 運転形態を頻繁に切り換える場合における時
間経過に伴う転化率の推移を示すグラフ

【図６】 本発明方法のフローチャート

【符号の説明】

Ｒ 反応器 Ｕ 化学企業側設備 Ｓ 触媒供給企業側設備 Ｔ 通信網 １ 測定手段 ２ 処理結果反映手段 ３ 通信手段（化学企業側） ４ 通信手段（触媒供給企業側） ５ 反応解析機能 ６ 操作情報生成機能

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 触媒反応により化学生成物を生産する化
   学企業が、生成物の収率又は触媒寿命を制御しながら工
   場の操業目標に合致した最適利益を得られる反応設備の
   運転形態を実現できるよう、外部企業が支援する方法で
   あって、 化学企業が運転する反応器内で進行する触媒反応に関す
   る情報を、少なくとも触媒活性に関するデータを含ませ
   て測定し、 化学企業側設備に設けられた通信手段は前記得られた触
   媒反応に関する情報を通信網を通じて触媒供給企業の通
   信手段に送信し、 前記情報を受けとった触媒供給企業の通信手段は、この
   情報を、自社触媒技術により独自化された反応プログラ
   ムを搭載したシミュレータ装置に送り込み、 シミュレータ装置は、受けとった触媒反応に関する情報
   に含まれる過去の触媒反応の履歴から現環境を維持した
   場合の触媒反応の将来予測を含む現在の反応状態を解析
   する反応解析処理と、この処理結果を参照しながら前記
   化学企業が予定する最適利益が得られる運転形態へと、
   現在の運転形態を移行させるために必要となる反応設備
   に対する操作情報を生成する操作情報生成処理とを実行
   し、 触媒供給企業の通信手段は前記処理結果に関する情報を
   化学企業の通信手段に送信し、 前記処理結果を受け取った化学企業の通信手段は、前記
   処理結果に関する情報を反応器の制御に反映させる処理
   結果反映手段に伝達する触媒利用支援方法。
2. 【請求項２】 処理結果に関する情報の反応器制御への
   反映のさせ方が、前記情報に含まれる操作情報に基づい
   て反応器内の状態物理量を目的とする状態に、操作者の
   判断を経て変化させるか、又は、自動的に変化させるか
   のいずれかの方法によって変化させるものである請求項
   １記載の触媒利用支援方法。
3. 【請求項３】 触媒反応により化学生成物を生産する化
   学企業が、生成物の収率又は触媒寿命を制御しながら工
   場の操業目標に合致した最適利益を得られる反応設備の
   運転形態を実現できるよう、外部企業が支援する触媒利
   用支援システムであって、 支援を受ける化学企業側設備には、 化学企業が運転する反応器内で進行する触媒反応に関す
   る情報を、少なくとも触媒活性に関するデータを含んで
   測定する測定手段と、 前記測定手段によって得られた触媒反応に関する情報を
   通信網を通じて触媒供給企業の通信手段に送信するとと
   もに、触媒供給企業から送られてくる処理結果に関する
   情報を受信する通信手段と、 受信した処理結果に関する情報を反応器の制御に反映さ
   せる処理結果反映手段とを備えさせ、 一方、前記化学企業を支援する触媒供給企業側設備に
   は、 化学企業から送られてくる触媒反応に関する情報を受信
   するとともに、当該情報を数値解析して得られた処理結
   果に関する情報を前記化学企業に送信する通信手段と、 自社触媒技術により独自化された予測エンジンが組み込
   まれ、化学企業から受け取った触媒反応に関する情報に
   含まれる過去の触媒反応の履歴から現環境を維持した場
   合の触媒反応の将来予測を含む現在の反応状態を解析す
   る反応解析機能と、当該反応解析機能による処理結果を
   参照しながら前記化学企業が予定する最適利益が得られ
   る運転形態へと、現在の運転形態を移行させるために必
   要となる反応設備に対する操作情報を生成する操作情報
   生成機能とを有するプログラムを搭載したシミュレータ
   ー装置とを備えさせた触媒利用支援システム。
4. 【請求項４】 処理結果反映手段が、受け取った操作情
   報に基づいて反応器に対して制御指令を送出するコンピ
   ューターと、その指令を受けて反応器内の状態物理量を
   操作する操作機構とで構成される請求項３記載の触媒利
   用支援システム。
5. 【請求項５】 触媒反応の解析に用いる情報としては、
   反応に関係する周辺設備の仕様及び、反応器固有の設備
   仕様並びに触媒補充パターンに代表される設備仕様に関
   する情報と、反応器熱媒体温度、反応器内温度、反応器
   内の絶対圧力、反応器出入口相互の圧力差、エチレンガ
   ス、塩酸ガス及び酸素の吹き込み量に代表される変化す
   る状態物理量に関する情報とが対象となり、反応設備に
   対する操作情報としては、反応器内温度、反応器内の絶
   対圧力、反応器出入口相互の圧力差、エチレンガス、塩
   酸ガス及び酸素の吹き込量そのものあるいは、これらを
   操作するための機器の操作量として表現されるもののう
   ち１つ以上が対象となる請求項３又は４記載の触媒利用
   支援システム。
6. 【請求項６】 解析対象となる触媒反応に関する情報に
   は化学企業の機密情報が含まれない請求項３〜５のいず
   れか１項に記載の触媒利用支援システム。
7. 【請求項７】 シミュレータ装置に搭載された予測エン
   ジンの反応モデルが、触媒反応速度式を用いたダイナミ
   ックモデルである請求項３〜６のいずれか１項に記載の
   触媒利用支援システム。
8. 【請求項８】 反応が固定床法オキシクロリネーション
   反応であり、生成される化学生成物がニ塩化エタンであ
   る請求項４〜７のいずれか１項に記載の触媒利用支援シ
   ステム。
9. 【請求項９】 通信網の一部又は全部がインターネット
   を経由している請求項４〜８のいずれか１項に記載の触
   媒利用支援システム。