JP3831289B2 - Temperature control method and apparatus for polymerization reaction process - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重合反応プロセスの温度制御方法に係り、特に反応熱により温度上昇を伴うプロセスの温度制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
石油化学などのプロセス制御の分野において、重合反応プロセスの制御は自動化が困難なものの一つである。例えば、反応器内部温度の昇温から定温制御に切り替える操作では、オペレータの勘と経験に頼るところが大きい。しかし、最近は多品種少量生産が求められ、これまでのような勘と経験に頼る制御方法では対応しきれなくなってきている。
【0003】
反応器の内部温度制御は、製品品種ごとに反応温度が設定される。温度制御は反応器外部より熱を与えて、前述の反応温度を維持する。外部からの熱供給としては反応器廻りのジャケットに温水冷水などの熱媒体を通しておこなう場合が多い。多くの場合、反応温度フィードバック制御により、ジャケット(入口)温度の設定値を求め、この設定値に従いジャケット流量バルブの開度を調節する、いわゆるカスケード制御系の構成をとる。
【0004】
しかし、外部からの熱が反応器内部に速やかに到達するものではなく、熱損失や時間遅れがある。さらに、重合反応の進展において反応熱が生じ、その結果反応器内部の温度を上昇させる。このように外部からの温度調節の遅れと反応器内部での自己発熱を同時に考慮しなければならない。
【0005】
この問題に対して、反応モデルを用いて自動制御を実現する方法が、例えば、花熊、長迫、佐々木:バッチ重合反応器における制御系の設計と応用:システム/制御/情報、Vol.35,No.3,pp.145〜150(1991)が提案されている。ここでは、反応温度パタンに応じて、ジャケット温度の最適パタンを予め決定し制御することで、安定した自動制御を実現している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、ジャケットからの熱伝達の遅れと、反応器内部の反応熱による温度上昇の影響が考慮されている。しかし、ジャケット温度パタンを決定するため、高精度のモデル化が製品品種毎に必要となる。そのためモデル構築のための労力が大きく、それらを取り扱う品種の分だけモデルが必要となり、管理コストが膨大となる。また、運転時間が経過すると反応器の熱伝達率が変化するため、ジャケット温度パタンも変化するので、あらためて調整することが必要になる。
【0007】
以上のように、従来の重合反応プロセスの温度制御方法としては、運転操作パタン導出に用いるモデルに高い精度が求められるため労力が大きいという課題がある。さらに、プロセスの経年変化に対する考慮もなされていない。
【0008】
本発明の目的は、上記従来技術の課題に鑑み、簡単なモデルによる温度予測結果を活用し、かつプロセスの経年変化に対する対策を盛り込んだ、重合反応プロセスの温度制御方法及び装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、ジャケットの温度制御を介して、反応熱が生じる重合プロセスの反応温度を昇温制御から定温制御のための反応温度フィードバック制御に切換える重合反応プロセスの温度制御方法において、反応器への加熱温度とジャケット温度計測値との差分を少なくするようにジャケット温度を制御中に、前記反応温度が第1の判定温度T0になると、ジャケット温度設定値を加熱温度から冷却温度に切り替え、前記反応温度の時間変化を反応温度の時間微分値に基づいて予測し、その予測結果により冷却温度を補正し、補正した冷却温度で前記反応温度の上昇を保つ。さらに、前記反応温度とジャケット温度に基づいて第2の判定温度T1を決定し、前記反応温度が第2の判定温度T1に到達した時点で前記反応温度フィードバック制御に切換える。
【0010】
また、前記補正した冷却温度により前記反応温度が低下傾向となる場合は、前記反応温度が上昇するように前記冷却温度を再補正する。
【0011】
また、前記反応温度の時間変化を前記時間微分値に基づいて予測し、前記反応温度の上昇が大きい場合は第2の判定温度をT1より大なる値に補正し、前記反応温度の上昇が小さい場合はT1より小なる値に補正する。
【0012】
本発明によれば、重合温度プロセスの温度制御を行うに当たり、簡単なモデルを用いて反応温度変化を予測し、その結果に基づき、冷却温度を適切に補正し、また、反応温度フィードバック制御の投入時期を適切に決定するので、安定した重合反応プロセスの温度制御が可能になる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例に係り、重合反応プロセスの温度制御方式の全体構成を示す。制御対象となる重合反応器10、ジャケット20、反応温度計30、ジャケット入口温度計40、ジャケット循環ポンプ50、温水バルブ60、冷水バルブ70、スプリットレンジ80、およびジャケット温度制御器90から構成される。重合反応器10は重合反応全般を示し、ここでは塩化ビニールの重合反応のように、反応に伴い発熱をするいわゆる発熱プロセスを想定する。
【0014】
また、制御方式を構成する要素としては、制御モード選択機能100、反応温度制御機能200、反応温度DB300、起動時温度DB400、スイッチ500、および手動入力機能600からなる。
【0015】
以下、各機能について説明する。制御モード選択機能100は、起動時温度DB400から、プラント起動時の各種設定温度を読み込む。また、計測データとして反応器内温(T)及びジャケット温度(Tj0)、制御信号としてジャケット温度目標値(STj)を読み込む。
【0016】
これら入力データから、プラント起動時のジャケット温度目標値(S100)と、反応温度制御機能200によるフィードバック制御投入判定信号(S100A)を出力する。なお、本実施例ではジャケット温度としてジャケット入口部40の計測温度を示しているが、これに限定されるものではなく、ジャケット温度を示しかつ計測器の設置可能な部位の温度であればよい。
【0017】
反応温度制御機能200は、反応器内温(T)と、反応温度DB300から読み込んだ設定温度(Tref)とを比較し、その偏差が小さくなるようにジャケット温度(Tjo)の操作信号を算出する。これは一般に反応温度フィードバック制御とよばれ、以下では単に「FB制御」と略記する。
【0018】
FB制御の演算は、多くの場合「比例積分方式」を適用する。比例積分方式とは、前述の設定温度(Tref)と反応器内温(T)との偏差(E)に、式(1)による比例演算と積分演算を施して、操作信号(S200)を算出する。
【0019】
S200=K1*E+K2*∫Edt …(1)
ここで、K1:比例ゲイン、K2:積分ゲインで、FB制御の制御性能を調整するパラメータである。
【0020】
図2に反応温度DBのデータ構成を示す。反応温度DB300は、バッチ重合反応において生産する製品に対して、一意に決まる反応温度の設定値(Tref)を対応づける。図では、製品番号のほか、原料の種類も対応付けの要因にしている。要は、生産工程とそこで参照する反応温度の組合せが明示される。反応温度制御機能200に設定値(Tref)を設定する場合、実生産では運転員がDBから選択し設定するか、プログラム処理により自動設定する場合が考えられるが、一旦、生産を開始すると、反応温度設定値はほぼ固定する場合が多い。
【0021】
図3に起動時温度DBのデータ構成を示す。起動時温度DB400は、制御モード選択機能100に対する温度設定データを、製品毎、原料毎に設定する。設定項目の例を以下に説明する。
【0022】
加熱温度(TH)はジャケット温度設定値である。重合反応開始時には反応器を外部から加熱し、仕込み原料の重合反応を促す。THはそのときの温度設定値で、多くの場合、ジャケット熱媒として供給可能な最高温度を設定する。
【0023】
昇温制約(dTH)は単位時間あたりのジャケット温度上昇に設ける制約である。製品、原料によっては、その化学的特性から、外部からの加熱温度について、温度上昇を緩やかに行なう必要があり、そのための制約である。
【0024】
判定温度T0は加熱から冷却に切替る際の判定温度である。反応器温度制御において、反応器内温(T)が判定温度T0を超えた時点で、ジャケット温度制御器90の目標値STjを加熱設定から冷却設定に切り替える。冷却温度(TC)はジャケット温度設定値で、一般には反応温度設定値(Tref)より低い値が設定される。温度設定値は制御モード選択機能の出力S100として、スイッチ500を介してTIC90に与えられる。
【0025】
その後、反応器温度制御が判定温度T1に達すると、制御モード選択機能100はS100Aを出力して、スイッチ500を反応温度制御機能200に切換え、反応温度FB制御を行なう。判定温度T1は実際にはプロセス状態に基づいて、初期設定値(T10)から修正される。
【0026】
図4は、反応温度と冷却温度の時間変化の一例を示す。反応温度設定値(Tref)に対して、ジャケット温度制御器90の目標値(STj)、反応器内温(T)、ジャケット温度(Tj0)を示している。また縦軸は温度、横軸は時間である。
【0027】
重合反応開始後、目標値(STj)を加熱温度(TH)に設定する。判定温度O(T0)に反応器内温(T)が到達後、(STj)は冷却温度(TC)に設定される。判定温度(T1)に反応器内温(T)が到達すると、反応温度制御機能200によるFB制御を開始する。
【0028】
これら制御方式の切り替えはスイッチ500が行なう。スイッチ500は、制御モード選択機能100の出力信号(S100)、制御モード切替信号(S100A)、反応温度制御機能200の出力信号(S200)、および手動入力機能600からの信号を入力し、ジャケット温度制御器90の目標値(STj)を出力する。
【0029】
スイッチ500は、重合反応開始時は制御モード選択機能100の出力と接続した状態である。判定温度(T1)に反応器内温が到達すると、反応温度制御機能200の出力と接続し、FB制御が投入される。運転員が手動介入する場合は、手動入力機能600の出力と接続することで、ジャケット温度制御器90の目標値(STj)を手動操作可能とする。
【0030】
図5は本実施例の制御動作を示すフローチャートである。原料仕込み完了後、重合反応制御を開始する(F10)。反応器を外部より加熱し(F20)、反応器内温が判定条件(F30)を満たしてから、冷却(F40)に切り替える。
【0031】
ここで、重合反応モデルによる温度予測1(F50)を実施し、冷却温度(TC)の補正(F60)を行なう。引き続き、冷却(F70)を実行し、温度予測2(F80)を実行する。この予測結果に基づき、判定温度(T1)の補正(F90)をし、FB投入判定をする(F100)。判定の結果、フィードバック制御投入(F110)が可能となれば、反応温度制御機能200によるFB制御に切り替え、重合温度制御はカスケード構成を確立する。
【0032】
前述のF50からF100までの制御動作は、制御モード選択機能100にて行なわれる。図6に制御モード選択機能の詳細を示す。制御モード選択機能100は、反応器内温(T)を読み込み、加熱、冷却操作時の温度設定値(S100)と、FB投入判定信号(S100A)を出力する。加熱設定器110には、加熱温度(TH)と昇温制約(dTH)を設定する。比較120では、判定温度(T0)と反応器内温(T)を比較し、T0<Tを満たすと、スイッチ130を冷却設定器140に切り替える。
【0033】
冷却設定器140は、反応器内温(T)を読み込み、冷却温度(TC)を出力信号(S100)として出力する。図7に冷却設定器のモデルを示す。モデル1410は、数式モデルを用いて反応器内温(T)の挙動を予測する。具体的には、反応器内温の時間変化(dT/dt)について、加熱操作から冷却操作に切り替えたことによる影響を考慮し、反応器内温(T)が緩やかに上昇するか、それとも温度低下をひき起こすかを予測する。この予測方法の一例を以下に説明する。
【0034】
反応器内温(T)の時間変化と、ジャケットなど外部からの加熱については、(顕熱の蓄積速度)=(反応に伴う発熱速度)+(周囲からの加熱速度)といった熱バランス式が成り立ち、これを数式で表すと式(2)となる。
VρCp(dT/dt)=Qr+UA(Tj0−T)+(その他) …(2)
ここで、V:反応器体積、ρ:反応物密度、Cp:反応物熱容量、Qr:発熱速度、U:総括伝熱係数、A:伝熱面積である。
【0035】
発熱速度(Qr)以外は、反応器の設備データや反応物の物性データであり、事前設定が可能である。しかし、発熱速度(Qr)は、重合反応制御中の計測が困難なデータであり、予測計算に直接用いることができない。そこで、以下の演算により、反応器温度(T)の挙動予測を行なう。
【0036】
まず、加熱から冷却に切り替えた時点の、反応器内温(T)の時間変化を求め、それから切り替え時点の顕熱の蓄積速度Q0を式(3)により求める。
Q0=VρCp(dT0/dt) (3)
また、切り替え時点における、周囲からの加熱速度QHを式(4)により近似する。加熱速度QHは、判定温度(T0)と加熱温度(TH)の温度差により決定するとしている。
QH=UA(TH−T0) (4)
さらに、冷却操作による外部加熱速度QCを式(5)により近似する。冷却温度(TC)はT0より低いので、QC<0である。
QC=UA(TC−T0) (5)
加熱から冷却への切り替えによる顕熱蓄積速度Q’は、式(3)〜(5)を用いて式(6)により表わされる。Q’は外部からの加熱と冷却を切り替えたあとで近似している。
Q’=Q0−QH+QC (6)
以上から、冷却開始後の反応器内温の挙動は式(7)で表される。
(dT'/dt)=Q’/VρCp (7)
つまり、Q’の符号を判定することにより、反応器内温が上昇するか低下するかを判定できる。よって、モデル1410は、予測値である顕熱蓄積速度Q’を、修正部1420に出力する。
【0037】
図8は冷却温度Tcを決定する修正部のフローチャートである。まず、F800、F810にて温度データを読み込み、上記演算によりQ’や(dT'/dt)を求める。次に、修正部1420は、予測値Q’により、冷却温度(TC)に対して以下の処理を行なう。
【0038】
まず、反応温度が低下しているかを判定し(F820)、以下のように実行する。(1)予測値Q’が正またはゼロの場合は、冷却温度(TC)をそのまま出力する(F850)。また、(2)予測値Q’が負の場合は、冷却温度(TC)を予測値Q’が正となるよう補正する(F830、F840)。
【0039】
上記(2)の場合のTC補正方法を説明する。式(6)において、Q’がゼロ以上となればよいことから、TCは以下の式を満たすように決定すればよい。
QC>QH−Q0 (8)
式(8)を整理すると、式(9)が得られるので、これによりTCを補正すればよい。
TC>TH−(Q0/UA) (9)
上記では、重合反応の自己発熱による発熱速度の影響を考慮していない。しかし、予測値Q’について、Q’<0を回避するよう冷却温度を補正した上で、さらに自己発熱による発熱速度(Qr)の影響が加わるので、冷却切り替えによる反応器内温(T)の温度低下が回避できる。以上が、制御モード選択機能100における加熱設定器110、冷却設定器140の出力信号(S100)である。
【0040】
次に、図6のFB投入判定150について説明する。図9はFB投入判定部の詳細構成を示す。モデル1510は、反応器内温(T)の時間変化(dT/dt)を予測補正する。冷却設定器140と同様のモデル式を用いるが、このモデル1510では、加熱操作の影響は無いものと考え、冷却操作の影響のみを考慮する。
【0041】
モデル1510は、反応器内温(T)、ジャケット温度(Tj0)およびジャケット温度制御器90の目標値(STj)を読み込む。まず、読み込み時の、反応器内温(T)の時間変化(dT/dt)を求め、冷却器140の場合と同様に、顕熱の蓄積速度Q10を式(10)により求める。
Q10=VρCp(dT/dt) …(10)
これと同時に、ジャケット温度(Tj0)とその目標値(STj)を比較し、その差をもとに、式(11)を計算する。
Qj=UA(STj−Tj0) …(11)
式(11)から、ジャケット温度(Tj0)が目標値(STj)と一致すれば、Qjはゼロである。一方、(Tj0)が目標値に到達していない場合、ジャケット温度制御器90により、さらに冷水が供給されるので、ジャケット温度の低下が予想される。この影響を考慮し、式(10)による蓄熱速度を補正すると、補正値Q1と、補正後の(dT/dt)は、それぞれ式(12)、(13)となる。
Q1=Q10+Qj …(12)
(dT/dt)=(dT/dt)+Qj/VρCp …(13)
図10は判定温度T1を決定するフローチャートである。モデル1510による温度時間変化(dT/dt)の予測(F1010)の後、この(dT/dt)に基づき、比較部1520において、判定温度T1のデータ参照を行なう(F1020)。
【0042】
図11にT1カーブを示す。T1カーブは、横軸に反応器内温の時間変化(dT/dt)、縦軸にFB投入の判定温度(T1)とし、反応器内温の状況に対応した判定温度をプロットしている。本実施例ではグラフ形式としているが、数値テーブルの形式で定義してもよい。モデル1510で決定した(dT/dt)から、判定温度T1を参照する。このT1カーブの特徴として、初期設定値T10を基準とし、(1)反応器内温上昇が早い((dT/dt)が大きい)場合は、判定温度T1を高くし、FB投入時期を遅らせる。(2)反応器内温の変化が少ない((dT/dt)が小さい)場合は、判定温度T1を低くし、FB投入時期を早める。これらは、図10のフローチャートF1030〜F1050で実行する。
【0043】
すなわち、反応器内温の変化に対して、冷却操作の効果が小さいと温度上昇も早い。この場合、FB制御投入が早いと、フィードバック制御による加熱操作が加わるので、反応温度を大きくオーバーシュートする可能性がある。そこで、判定温度T1を高くし、FB投入時期を遅らせる。一方、冷却操作の影響が大きく、反応器内温の上昇が緩やかな場合、早めにFB制御を投入し、反応温度(Tref)に速やかに到達させる。
【0044】
図9の判定部1530では、補正後(dT/dt)に対応するT1を参照した結果に基づき、反応器内温(T)がT1カーブ記載の値を超えた場合に、FB投入信号を(S100A)として出力する。
【0045】
図12に反応温度T1カーブとプロットされた反応温度変化を示す。冷却切替時の反応器内温とその時間変化は、T1カーブでは(0)にプロットされる。冷却操作による影響が少なく、補正後の(dT/dt)があまり変化しない場合、FB制御投入の判定温度T1は、初期設定T10よりも高い温度に設定される。その例をケース(1)にプロットする。一方、反応器内温の上昇が十分に減速した場合、判定温度はT10より低い温度に設定される。その例をケース(2)にプロットする。
【0046】
図13にケース(1)、(2)の動作を示す。(a)はケース(1)の場合である。すなわち、冷却中の反応器内温の上昇が大きい場合は、判定温度T1を、初期設定値T10から高めのT1に補正し、FB制御投入直後の加熱操作を小さくしている。
【0047】
(b)はケース(2)の場合である。すなわち、冷却により反応器内温が十分減速している場合は、判定温度T1を初期設定値T10から低めのT1に補正し、FB制御投入を前倒しすることで、反応温度(Tref)への到達時間を短くしている。
【0048】
次に、従来の制御系と比較して説明する。図14は従来の制御系を示し、加熱操作、冷却操作を手動設定機能600を通して、運転員が実施する場合を示す。反応温度制御機能(TIC)250は本実施例と同様の機能をもち、反応器内温(T)と反応温度DBから設定するTrefとの偏差を小さくするように、ジャケット温度制御器90の目標値を決定する。スイッチ550は、手動操作によるジャケット温度制御の場合と、反応温度制御機能250を上位にカスケード接続する場合とを切替る。
【0049】
図15は従来の制御動作を示す特性図である。重合反応の開始とともに、ジャケット温度を加熱温度(TH)に高め、反応器内温(T)を上昇させる。運転員の判断により、ジャケット温度を冷却温度(TC)に設定変更し、引き続いて、反応温度制御機能200をカスケード接続し、フィードバック制御系を構成する。この際、加熱から冷却への切替判断と、カスケード接続によるFB制御投入判断は、運転員の判断、あるいは設定温度の参照に基づく。たとえば、設定温度T0、T1を判定温度としてモード切替が行なわれる。しかし、反応器内温の上昇速度に関係なく、一律にT1に到達したときにFB制御が投入されるので、FB制御による加熱操作のため、反応器内温(T)のオーバーシュートが生じる場合がある。
【0050】
一方、本実施例による場合は、重合温度プロセスの温度制御を行うにあたり、モデルを用いて反応温度変化を予測し、その結果に基づいて冷却温度を適切に補正し、また、反応温度フィードバック制御の投入時期を決定するので、安定した重合反応プロセスの温度制御が可能となる。
【0051】
以上、本発明の一実施例を示したが、反応温度制御機能200は、「比例+積分」方式に限定されることなく、例えば、モデルベースの予測制御方式でも適用可能である。
【0052】
また、制御モード選択機能100では、重合反応による自己発熱速度(Qr)を用いない場合を説明したが、例えば高精度かつ簡素なモデル式が組み込み可能な場合は、Qrの項をモデルに組み込むことは容易に可能である。このQrのモデル調整においては、製品、原料品種といった生産データを考慮した調整が可能である。
【0053】
また、図11において、T1カーブをグラフ形式で説明したが、反応器内温と判定温度1との組合せ表が明示されればよく、グラフ形式に限定されることはない。
【0054】
本実施例において、判定温度T0、T1はDBより設定したが、運転員による設定も可能である。また、冷却温度TCは冷却切替後、1回補正されるものとしたが、複数回補正を繰り返しても良く、運転員による手動補正も可能である。
【0055】
本発明では制御対象として、重合反応による発熱プロセスを対象としたが、外部からの温度設定値を適切に設定すれば、吸熱プロセスなど他の反応プロセスにも適用可能である。
【0056】
【発明の効果】
本発明によれば、重合温度プロセスの温度制御を行うにあたり、反応温度変化を予測し、その結果に基づいて冷却温度を適切に補正し、また、反応温度フィードバック制御の投入時期を決定するので、安定した重合反応プロセスの温度制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる重合反応プロセスの温度制御方式の全体構成図。
【図2】反応温度データベースの概略のデータ構成図。
【図3】起動時温度データベースの概略のデータ構成図。
【図4】反応温度とジャケット温度、及びその制御信号の時間変化を示す特性図。
【図5】本発明の一実施例による重合反応プロセス温度制御方法のフローチャート。
【図6】一実施例による制御モード選択機能の構成図。
【図7】一実施例による冷却設定器の機能ブロック図。
【図8】一実施例による冷却設定器動作のフローチャート。
【図9】一実施例によるフィードバック制御投入判定部の機能ブロック図。
【図10】一実施例による判定温度T1補正のフローチャート。
【図11】判定温度T1のグラフ。
【図12】判定温度のT1カーブと、プロットした反応温度変化を示す説明図。
【図13】反応温度とジャケット温度の時間変化を示すグラフ。
【図14】従来の重合反応プロセス温度制御方式の全体構成図。
【図15】従来の重合反応プロセス温度制御方法による制御動作の時間変化を示すグラフ。
【符号の説明】
10…重合反応器、20…ジャケット、30…内温温度計、40…ジャケット入口温度計、50…ジャケット循環ポンプ、60…温水バルブ、70…冷水バルブ、80…スプリットレンジ、90…ジャケット温度制御器、100…制御モード選択機能、200…反応温度制御機能、300…反応温度データベース、400…起動時温度データベース、500…スイッチ、600…手動入力機能。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature control method for a polymerization reaction process, and more particularly to a temperature control method for a process accompanied by a temperature rise due to reaction heat.
[0002]
[Prior art]
In the field of process control such as petrochemistry, control of a polymerization reaction process is one of the things that are difficult to automate. For example, in the operation of switching from the temperature rise of the reactor internal temperature to the constant temperature control, there is a great deal of dependence on the operator's intuition and experience. However, in recent years, high-mix low-volume production has been demanded, and control methods that rely on intuition and experience as before have been unable to handle them.
[0003]
In the internal temperature control of the reactor, the reaction temperature is set for each product type. In the temperature control, heat is applied from the outside of the reactor to maintain the aforementioned reaction temperature. In many cases, heat is supplied from the outside through a heat medium such as hot and cold water through a jacket around the reactor. In many cases, a so-called cascade control system is employed in which a set value of the jacket (inlet) temperature is obtained by reaction temperature feedback control and the opening of the jacket flow valve is adjusted according to this set value.
[0004]
However, heat from the outside does not quickly reach the inside of the reactor, and there are heat loss and time delay. Furthermore, reaction heat is generated in the progress of the polymerization reaction, and as a result, the temperature inside the reactor is increased. Thus, the delay in temperature control from the outside and the self-heating inside the reactor must be considered at the same time.
[0005]
To solve this problem, a method for realizing automatic control using a reaction model is described in, for example, Hanakuma, Nagasako, Sasaki: Design and application of control system in batch polymerization reactor: System / Control / Information, Vol. 35, no. 3, pp. 145-150 (1991) has been proposed. Here, stable automatic control is realized by predetermining and controlling the optimum pattern of the jacket temperature in accordance with the reaction temperature pattern.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above prior art, the influence of the delay in heat transfer from the jacket and the temperature rise due to the heat of reaction inside the reactor are taken into consideration. However, in order to determine the jacket temperature pattern, highly accurate modeling is required for each product type. For this reason, a great deal of effort is required for model construction, and models are required for the types of products that handle them, resulting in an enormous management cost. Further, since the heat transfer coefficient of the reactor changes as the operation time elapses, the jacket temperature pattern also changes, so it is necessary to adjust it again.
[0007]
As described above, the conventional method for controlling the temperature of the polymerization reaction process has a problem that labor is large because a model used for deriving the operation pattern requires high accuracy. Furthermore, no consideration is given to aging of the process.
[0008]
An object of the present invention is to provide a temperature control method and apparatus for a polymerization reaction process that takes advantage of a temperature prediction result based on a simple model and incorporates measures against aging of the process in view of the above-described problems of the prior art. is there.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention that achieves the above object provides a temperature control method for a polymerization reaction process in which the reaction temperature of a polymerization process in which reaction heat is generated is switched from temperature increase control to reaction temperature feedback control for constant temperature control through temperature control of a jacket. When the jacket temperature is controlled so as to reduce the difference between the heating temperature to the reactor and the jacket temperature measurement value, when the reaction temperature reaches the first determination temperature T0, the jacket temperature setting value is changed from the heating temperature to the cooling temperature. The time change of the reaction temperature is predicted based on the time differential value of the reaction temperature, the cooling temperature is corrected based on the prediction result, and the increase in the reaction temperature is maintained at the corrected cooling temperature. Further, the second determination temperature T1 is determined based on the reaction temperature and the jacket temperature, and the control is switched to the reaction temperature feedback control when the reaction temperature reaches the second determination temperature T1.
[0010]
If the reaction temperature tends to decrease due to the corrected cooling temperature, the cooling temperature is recorrected so that the reaction temperature increases.
[0011]
Further, the time change of the reaction temperature is predicted based on the time differential value, and when the increase in the reaction temperature is large, the second determination temperature is corrected to a value larger than T1, and the increase in the reaction temperature is small. In this case, it is corrected to a value smaller than T1.
[0012]
According to the present invention, when performing temperature control of the polymerization temperature process, a reaction temperature change is predicted using a simple model, the cooling temperature is appropriately corrected based on the result, and reaction temperature feedback control is input. Since the timing is appropriately determined, the temperature of the stable polymerization reaction process can be controlled.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overall configuration of a temperature control system of a polymerization reaction process according to an embodiment of the present invention. A polymerization reactor 10 to be controlled, a jacket 20, a reaction thermometer 30, a jacket inlet thermometer 40, a jacket circulation pump 50, a hot water valve 60, a cold water valve 70, a split range 80, and a jacket temperature controller 90 are configured. . The polymerization reactor 10 shows a general polymerization reaction, and here, a so-called exothermic process in which heat is generated with the reaction, such as a vinyl chloride polymerization reaction, is assumed.
[0014]
The elements constituting the control method include a control mode selection function 100, a reaction temperature control function 200, a reaction temperature DB 300, a startup temperature DB 400, a switch 500, and a manual input function 600.
[0015]
Each function will be described below. The control mode selection function 100 reads various set temperatures at the time of plant start-up from the start-up temperature DB 400. Further, the reactor internal temperature (T) and jacket temperature (Tj0) are read as measurement data, and the jacket temperature target value (STj) is read as a control signal.
[0016]
From these input data, a jacket temperature target value (S100) at the time of starting the plant and a feedback control input determination signal (S100A) by the reaction temperature control function 200 are output. In the present embodiment, the measured temperature of the jacket inlet 40 is shown as the jacket temperature, but the present invention is not limited to this, and any temperature may be used as long as it indicates the jacket temperature and can be installed with the measuring instrument.
[0017]
The reaction temperature control function 200 compares the reactor internal temperature (T) with the set temperature (Tref) read from the reaction temperature DB 300, and calculates an operation signal for the jacket temperature (Tjo) so that the deviation becomes small. . This is generally called reaction temperature feedback control, and is simply abbreviated as “FB control” below.
[0018]
In many cases, the “proportional integration method” is applied to the calculation of the FB control. In the proportional integration method, the operation signal (S200) is calculated by subjecting the deviation (E) between the set temperature (Tref) and the reactor internal temperature (T) to the proportional calculation and the integral calculation according to the equation (1). To do.
[0019]
S200 = K1 * E + K2 * ∫Edt (1)
Here, K1: proportional gain and K2: integral gain are parameters for adjusting the control performance of the FB control.
[0020]
FIG. 2 shows the data structure of the reaction temperature DB. The reaction temperature DB 300 associates a uniquely determined reaction temperature setting value (Tref) with a product produced in a batch polymerization reaction. In the figure, in addition to the product number, the type of raw material is also used as a factor for association. In short, the combination of the production process and the reaction temperature referred to therein is specified. When setting the set value (Tref) in the reaction temperature control function 200, in actual production, the operator may select and set from the DB or automatically set by program processing, but once production is started, the reaction In many cases, the temperature set value is almost fixed.
[0021]
FIG. 3 shows the data structure of the startup temperature DB. The startup temperature DB 400 sets temperature setting data for the control mode selection function 100 for each product and each raw material. Examples of setting items will be described below.
[0022]
The heating temperature (TH) is a jacket temperature setting value. At the start of the polymerization reaction, the reactor is heated from the outside to promote the polymerization reaction of the charged raw materials. TH is a temperature setting value at that time, and in many cases, the maximum temperature that can be supplied as a jacket heat medium is set.
[0023]
The temperature rise restriction (dTH) is a restriction provided for increasing the jacket temperature per unit time. Depending on the chemical characteristics of some products and raw materials, it is necessary to moderately increase the temperature of the heating from the outside, and this is a limitation.
[0024]
The determination temperature T0 is a determination temperature when switching from heating to cooling. In the reactor temperature control, when the reactor internal temperature (T) exceeds the determination temperature T0, the target value STj of the jacket temperature controller 90 is switched from the heating setting to the cooling setting. The cooling temperature (TC) is a jacket temperature set value, and is generally set to a value lower than the reaction temperature set value (Tref). The temperature set value is given to the TIC 90 via the switch 500 as the output S100 of the control mode selection function.
[0025]
Thereafter, when the reactor temperature control reaches the determination temperature T1, the control mode selection function 100 outputs S100A, switches the switch 500 to the reaction temperature control function 200, and performs the reaction temperature FB control. The determination temperature T1 is actually corrected from the initial set value (T10) based on the process state.
[0026]
FIG. 4 shows an example of the time change of the reaction temperature and the cooling temperature. The target value (STj), the reactor internal temperature (T), and the jacket temperature (Tj0) of the jacket temperature controller 90 are shown with respect to the reaction temperature set value (Tref). The vertical axis is temperature, and the horizontal axis is time.
[0027]
After the polymerization reaction starts, the target value (STj) is set to the heating temperature (TH). After the reactor internal temperature (T) reaches the determination temperature O (T0), (STj) is set to the cooling temperature (TC). When the reactor internal temperature (T) reaches the determination temperature (T1), FB control by the reaction temperature control function 200 is started.
[0028]
Switching between these control methods is performed by the switch 500. The switch 500 receives the output signal (S100) of the control mode selection function 100, the control mode switching signal (S100A), the output signal (S200) of the reaction temperature control function 200, and the signal from the manual input function 600, and the jacket temperature. The target value (STj) of the controller 90 is output.
[0029]
The switch 500 is connected to the output of the control mode selection function 100 at the start of the polymerization reaction. When the reactor internal temperature reaches the determination temperature (T1), it is connected to the output of the reaction temperature control function 200, and FB control is turned on. When the operator manually intervenes, the target value (STj) of the jacket temperature controller 90 can be manually operated by connecting to the output of the manual input function 600.
[0030]
FIG. 5 is a flowchart showing the control operation of this embodiment. After completion of raw material charging, polymerization reaction control is started (F10). The reactor is heated from the outside (F20), and after the reactor internal temperature satisfies the determination condition (F30), the reactor is switched to cooling (F40).
[0031]
Here, the temperature prediction 1 (F50) based on the polymerization reaction model is performed, and the cooling temperature (TC) is corrected (F60). Subsequently, cooling (F70) is executed, and temperature prediction 2 (F80) is executed. Based on this prediction result, the determination temperature (T1) is corrected (F90), and the FB input determination is made (F100). If feedback control input (F110) is possible as a result of the determination, switching to FB control by the reaction temperature control function 200 is performed, and the polymerization temperature control establishes a cascade configuration.
[0032]
The control operation from F50 to F100 described above is performed by the control mode selection function 100. FIG. 6 shows details of the control mode selection function. The control mode selection function 100 reads the reactor internal temperature (T), and outputs a temperature set value (S100) during heating and cooling operations and an FB charging determination signal (S100A). In the heating setting device 110, a heating temperature (TH) and a temperature rise restriction (dTH) are set. In the comparison 120, the determination temperature (T0) is compared with the reactor internal temperature (T), and when T0 <T is satisfied, the switch 130 is switched to the cooling setting device 140.
[0033]
The cooling setter 140 reads the reactor internal temperature (T) and outputs the cooling temperature (TC) as an output signal (S100). FIG. 7 shows a model of the cooling setter. Model 1410 predicts the behavior of reactor internal temperature (T) using a mathematical model. Specifically, regarding the change over time in the reactor internal temperature (dT / dt), considering the effect of switching from the heating operation to the cooling operation, the reactor internal temperature (T) rises slowly, or the temperature Predict whether it will cause a decline. An example of this prediction method will be described below.
[0034]
For the time variation of the reactor internal temperature (T) and external heating such as a jacket, the heat balance equation is established as (accumulation rate of sensible heat) = (exotherm rate due to reaction) + (heating rate from the surroundings). When this is expressed by a mathematical formula, the formula (2) is obtained.
VρCp (dT / dt) = Qr + UA (Tj0-T) + (Others) (2)
Here, V: reactor volume, ρ: reactant density, Cp: reactant heat capacity, Qr: exothermic rate, U: overall heat transfer coefficient, A: heat transfer area.
[0035]
Except for the exothermic rate (Qr), it is equipment data of the reactor and physical property data of the reactant, and can be preset. However, the exothermic rate (Qr) is data that is difficult to measure during the polymerization reaction control, and cannot be used directly in the prediction calculation. Therefore, the behavior of the reactor temperature (T) is predicted by the following calculation.
[0036]
First, the time change of the reactor internal temperature (T) at the time of switching from heating to cooling is obtained, and then the sensible heat accumulation rate Q0 at the time of switching is obtained by Equation (3).
Q0 = VρCp (dT0 / dt) (3)
Further, the heating rate QH from the surroundings at the time of switching is approximated by Equation (4). The heating rate QH is determined by the temperature difference between the determination temperature (T0) and the heating temperature (TH).
QH = UA (TH-T0) (4)
Further, the external heating rate QC by the cooling operation is approximated by the equation (5). Since the cooling temperature (TC) is lower than T0, QC <0.
QC = UA (TC-T0) (5)
The sensible heat accumulation rate Q ′ by switching from heating to cooling is expressed by equation (6) using equations (3) to (5). Q ′ is approximated after switching between external heating and cooling.
Q ′ = Q0−QH + QC (6)
From the above, the behavior of the reactor internal temperature after the start of cooling is expressed by the equation (7).
(DT ′ / dt) = Q ′ / VρCp (7)
That is, by determining the sign of Q ′, it can be determined whether the temperature inside the reactor rises or falls. Therefore, the model 1410 outputs the sensible heat accumulation rate Q ′, which is a predicted value, to the correction unit 1420.
[0037]
FIG. 8 is a flowchart of the correction unit that determines the cooling temperature Tc. First, temperature data is read in F800 and F810, and Q ′ and (dT ′ / dt) are obtained by the above calculation. Next, the correction unit 1420 performs the following processing on the cooling temperature (TC) based on the predicted value Q ′.
[0038]
First, it is determined whether or not the reaction temperature is lowered (F820), and the process is performed as follows. (1) If the predicted value Q ′ is positive or zero, the cooling temperature (TC) is output as it is (F850). (2) If the predicted value Q ′ is negative, the cooling temperature (TC) is corrected so that the predicted value Q ′ is positive (F830, F840).
[0039]
The TC correction method in the case (2) will be described. In the formula (6), since Q ′ only needs to be zero or more, TC may be determined so as to satisfy the following formula.
QC> QH-Q0 (8)
If the equation (8) is rearranged, the equation (9) is obtained, so that the TC may be corrected accordingly.
TC> TH- (Q0 / UA) (9)
In the above, the influence of the heat generation rate due to self-heating of the polymerization reaction is not considered. However, with respect to the predicted value Q ′, the cooling temperature is corrected so as to avoid Q ′ <0, and further, the influence of the heat generation rate (Qr) due to self-heating is added. Temperature drop can be avoided. The above is the output signal (S100) of the heating setting device 110 and the cooling setting device 140 in the control mode selection function 100.
[0040]
Next, the FB insertion determination 150 in FIG. 6 will be described. FIG. 9 shows a detailed configuration of the FB insertion determination unit. The model 1510 predicts and corrects the time change (dT / dt) of the reactor internal temperature (T). Although the model equation similar to that of the cooling setting device 140 is used, in this model 1510, it is considered that there is no influence of the heating operation, and only the influence of the cooling operation is considered.
[0041]
The model 1510 reads the reactor internal temperature (T), the jacket temperature (Tj0), and the target value (STj) of the jacket temperature controller 90. First, the time change (dT / dt) of the reactor internal temperature (T) at the time of reading is obtained, and the sensible heat accumulation rate Q10 is obtained by the equation (10) as in the case of the cooler 140.
Q10 = VρCp (dT / dt) (10)
At the same time, the jacket temperature (Tj0) and the target value (STj) are compared, and the equation (11) is calculated based on the difference.
Qj = UA (STj-Tj0) (11)
From equation (11), Qj is zero if the jacket temperature (Tj0) matches the target value (STj). On the other hand, when (Tj0) does not reach the target value, the jacket temperature controller 90 supplies further cold water, so that the jacket temperature is expected to decrease. When this effect is taken into consideration and the heat storage speed according to the equation (10) is corrected, the correction value Q1 and the corrected (dT / dt) become the equations (12) and (13), respectively.
Q1 = Q10 + Qj (12)
(DT / dt) = (dT / dt) + Qj / VρCp (13)
FIG. 10 is a flowchart for determining the determination temperature T1. After prediction (F1010) of temperature time change (dT / dt) by the model 1510, the comparison unit 1520 refers to data of the determination temperature T1 based on this (dT / dt) (F1020).
[0042]
FIG. 11 shows the T1 curve. The T1 curve plots the determination temperature corresponding to the state of the reactor internal temperature, with the horizontal axis representing the time variation (dT / dt) of the reactor internal temperature and the vertical axis representing the FB charging determination temperature (T1). In the present embodiment, a graph format is used, but it may be defined in a numeric table format. The determination temperature T1 is referred to from (dT / dt) determined by the model 1510. The characteristics of this T1 curve are based on the initial set value T10. (1) When the temperature inside the reactor is rapidly increased ((dT / dt) is large), the judgment temperature T1 is increased and the FB charging timing is delayed. (2) When the change in the reactor internal temperature is small ((dT / dt) is small), the judgment temperature T1 is lowered and the FB charging time is advanced. These are executed in the flowcharts F1030 to F1050 in FIG.
[0043]
That is, when the effect of the cooling operation is small with respect to the change in the reactor internal temperature, the temperature rises quickly. In this case, if the FB control is quickly turned on, a heating operation by feedback control is added, so that there is a possibility that the reaction temperature is greatly overshot. Therefore, the determination temperature T1 is increased and the FB charging time is delayed. On the other hand, when the influence of the cooling operation is great and the rise in the reactor internal temperature is moderate, the FB control is turned on early to quickly reach the reaction temperature (Tref).
[0044]
In the determination unit 1530 of FIG. 9, when the reactor internal temperature (T) exceeds the value described in the T1 curve based on the result of referring to T1 corresponding to the corrected (dT / dt), the FB input signal is ( S100A) is output.
[0045]
FIG. 12 shows reaction temperature change plotted with reaction temperature T1 curve. The internal temperature of the reactor at the time of cooling switching and its change over time are plotted at (0) in the T1 curve. When the influence of the cooling operation is small and (dT / dt) after correction does not change much, the determination temperature T1 for turning on the FB control is set to a temperature higher than the initial setting T10. An example of this is plotted in case (1). On the other hand, when the rise in the reactor internal temperature is sufficiently decelerated, the determination temperature is set to a temperature lower than T10. An example of this is plotted in case (2).
[0046]
FIG. 13 shows the operations of cases (1) and (2). (A) is a case of case (1). That is, when the rise in the reactor internal temperature during cooling is large, the determination temperature T1 is corrected from the initial set value T10 to a higher T1, and the heating operation immediately after the FB control is turned on is reduced.
[0047]
(B) is the case (2). That is, when the reactor internal temperature is sufficiently decelerated by cooling, the determination temperature T1 is corrected from the initial set value T10 to a lower T1, and the reaction temperature (Tref) is reached by moving the FB control forward. The time is shortened.
[0048]
Next, a description will be given in comparison with a conventional control system. FIG. 14 shows a conventional control system, and shows a case where an operator performs a heating operation and a cooling operation through a manual setting function 600. The reaction temperature control function (TIC) 250 has the same function as that of this embodiment, and the target of the jacket temperature controller 90 is set so as to reduce the deviation between the reactor internal temperature (T) and Tref set from the reaction temperature DB. Determine the value. Switch 550 switches between jacket temperature control by manual operation and cascade connection of reaction temperature control function 250.
[0049]
FIG. 15 is a characteristic diagram showing a conventional control operation. As the polymerization reaction starts, the jacket temperature is raised to the heating temperature (TH) and the reactor internal temperature (T) is raised. Based on the judgment of the operator, the jacket temperature is changed to the cooling temperature (TC), and then the reaction temperature control function 200 is cascaded to constitute a feedback control system. At this time, the switching determination from heating to cooling and the FB control input determination by cascade connection are based on the determination of the operator or reference to the set temperature. For example, mode switching is performed using the set temperatures T0 and T1 as determination temperatures. However, regardless of the rate of increase in the reactor internal temperature, the FB control is turned on when the temperature reaches T1 uniformly. Therefore, when the reactor internal temperature (T) overshoots due to the heating operation by the FB control. There is.
[0050]
On the other hand, in the case of this example, in performing the temperature control of the polymerization temperature process, the reaction temperature change is predicted using a model, the cooling temperature is appropriately corrected based on the result, and the reaction temperature feedback control is performed. Since the charging timing is determined, stable temperature control of the polymerization reaction process is possible.
[0051]
As mentioned above, although one Example of this invention was shown, the reaction temperature control function 200 is not limited to a "proportional + integral" system, For example, a model-based predictive control system is applicable.
[0052]
In the control mode selection function 100, the case where the self-heating rate (Qr) due to the polymerization reaction is not used has been described. However, for example, when a highly accurate and simple model formula can be incorporated, the term of Qr is incorporated into the model. Is easily possible. In this Qr model adjustment, it is possible to adjust in consideration of production data such as products and raw material varieties.
[0053]
In FIG. 11, the T1 curve has been described in a graph format. However, the combination table of the reactor internal temperature and the determination temperature 1 may be clearly shown, and the graph is not limited to the graph format.
[0054]
In this embodiment, the determination temperatures T0 and T1 are set from the DB, but can be set by the operator. In addition, the cooling temperature TC is corrected once after the cooling switching. However, the correction may be repeated a plurality of times, and manual correction by the operator is also possible.
[0055]
In the present invention, an exothermic process due to a polymerization reaction is an object to be controlled, but the present invention can also be applied to other reaction processes such as an endothermic process by appropriately setting an external temperature setting value.
[0056]
【The invention's effect】
According to the present invention, when performing the temperature control of the polymerization temperature process, the reaction temperature change is predicted, the cooling temperature is appropriately corrected based on the result, and the input timing of the reaction temperature feedback control is determined. The temperature of the stable polymerization reaction process can be controlled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a temperature control system of a polymerization reaction process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic data configuration diagram of a reaction temperature database.
FIG. 3 is a schematic data configuration diagram of a startup temperature database.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing changes in reaction temperature, jacket temperature, and control signals over time.
FIG. 5 is a flowchart of a polymerization reaction process temperature control method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a control mode selection function according to an embodiment.
FIG. 7 is a functional block diagram of a cooling setting device according to an embodiment.
FIG. 8 is a flowchart of cooling setter operation according to an embodiment.
FIG. 9 is a functional block diagram of a feedback control input determination unit according to an embodiment.
FIG. 10 is a flowchart of determination temperature T1 correction according to an embodiment.
FIG. 11 is a graph of determination temperature T1.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a T1 curve of determination temperature and plotted reaction temperature changes.
FIG. 13 is a graph showing the change over time in reaction temperature and jacket temperature.
FIG. 14 is an overall configuration diagram of a conventional polymerization reaction process temperature control system.
FIG. 15 is a graph showing a time change of a control operation by a conventional polymerization reaction process temperature control method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Polymerization reactor, 20 ... Jacket, 30 ... Internal temperature thermometer, 40 ... Jacket inlet thermometer, 50 ... Jacket circulation pump, 60 ... Hot water valve, 70 ... Cold water valve, 80 ... Split range, 90 ... Jacket temperature control 100 ... Control mode selection function, 200 ... Reaction temperature control function, 300 ... Reaction temperature database, 400 ... Startup temperature database, 500 ... Switch, 600 ... Manual input function.

Claims (5)

ジャケットの温度制御を介して、反応熱が生じる重合プロセスの反応温度を昇温制御から定温制御のための反応温度フィードバック制御に切換える温度制御方法であって、
反応器の加熱のためのジャケット温度設定値とジャケット温度計測値との差分を少なくするようにジャケット温度を昇温制御中に、反応器内温度が生産する製品に対応して設定された第1の判定温度T0になると、ジャケット温度設定値を加熱設定の加熱温度から冷却設定の冷却温度に切換え、前記反応器内温度の時間変化を、生産する製品に対する重合モデルによる前記反応器内温度の時間微分値に基づいて予測し、その予測結果により前記冷却温度を補正し、補正した冷却温度で前記反応器内温度の上昇を保つとともに、
さらに、前記反応器内温度の時間変化の予測に基いて、生産する製品に対応して設定された反応温度目標値より小さい第2の判定温度を決定し前記反応器内温度が前記決定された第2の判定温度T1に到達した時点で前記反応温度フィードバック制御に切換えることを特徴とする重合反応プロセスの温度制御方法。
A temperature control method for switching a reaction temperature of a polymerization process in which heat of reaction occurs from a temperature increase control to a reaction temperature feedback control for constant temperature control through temperature control of a jacket,
The temperature inside the reactor is set according to the product to be produced during the temperature rise control so as to reduce the difference between the jacket temperature setting value for heating the reactor and the jacket temperature measurement value. determination becomes a temperature T0, the switching from the heating temperature of the heating setting the jacket temperature set point cooling temperature of the cooling set, the time variation of the reactor temperature, the reactor temperature of the time due to polymerization models for products produced by predicted on the basis of the differential value, the cooling temperature is corrected by the prediction result, keeping the increase in the reactor temperature corrected cooling temperature,
Furthermore, the based on the prediction of the time change in the reactor temperature to determine the reaction temperature target value is smaller than the second determination temperature that has been set corresponding to the product to produce, the reactor temperature is the determined A temperature control method for a polymerization reaction process, wherein the control is switched to the reaction temperature feedback control when the second determination temperature T1 is reached.
請求項1において、前記補正した冷却温度により前記反応温度が低下傾向となる場合は、前記反応温度が上昇するように前記冷却温度を再補正することを特徴とする重合反応プロセスの温度制御方法。  2. The temperature control method for a polymerization reaction process according to claim 1, wherein when the reaction temperature tends to decrease due to the corrected cooling temperature, the cooling temperature is recorrected so that the reaction temperature increases. 請求項1において、前記反応温度の時間変化を前記時間微分値に基づいて予測し、前記反応温度の上昇が大きい場合は初期設定値より大なる値にT1を補正し、前記反応温度の上昇が小さい場合は前記初期設定値より小なる値にT1を補正することを特徴とする重合反応プロセスの温度制御方法。  In Claim 1, the time change of the reaction temperature is predicted based on the time differential value, and when the reaction temperature rises largely, T1 is corrected to a value larger than an initial setting value, and the reaction temperature rise A temperature control method for a polymerization reaction process, wherein T1 is corrected to a value smaller than the initial set value when smaller. ジャケットの温度制御を介して、反応熱が生じる重合プロセスの反応温度を昇温制御から定温制御のための反応温度フィードバック制御に切換える制御方法であって、
反応器の加熱のためのジャケット温度設定値とジャケット温度計測値との差分を少なくするようにジャケット温度を制御中に、前記反応温度が生産する製品に対応して設定された所定温度T0になると、前記ジャケット温度設定値を加熱設定の加熱温度から冷却設定の冷却温度に切換え、
前記反応温度の時間変化を、その計測値の時間微分値dT/dtに基づいて予測し、その予測結果により冷却温度を補正して前記反応温度の上昇を保ち、さらに、前記反応温度の時間変化の予測に基づいて、前記反応温度が生産する製品に対応して設定された反応温度の目標値Trefより小さい判定温度T1を決定し、前記反応温度が前記判定温度T1に到達した時点で前記反応温度フィードバック制御に切換え、
前記反応温度フィードバック制御は、目標値Trefと前記反応温度計測値との偏差を求め、この偏差を少なくするようにジャケット温度目標値を算出し、前記ジャケット温度目標値と前記ジャケット温度計測値との偏差を少なくするようにジャケット温度を制御することを特徴とする重合反応プロセスの温度制御方法。
A control method for switching the reaction temperature of a polymerization process in which heat of reaction is generated from temperature increase control to reaction temperature feedback control for constant temperature control through temperature control of a jacket,
When the jacket temperature is controlled so as to reduce the difference between the jacket temperature setting value for heating the reactor and the jacket temperature measurement value, the reaction temperature reaches a predetermined temperature T0 set corresponding to the product to be produced. , the switching the jacket temperature set value from the heating temperature of the heating set cooling temperature of the cooling setting,
The time change of the reaction temperature is predicted based on the time differential value dT / dt of the measured value, the cooling temperature is corrected based on the prediction result to keep the reaction temperature rising, and the time change of the reaction temperature based on the prediction, the reaction temperature determines a target value Tref is smaller than the determination temperature T1 of the reaction temperature is set corresponding to the product to produce, the reaction time when the reaction temperature reached the determined temperature T1 Switch to temperature feedback control,
The reaction temperature feedback control, a deviation between a target value Tref the reaction temperature measured value, calculates a jacket temperature target value so as to reduce the deviation, between the jacket temperature measurement value and the jacket temperature set point A temperature control method for a polymerization reaction process, wherein the jacket temperature is controlled so as to reduce a deviation.
ジャケットの温度制御を介して、反応熱が生じる重合プロセスの反応温度を昇温制御から定温制御のための反応温度フィードバック制御に切換える重合反応プロセスの温度制御装置であって、
ジャケット温度設定値とジャケット温度計測値との差分を少なくするように制御するジャケット温度制御器と、
反応器内温度が生産する製品に対応して設定された第1の判定温度T0になると、前記ジャケット温度設定値を加熱設定の加熱温度から冷却設定の冷却温度に切換え、前記反応温度の時間変化を前記反応器内温度の時間微分値に基づいて予測し、その予測結果により冷却温度を補正する冷却設定手段と、
補正した冷却温度で前記反応温度の上昇を保つとともに、前記反応温度の制御を昇温制御から反応温度フィードバック制御に切換える時点を示す生産する製品に対応して設定された第2の判定温度T1を、前記反応器内温度の時間変化と前記冷却温度に補正されたジャッケット温度に基いて決定し、前記反応器内温度が前記決定された第2の判定温度T1に到達した時点で前記反応温度フィードバック制御に切換えるフィードバック制御投入判定手段を備えることを特徴とする重合反応プロセスの温度制御装置。
A temperature control device for a polymerization reaction process that switches a reaction temperature of a polymerization process in which heat of reaction is generated from a temperature rise control to a reaction temperature feedback control for constant temperature control through temperature control of a jacket,
A jacket temperature controller that controls to reduce the difference between the jacket temperature set value and the jacket temperature measurement value;
When the temperature inside the reactor reaches the first judgment temperature T0 set corresponding to the product to be produced , the jacket temperature set value is switched from the heating temperature of the heating setting to the cooling temperature of the cooling setting, and the time change of the reaction temperature Cooling setting means for predicting the temperature based on the time differential value of the reactor internal temperature , and correcting the cooling temperature based on the prediction result;
The second judgment temperature T1 set corresponding to the product to be produced is shown to indicate the time when the reaction temperature is kept at the corrected cooling temperature and the control of the reaction temperature is switched from the temperature rise control to the reaction temperature feedback control. The reaction temperature feedback is determined based on the time change of the reactor internal temperature and the jacket temperature corrected to the cooling temperature, and the reactor internal temperature reaches the determined second determination temperature T1. A temperature control apparatus for a polymerization reaction process, comprising feedback control input determining means for switching to control.
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