JPH01288332A - 容器又は反応器内の温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、化学、食品、医薬の製造プロセスにおいて、
撹拌機構及び加熱冷却用のジャケットやコイルを有する
容器又は反応器の器内温度を制御する方法に関する。

［従来の技術］ 従来の温度制御方法としては、制御理論に基づいたフィ
ードバック制御、フィードフォワード制御やプログラン
ミング制御が用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来の制御の理論自体が、プロセスを化学工
学的に解明せずに、プロセスをブラックボックス化して
取扱い、検出した誤差に基づき各種の演算を行なって制
御するため、上述の制御方法においてＰＩの値を正確に
調整しても、温度曲線が複雑な曲線を描く場合には、オ
ーバーシュートやアンダーダンピングが生じて的確な温
度制御が困難となるために、例えば晶析槽の温度制御の
場合には晶析した結晶の粒径が不揃いになり、次工程で
の濾過作業で濾布の目詰りが起こり易く、収率および品
質が共に低下する欠点があった。

本発明は、熱移動理論に基づき、撹拌機構、ジャケット
又はコイルを有する容器又は反応器の総括伝熱係数を算
出し、目的とする理想的温度カーブに沿って内容物温度
を制御する方法を提供することを目的とする。

［課題を解決する為の手段］ 本発明の容器又は反応器内の温度制御方法は、撹拌機構
と、ジャケット又はコイルとを有する容器又は反応器の
器内温度を、予め定めた温度制御曲線に沿いジャケット
又はコイルに熱媒を通して内容物温度を制御する方法に
おいて、リアルタイムで熱収支に基づき総括伝熱係数を
算出し、総括伝熱係数の変化に伴いジャケット又はコイ
ル温度を制御して内容物温度を上記温度制御曲線に沿い
制御することを特徴とする。

［実施例コ 本明細書中では撹拌機構を撹拌機に限って説明するが、
撹拌機構は内容物の状態（温度、温度、流動状態等）を
均−又は所望の状態にできる手段であれば特に制限され
ず、撹拌機のみならず、ポンプ、エジェクター等の撹拌
手段も採用できる。

肛 第１図は、本発明の温度制御方法を適用した油の晶析装
置の一実施例を示すシステムの概略図である。

■は内容物を冷却して融点の差異により油を結晶させる
晶析槽であり、２は晶析槽ｌの外周に沿って設けられた
ジャケットであり、このジャケット２に冷却水を通すこ
とにより晶析槽ｌが冷却される。３は晶析槽ｌ内の液体
を撹拌して温度を均一にする為の撹拌機であり、モータ
Ｍによって駆動される。４はモータＭの負荷電流を検出
する電流検出器である。５はジャケット２の循環水の温
度を上下する為に循環水に添加する蒸気又は冷水の調節
弁であり、６はジャケット循環水の流量を検出する流量
検出器である。７及び８は晶析槽１及びジャケット２内
の温度を検出する温度計であり、９及びｌＯは給水管Ａ
及び排水管Ｂにおける冷却水の温度を検出する温度計で
ある。１１は循環水ポンプである。１２は本装置を集中
制御する演算装置であり、１３は演算装置１２の指令に
基づき上述した各機器を制御するとともに、温度計や流
量検出器等の検出信号を演算装置１２に伝送するプロセ
ス入出力回路である。上記の装置においては、加熱した
母液（ここでは油）を晶析槽ｌ内に仕込み、これをジャ
ケット２により冷却して融点の高い物質を結晶させ、晶
析によりスラリー状態になった油を次工程で濾過機を通
して分離する。

以下、本発明の冷却方法に基づく冷却手順を詳細に説明
する。

（Ｉ）　　理想的冷却カーブの決定 良い結晶とは、結晶粒径が揃い、分布（σ）がシャープ
であり、形状が均一に整っているものであるが、このよ
うな良い結晶が得られるか否かは、撹拌状態、冷却速度
、槽内形状、母液の純度等に依存する。

本発明では、冷却速度、撹拌回転数を除く他の条件を一
定にし、この冷却速度及び撹拌回転数を所定の曲線に沿
って理論的に制御し、所望の平均結晶粒径とその分布（
σ）を得るように１．ている。

その為、予め上記の装置を用い、この冷却曲線及び撹拌
速度を、第２図及び第３図に示した如く実験的に定めて
おき、この曲線を、各々関数近似しておく。

Ｙ−ｆ（ｔ）　　　　　（ｔ：時間）　　（１）Ｉ Ｙ＝ｆ（Ｔ）　　　　（Ｔ：内温）（１°）（ＩＴ）　
　総括伝熱係数Ｕのオンライン測定冷却水が持出す熱量
ｑは、流量ωと冷却水の比熱Ｃと、ジャケット２の出入
口の温度差（Ｔｏ−Ｔｉ）との積で求められる。

ｑ　＝　ω・ｃ・（Ｔｏ−Ｔｉ）　　　　　　　（２）
一方、伝熱理論によりυは以下の（３）の式で求められ
る。

Ａ・ΔＴ ただし、 Ａ：ジャケットの表面積 Ｔ：内容物温度（温度計７の指示値） Ｔｏ：　ジャケット出口温度（温度計１０の指示値）Ｔ
ｉ：　ジャケット入口温度（温度計９の指示値）である
。

（Ｉ）　　晶析装置回りでの熱収支 晶析装置回りでの熱収支は次式の通りである。

Σθｉ＋ｑ　＝　０　　　　　　　　　　（４）ｉ＝１ ■　油の顕然　　＝　Ｑ＋　　　　　　　（５）■　油
の結晶熱　＝　Ｑ！　　　　　　　（６）■　タンク撹
拌熱＝　Ｑｓ　　　　　　　（７）■　装置の顕然　＝
　Ｑ、　　　　　　　（８）■　ポンプ入熱　＝　Ｑｓ
　　　　　　　（９）■　装置の放熱　＝　Ｑ、　　　
　　　　（１０）油の顕然（Ｑυは、ジャケット入口か
らジャケット出口に至るまでの間の時間をｔωとすると
、ｔω間に内温か変化する（’ｒ、、−’ｒ、Ｈ）値で
あり、これは温度計７により測定する。

タンク撹拌熱は電流検出器ＩＯにより撹拌電流（ＩＫ）
を測定し、次式で求める。

Ｑ、＝Ｆ３・１ＫＥＫη・ｃｏｓθ（１−μ）−８８０
（１１）（η：効率、ｃｏｓθ：力率、μ：撹拌効率）
装置の顕然（Ｑ４）は、内温のΔＴで算出する。

Ｑ、＝ωｓ　＊　ｃ−ΔＴＲ（１２） ポンプ１１による入熱（Ｑ　ｓ）は、次式で求める。

Ｑｉ＝　ｒ３！　”Ｐ−ＥＰ””　Ｃｏｓθ−４，−８
８０（１３）（Ｅ：電圧、■、：負荷電流、ｆｅ：負荷
率）油の結晶熱Ｑ、は、オンラインで測定した現時点直
前の数点の結晶熱を外挿して予測する。

以上の演算に上り晶析装置の熱量は全て決定でき、これ
らの式を演算装置１２で一定サイクルで演算する。これ
と並行して（１°）式により撹拌回転数を内温の変化に
応じて制御する。

（Ｊ）冷却熱量の算出 （４）式上り内温を（１）式に沿ってＴ　品−Ｔ　ｉへ
冷却するのに必要な熱量ｑｃが算出できる。

（Ｖ）　　ジャケットの入口温度の算出（３）項によっ
て算出されたｑａと（３）式を用いて算出されたＵ値を
（４）式に代入し、ジャケット入口温度を算出する。

（Ｖｌ）　　８節弁の開閉 ジャケット入口温度を前記算出値にする為にジャケット
循環水に添加する冷水の流量を算出し、調節弁Ｂの弁開
度を弁特性に合わせて調整する。

以上の演算と測定を一定時間毎（例えば１〜２０秒）に
繰り返し、晶析槽ｌの内温を所定曲線に沿い冷却し、一
定温度まで冷却すれば、晶析作業が完了する。

例２ 第４図は、本発明の温度制御方法を適用した重合装置の
一実施例を示すシステムの概略図であり、第１図の晶析
装置と同一の部分には同一の符号を付している。

２１の槽は、重合反応が行われる重合缶であり、２２は
、昇温のためにジャケット２の循環水に蒸気を供給する
調節弁である。

重合缶２１内にモノマーと触媒等を仕込み、蒸気を供給
して昇温さ仕ると重合反応が開始する。

このときの重合度は反応温度により規定されるので昇温
後は、温度の定値制御に入る。所定の重合率に達すると
、缶内温度を冷却し、重合を終える。この加熱冷却時の
温度制御は、晶析装置における制御と同様に（２）〜（
１３）式を適用し、第５図および第６図に示した加熱冷
却曲線および撹拌速度に基づいて行う。ただし、（６）
式におけるＱ、は重合熱となる。また、熱収支により重
合率も測定できる。

［発明の効果コ 本発明を晶析に用いれば、冷却時の温度が適正に制御さ
れるので、結晶粒径が揃うとともに、その結晶粒径の分
布がシャープになり、次の濾過工程の濾布の目詰りが減
少し濾過性が改善され、収率が増加するとともに品質が
向上する。又、重合反応に用いれば、予め定めた重合温
度曲線に沿って重合反応を行うことができるので、製品
物性の優れた製品を得ることができるし、更にオンライ
ンで重合率の算出が可能であるから、この重合率に合わ
せてモノマー追加ができ、設定通りの物性を有する重合
物を取得することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の温度制御方法を適用した晶析装置の
一実施例を示すシステムの概要図、第２図および第３図
は、第１図の装置における冷却曲線および撹拌速度の一
例を示す図、第４図は本発明の温度制御方法を適用した
重合装置の一実施例を示すシステムの概要図、第５図お
よび第６図は、第４図の装置における加熱冷却曲線およ
び撹拌速度の一例を示す図である。 ｌ・・・晶析槽、２・・・ジャケット、３・・・撹拌機
、４・・・電流検出器、５．２２・・・調節弁、６・・
・流量検出器、７，８，９．１０・・・温度計、１２・
・・演算装置、１３・・・プロセス入出力回路、２１・
・・重合缶、Ｂ。 Ｄ、Ｅ・・・調節弁。 特許出願人　鐘淵化学工業株式会社 代理　人　弁理士前出　葆外１名 ＼− 亡 国薯閤！ ゲ 史 ″　　　　　　　　　ｇ−丈 豪 紫 く

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）撹拌機構機と、ジャケット又はコイルとを有する
   容器又は反応器の器内温度を、予め定めた温度制御曲線
   に沿いジャケット又はコイルに熱媒を通して内容物温度
   を制御する方法において、リアルタイムで熱収支に基づ
   き総括伝熱係数を算出し、総括伝熱係数の変化に伴いジ
   ャケット又はコイル温度を制御して内容物温度を上記温
   度制御曲線に沿い制御することを特徴とする容器又は反
   応器内の温度制御方法。