JPH0345661A - カーボンブラックのプロセス制御方法及び装置 - 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〕 本発明は、プロセス制御、よりとくにカーボンブラック
の生成を制御するプロセス制御に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題］カーボ
ンブラックの生成において、カーボンブラックのある種
の出力変数を制御して、実質的に一定した量のカーボン
ブラックを生成することは望ましい、しばしば制御の焦
点となるカーボンブラック出力変数は、ヨウ素価および
ＤＢＰである。

カーボンブラックの生成のプロセスの入力変数および他
の物理学的パラメーターは、カーボンブラックが生成さ
れる間に、しばしば変化するので、実質的に一定した量
のカーボンブラックを生成することは困難であることが
証明された。カーボンブラックの生成プロセスの間しば
しば変動する入力変数は、例えば、空気の湿度および燃
料の品質である。入力変数の変動は、カーボンブラック
の入力変数、例えば、ヨウ素価および／またはＤＢＰに
有意に影響を及ぼすことがある。同様に、他の測定不可
能な物理学的パラメーターはカーボンブラックの生成プ
ロセスの間にしばしば変化しそして、また、カーボンブ
ラックの出力変数、例えば、ヨウ素価および／またはＤ
ＢＰに影響を与える。

いくつかの既知のカーボンブラックの生成システムにお
いて、生成されるカーボンブラックの試料を、間隔をお
いた間隔で、例えば、操業の数時間毎に１回採取する。

次いで、出力変数、例えば、ヨウ素価および／またはＤ
ＢＰを各々試料について測定する０次いで、各々試料を
試験した後、１または２以上の入力変数、例えば、フィ
ードストックの流速を調節する。この調節は特定のカー
ボンブラックの生成システムを使用する主観的な実験に
通常に基づいて、出力変数、例えば、ヨウ素価および／
またはＤＢＰをそれらの目標値に戻すようにする。

カーボンブラックの生成を制御するこのような既知の方
法を使用するときの１つの問題は、カーボンブラックの
出力変数、ヨウ素価および／またはＤＢＰは試料の間の
時間間隔の間に制御されないことである。したがって、
カーボンブラック生成システムの入力変数または他の物
理学的パラメーターは、出力変数、例えば、ヨウ素価お
よび／またはＤＢＰの値を所望の値の範囲外に動かし、
この変化は通常衣の試料が採取されるまで認められない
であろう、結局、生成されるカーボンブラックの実質的
な量は顧客の規格内に入らないことがある。カーボンブ
ラックの生成を制御するこのような既知の方法を使用す
るときのなお他の問題は、実験室で測定される出力変数
の値に基づいて、■または２以上の出力変数を調節する
ために、オペレーターの主観的分析にこのような方法は
頼ることである。結局、入力変数の調節はしばしばオペ
レーターの間で変化することがあり、したがって生成さ
れるカーボンブラックの量は一定ではなくなる。

したがって、本発明の目的は、既知のカーボンブラック
生成システムの問題および欠点を克服することである。

〔課題を解決するための手段、作用及び発明の効果〕

本発明は、カーボンブラック反応器におけるカーボンブ
ラックの生成を制御する方法に関し、この方法は、工程
（ａ）間隔をおいた間隔で、カーボンブラック反応器が
作動している間、カーボンブラックの生成において利用
される少なくとも１つの入力変数を測定し、（ｂ）少な
くとも１つのアルゴリズムを使用して、前記間隔をおい
た間隔の間測定した前記少なくとも１つの入力変数に基
づいて少なくとも１つのカーボンブラックの出力変数を
間隔をおいた予測間隔で予測し、（ｃ）間隔をおいた平
均間隔で、前記少なくとも１つの予測される出力の平均
値を決定し、そして（ｄ）間隔をおいた間隔で、前記少
なくとも１つの予測された出力変数の前記平均値と前記
反応器が作動している間の前記少なくとも１つの出力変
数の目標値との間の差を利用して、調節アルゴリズムに
従い少なくとも１つの前記入力変数を調節して、実質的
に一定した量のカーボンブラックを得るためにその出力
変数の目標値を達成する、からなる。

本発明の方法は、好ましくはさらに、工程、（ａ）間隔
をおいたサンプリング間隔で、カーボンブラック反応器
が作動している間生成されるカーボンブラックをサンプ
リングし、（ｂ）カーボンブラック反応器が作動してい
る間、前記カーボンブラックの試料から前記アルゴリズ
ムにより予測される前記少なくとも１つの出力変数を測
定し、そして（ｃ）前記少なくとも１つの出力変数の前
記測定値に基づいて前記少なくとも１つのアルゴリズム
を調節して、前記少なくとも１つの出力変数をより正し
く予測する、からなる。

本発明の１つの実施態様において、少なくとも１つの予
測される出力変数はヨウ素価であり、そして少なくとも
１つの調節される入力変数はフィードストックの流速で
ある０本発明の他の実施態様において、少なくとも１つ
の予測される出力変数はＤＢＰであり、そして調節され
る入力変数はカリウム添加溶液の流速である。

本発明の他の実施態様、少なくとも１つのアルゴリズム
は、カーボンブラックの試料を採取する期間の間のカー
ボンブラックの出力変数の予測値の誤差の分散の重みつ
き平均、およびその出力変数の測定値の誤差の分散を利
用することによって調節される。出力変数の最適な推定
は、誤差の分散のエチルメタクリレートおよび出力変数
の測定値と試料を採取する期間の間の予測される出力変
数の平均値との間の差に基づく。

本発明は、また、カーボンブラック反応器におけるカー
ボンブラックの生成を制御する装置に関する。この装置
は、カーボンブラック反応器が作動している間、カーボ
ンブラックの生成において利用される少なくとも１つの
入力変数を間隔をおいた間隔で測定する計量手段からな
る。この装置の計算手段は、計量手段に結合されており
、間隔をおいた間隔の間に測定される前記少なくとも１
つの入力変数を使用する少なくとも１つのアルゴリズム
に従い、カーボンブラックの少なくとも１つの出力変数
を間隔をおいた間隔で予測する。計算手段は、さらに、
少なくとも１つの予測される出力変数の平均値を間隔を
おいた平均間隔で決定する。装置は、さらに、調節手段
からなり、この調節手段は、計算手段に結合されており
、調節アルゴリズムに従い、間隔をおいた間隔でカーボ
ンブラックの少なくとも１つの入力変数を調節する。

この調節は、間隔をおいた平均間隔にわたる少なくとも
１つの予測される出力変数の平均値と出力変数の目標値
との間の差に基づいて、反応器が作動している間の目標
値を達成して、実質的に一定した量のカーボンブラック
を得る。

本発明の他の実施態様において、装置は、さらに、カー
ボンブラック反応器が作動している間生成されるカーボ
ンブラックを間隔をおいた間隔でサンプリングし、こう
して前記の少なくとも１つの出力変数をカーボンブラッ
クの試料から測定できるようにするサンプリング手段か
らなる。計算手段は少なくとも１つの出力変数の測定値
に対して応答して、少なくとも１つの出力変数の前記測
定値を利用することによって少なくとも１つのアルゴリ
ズムを調節して、出力変数をより正しく予測する。

したがって、本発明の方法および装置は、カーボンブラ
ック反応器が作動している間のカーボンブラック生成シ
ステムの入力変数および他の物理学的パラメーターの変
化を補償して、実質的に一定した量のカーボンブラック
を生成する０間隔をおいた間隔で少なくとも１つの入力
変数を測定し、間隔をおいた間隔で少なくとも１つの入
力変数を利用するアルゴリズムで少なくとも１つの出力
変数を予測し、間隔をおいた平均間隔で予測した出力変
数を平均し、次いで出力変数の平均の予測値を利用して
間隔をおいた間隔で少なくとも１つの入力変数を調節す
ることによって、本発明の方法および装置は実質的に一
定した量のカーボンブラックを生成する。同様に、間隔
をおいた間隔で生成されるカーボンブラックをサンプリ
ングし、サンプリングしたカーボンブラックから少なく
とも１つの出力変数を測定し、そしてその測定した値を
利用して少なくとも１つのアルゴリズムを調節すること
によって、本発明の装置および方法は正確に出力変数を
予測し、こうしてさらに実質的に一定した量のカーボン
ブラックを生成する。

本発明の他の利点および特徴は、以下の詳細な説明およ
びそれと組み合わせて図面にかんがみて明らかとなるで
あろう。

〔実施例〕

本発明のカーボンブラックのプロセス制御システムは、
このプロセスの１または２以上の入力変数を調節するこ
とによってカーボンブラック反応器における物理学的パ
ラメーターにおける変数を補償して、このプロセスの１
または２以上の出力変数を制御し、こうして実質的に一
定した量のカーボンブラックを生成する。制御されるカ
ーボンブラックの出力変数は、例えば、ヨウ素価および
／またはＤＢＰである。

第１図において、本発明のプロセス制御システムを使用
することができる、ファーネスカーボンブラックの反応
器の１例が概略的に示されている。

示すカーボンブラック反応器は３段階の反応器であり、
バーナーゾーン、フィードストック注入ゾーン、および
反応器ゾーンを含む。しかしながら、本発明のプロセス
制御システムは、炭化水素のフイードストックを熱燃焼
ガスで熱分解して粒状カーボンブラックを含有する燃焼
生成物を生成する、他の型のカーボンブラック反応器ま
たはプロセスとともに使用することができる。第１図に
おける反応器のバーナーゾーンにおいて、液体または気
体の燃料を任意のタイプのオキシダント、好ましくは空
気と反応させて熱燃焼ガスを形成する。生ずる燃焼ガス
はバーナーゾーンの下流端から排出し、そしてフィード
ストック注入ゾーンを通して高い速度で流れさせる。気
体、蒸気または液体の形態の炭化水素のフィードストッ
クは、燃焼ガスの流れの形成に利用する燃料と同一であ
るか、あるいは異なることができ、フィードストック注
入ゾーンにおいて燃焼ガスの流れの中に注入し、この炭
化水素のフィードストックの特熱分解が起こる０次いで
、フィードストックおよび燃焼ガスの反応混合物を反応
ゾーンの中に排出し、ここでカーボンブラックの粒子の
形成は完結する０次いで、反応混合物を反応ゾーンの終
わりにおいて適当な流体、通常水で急冷して、カーボン
ブラックの粒子の形成反応を停止する。次いで、反応混
合物をさらに冷却し、そして固体カーボンブラックの粒
子をこの分野において知られている方法で集める。

本発明のカーボンブラックのプロセス制御システムによ
り分析される入力変数は、また、第１図に概略的に示さ
れている０入力変数の各々は、バーナーゾーンまたはフ
ィードストック注入ゾーン中への注入前に測定される。

入力変数は、次のものを包含する：フィードストックの
流速、燃料の流速、空気の流速、空気の予熱温度、空気
の湿度、ガスまたは他の第１段階の燃料の品質、フィー
ドストックの品質、および／またはカリウム添加溶液の
流速０通常、入力変数のあるもののみを精確に制御して
、カーボンブラックの１または２以上の出力変数、例え
ば、ヨウ素価および／またはＤＢＰを制御することがで
きる。典型的な制御される変数は、フィードストックの
流速、燃料の流速、空気の流速、および／またはカリウ
ム添加溶液の流速である。

本発明の１つの実施態様において、プロセス制御システ
ムは、予測されるヨウ素価（ＩＪｏ−ｐ）を間隔をおい
た間隔で、例えば、１〜１０秒毎に計算する。予測され
るヨウ素価はアルゴリズムにより計算され、このアルゴ
リズムはプロセス制御システムを使用する所定のカーボ
ンブラック反応器の形状寸法についての実験結果に、一
部分、基づく。

次いで、予測されるヨウ素価を、間隔をおいた間隔にわ
たって、例えば、２分毎に、平均する（ＩＪｏ、Ａｖａ
）−平均の予測されるヨウ素価に基づいて、制御される
入力変数、例えば、フィードストックの流速を自動的に
調節して目標のヨウ素価（１，Ｎｏ、、。ＡＬ）を達成
する。したがって、実質的に一定した量のカーボンブラ
ックは、カーボンブラック反応器の測定可能な入力変数
、例えば、空気の湿度の変化および／または計算した入
力変数、例えば、燃料の品質の変化に無関係に生成する
ことができる。

本発明の実施例に従い、プロセス制御システムは第１図
に概略的に示されているようにして３段階の反応ととも
に使用する。例示的反応は炭化水素質の油のフィードス
トックおよび天然ガスの燃料を使用する。しかしながら
、本発明のプロセス制御システムは、他の型の反応器の
形状寸法、および他のタイプのフィードストックおよび
／または燃料とともに同様によく使用することができる
。

予測されるヨウ素価（Ｉ□Ｎｏ、ｐ）は、次のヨウ素価
のアルゴリズムに従い計算することができる：（１）　
　ＩｚＮｏ、、＝ＫＣ率ＯＡＣ＋ＫＰ率ＰＣ＋ＫＡ＊Ａ
ＩＲ＋ＫＴｓＣＡＴ　十ＫＨ＊ＡＨ＋　ＫＯ アルゴリズムの定数は、所定のカーボンブラック反応器
の形状寸法について実験的に決定される。

例えば、第１図に示すように、３段階の反応器について
のアルゴリズムは２段階の反応器（図示せず）について
のアルゴリズムの定数と異なる値を有することができる
。アルゴリズムの定数は、次のように定義される： ＫＣ−全体の燃焼の定数 ＫＰ−一次燃焼の定数 ＫＡ−空気の流速の定数 ＫＴ−空気の予熱温度の定数 ＫＨ−空気の湿度の定数 ＫＯ−システムの概念の定数 前方供給の入力変数は、次のように定義される二〇ＡＣ
−全体の燃焼Ｅ％］ ＰＣ−一次燃焼［％］ ＡＩＲ−燃焼空気の速度［ＫＳＣＦＨ］ＣＡＴ−燃焼空
気の燃焼部度［６Ｆ］ ＡＨ−空気の絶対湿度［ボンドの水／１０００ボンドの
乾燥空気］ 前方供給の入力変数は、カーボンブラック反応器のある
種の入力変数を、反応器が作動している間に、計量装置
で測定することによって決定される。それぞれの入力変
数を測定するとすぐに、前方供給の入力変数を次の方程
式に基づいて計算する： ここで ＡＩＲは空気の流速［ＫＳＣＦＨ］　　（標準の立方フ
ィート／時間、１０００）であり、 ＧＡＳはガスの流速［ＫＳＣＦＨ］であり、モしてＡＴ
ＢＧは空気対燃焼ガスの比［ＳＣＦ空気／ＳＣＦガス］
であり、これは対応する体積のガスを完全に燃焼させる
ために要求される空気の量の化学量論的値である。

カーボンブラック反応器がガス以外のタイプの燃料、例
えば、液状炭化水素の燃料を使用する場合、その燃料の
流速をガスの流速（ＧＡＳ）の代わりに方程式（２）、
およびこの項がまた現れる後述する他の方程式において
示されるであろう。同様に、ＡＴＢＧは使用するタイプ
の燃料の対応する量を完全に燃焼させるために要求され
る量の空気の化学量論的値の比と同一方程式において置
換されるであろう、同様に、カーボンブラック反応器が
空気以外の適当なオキシダントを使用する場合、そのオ
キシダントの流速は方程式（２）において、およびその
項がまた現れる後述する他の方程式において空気の流速
（ＡＩＲ）の代わりに示されるであろう。

ここで： Ａ、ＩＲは空気の流速［ＫＳＣＦＩＩ　］　　（標準の
立方フィート／時間、１０００）であり、 ＧＡＳはガスの流速［ＫＳＣＦｌｌ　］であり、ＡＴＢ
Ｇは空気対燃焼ガスの比［ＳＣＦ空気／ＳＣＦガス］で
あり、 ＯＩＬは液状炭化水素のフィードストックの流速［ガロ
ン／時間］であり、そして ＡＴＢＯは空気対燃焼油の比［ＭＳＣＦ空気／ガロン油
］であり、これは対応する体積の油を完全に燃焼させる
ために要求される空気の量の化学量論的値である（典型
的な値は約１．５４ＫＳＣＦ／ガロン油である）。

カーボンブラック反応器が液状炭化水素質フィードスト
ック以外のフィードストック、例えば、気体の炭化水素
のフィードストックを使用する場合、そのフィードスト
ックの流速を油のフィードストックの流速（ＯＩＬ）の
代わりに、この項がまた現れる後述する他の方程式にお
いて示されるであろう、同様に、ＡＴＢＯは使用するタ
イプのフィードストックの対応する量を完全に燃焼させ
るために要求される量の空気の化学量論的値の比と同一
方程式において置換されるであろう。

空気の流速（ＡＩＲ）およびガスの流速（ＧＡＳ）は、
カーボンブラック反応器のバーナーゾーン中への注入前
に、既知の計器によりオンラインで測定する。空気およ
びガスのメーターは、好ましくは、流速の信号を発生さ
せるとき流れる圧力および温度の変数を補償する、オリ
フィス型のメーターである。　ＡＴＢＧは、好ましくは
、ガスクロマトグラフ（図示せず）により測定される入
力ガス組成に基づいて計算される。ガスクロマトグラフ
は、周期的にオンラインであるいは周期的にオフライン
でガス組成を決定するために使用することができる。

最新のガス組成に基づいて、ＡＴＢＧ値は相応して調節
される。同様に、ガスメーターにより使用されるガスの
比重は、また、ガスクロマトグラフのガス組成の読みに
基づいて相応して調節される。ガスクロマトグラフがガ
ス＆ｌ１ｙｆｃをオンラインで測定する場合、それは通
常少なくとも約２〜１０分の範囲内でＡＴＢＧ値を更新
する能力を有する。他方において、ＡＴＢＯは、通常測
定されず、そしてオンラインで更新され得ない。したが
って、ＡＴＢＯ値は、好ましくは、各々特定の等級のフ
ィードストックまたはフィードストックのブレンドにつ
いて実験室で測定される。ＡＴＢＯ値は、例えば、生成
操業前にまたは数カ月毎に１回更新することができる。

フィードストックの流速（ＯＩＬ）は、好ましくは、コ
リオリス（Ｃｏｒｉｏｌｉｓ）型のフローメーターによ
り測定し、このフローメーターはフィードストツタの質
量流速、通常ボンド／時間で、およびフィードストック
の密度を、反応器の注入ゾーンの中に注入する前に測定
する。フィードストックの流速は、好ましくは、補正さ
れた体積流速に変換され、ガロン／時間で表される。燃
焼空気の予熱温度（ＣＡＴ）は、反応器のバーナーゾー
ンの中に入る直前に、熱電対により測定される。空気の
絶対湿度（ＡＨ）は、この分野において知られている型
の湿度センサーにより測定され、そしてボンドの水／１
００ポンドの乾燥空気の単位で表される。空気の絶対湿
度の測定値は、好ましくは、２つの目的で使用される。

１つの目的は、ヨウ素価のアルゴリズムについて更新さ
れた前方供給の入力変数（ＡＨ）を提供することである
。他の目的は、測定した空気の絶対湿度（ＡＩ）に依存
して空気の流速（ＡＩＲ）を調節して、反応器のバーナ
ーゾーンに入る実質的に一定した乾燥空気の流速を維持
することである。好ましくは、この分野において知られ
ている型のＰＩＤアルゴリズム（比例、積分、誘導制御
のアルゴリズム）を使用して、更新された空気の絶対湿
度の読みに依存して空気の流速を調節して、空気中の湿
度の量を補償し、こうして実質的に一定した乾燥空気の
流速を維持する。

ヨウ素価のアルゴリズムのアルゴリズム定数（方程式（
１））は、回帰分析を使用して既知のプロセスの同定手
順に従い決定し、そして所定のタイプのカーボンブラッ
ク反応器の形状寸法について決定する。したがって、定
数の値は実質的に異なる反応器の形状寸法について異な
るように思われる。既知のソフトウェアのパッケージ（
次の構成成分を包含する：　ｒＲ５／　ｌ　Ｊ　、　ｒ
ＲＳ／Ｅ！ｘｐｌｏｒｅ」、およびｒＲ５／Ｄｉｓｃｏ
ｖｅｒＪ、　ＢＢＮ　Ｓｆｔｗａｒｅ　Ｐｒｏｄｕｃｔ
ｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、マサチュセッツ州ケンブリ
ッジから販売されている）を、好ましくは、使用して、
回帰分析手順を実施する。ＢＢＮソフトウェアをＶＡＸ
マイクロコンピュータ−（Ｄｉｇｉｔａｌ　ｔ！ｑｕｉ
ｐｍｅｎｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、マサチュセッツ州
マイナート、製）とともに使用することができる。ＢＢ
Ｎソフトウェアは、この分野において知られている実験
設計手順、ならびに、また、この分野において知られて
いる回帰分析手順の実施を促進し、そして必ずしも必要
でないが、このような手順の実施のための便利な手段を
単に提供する。

回帰分析手順を実施するとき、カーボンブラック生成プ
ロセスにおいて入力および出力の変数を同定する。ヨウ
素価に関する入力変数は、例えば、第１図に示されてい
るものであり、フィードストックの流速、空気の流速、
燃料の流速、空気の予熱温度および湿度、燃料の品質（
ＡＴＢＧ）　、およびフィードストックの品質（ＡＴＢ
Ｏ）を包含する。出力変数はヨウ素価（Ｉ、Ｎｏ、）で
ある、同定される入力変数および出力変数に基づいて、
ｌ系列の実験を設計して、ＶＡＸξニコンピューターに
おいて好ましくはＢＢＮソフトウェアを使用することに
よってアルゴリズムのパラメーターを同定する。

次いで、この系列の実験を、アルゴリズムを使用するた
めのタイプの反応器の形状寸法を有するカーボンブラッ
ク反応器で実施する。したがって、回帰分析手順は、異
なる型の反応器の形状寸法について異なる値を有する定
数を提供するであろう。

実験の間の異なる段階において、設計した実験により規
定される方法で入力変数を変化させる。実験に基づいて
、１組の入力および対応する出力のデータを集める０次
いで、回帰分析手順をその組のデータについて実施して
、ヨウ素価のアルゴリズム（方程式（１）〉の実験的に
決定された定数を同定する。

本発明の１つの実施例において、前述の回帰分析手順に
従い、次の定数が第１図に概略的に示されているものに
類似する３段階の反応器の形状寸法について実験的に決
定された： ＫＣ−１２，５ＫＴ＝０．０９４ ＫＰ−−０，１２３ＫＨ＝−０，２３８ＫＡ＝−０，１
８４ＫＯ＝−２０１（概算）したがって、本発明の１つ
の実施態様に従い、ヨウ素価のアルゴリズム（方程式（
１））の前方供給の入力変数の決定に必要な入力変数を
毎秒約１回測定する０次いで、それらの測定値に基づい
て、ヨウ素価のアルゴリズムを毎秒約１同解いて、新し
い予測されたヨウ素価（１１Ｎｏ−Ｐ）を発生させる。

次いで、間隔をおいた平均間隔で、例えば、約２分毎に
、その間隔にわたって計算される予測されるヨウ素価を
平均する（ＩｔＮｏ、ａｖｓ）　１１次いで、制御Ｂさ
れた入力変数、例えば、フィードストックの流速（ＯＩ
Ｌ）は、平均の予測されたヨウ素価（１，Ｎｏ、Ａ□）
とヨウ素価の設定点または目標のヨウ素価（ＩｔＮＯ−
ｓ。ＭＬ）との間の差に依存する各平均の間隔の終わり
において自動的に調節されて、目標のヨウ素価を達成す
る。しかしながら、１または２以上の他の入力変数、例
えば、ＡＩＲおよび／またはＧＡＳをフィードストック
の流速（ＯＩＬ）の代わりに調節して、目標のヨウ素価
（ＩｚＮｏ、ｃｏＡＬ）を達成することができる。

ヨウ素価とＯＡＣとの間の関係は一次の調節関係である
。ＯＡＣは測定した制御変数と反対に計算した制御変数
である。後述するように、ＯＡＣを定義する方程式は、
その項として、ＡＩＲ，ＧＡＳ、およびＯＩＬを包含す
る。したがって、ヨウ素価およびＯＡＣの間の関係に基
づいて、好ましい測定された制御変数、ＯＩＬの適当な
変化を誘導した目標のヨウ素価（１＝Ｎｏ、。ＡＬ）を
達成することができる。フィードストックの流速（ＯＩ
Ｌ）は制御するために好ましい入力変数である。なぜな
ら、１つの理由で、それはヨウ素価のアルゴリズムのた
だ１つの項で現れ、したがって調節手順は比較的簡単か
つ直接的であるからである。

目標のヨウ素価１１ＮＯ１ｏａｔの達成に要求される、
新しいフィードストックの流速（０１ＬＨｔｗ）は、次
のヨウ素価とＯＡＣとの間の関係に基づいて推定される
： （４）Δ１．Ｎｏ、　＝ＫＣ＊ΔＯＡにこで： Δ１．Ｎｏ、はＩＪｏ、ａｏａｔ　　ＩＪｏｏ、の２分
の平均（または他の間隔をおいた間隔）　（ＩｚＮｏ、
ａｖｅ）であり、ΔＯＡＣは、ＩＪｏ、ｃ。、−測定し
たＯＡＣの２分の平均（ＯＡＣａｖｃ）の達成に要求さ
れる新しいＯＡＣ（ＯＡＣＮａｗ）であり、そしてＫＣ
はヨウ素価のアルゴリズムの全体の燃焼定数である。

方程式（４）は、ＯＡＣに関してヨウ素価のアルゴリズ
ム（方程式（１））の部分的誘導から適応される。次い
で、新しいフィードストックの流速（０１Ｌｓｔｓｉ）
を、次の方程式に基づいて決定される：次いで、方程式
（５）および方程式（６）を次のようにして０ＩＬＮ□
について解く：ＴＢＧ したがって、ＯＩＬ□０はその平均間隔にわたって計算
した予測されるヨウ素価の平均（１１Ｎｏ−ＡＶＧ）を
利用して２分毎に（または他の間隔をおいた間隔で）計
算し、次いでフィードストックの流速（ＯＩＬ）を自動
的に調節してＩ！Ｎｏ、。。１を達成することができる
。

本発明のカーボンブラックのプロセス制御システムは、
追加の特徴として、オフラインの実験室測定手順を有す
る。間隔をおいた間隔で、カーボンブラック反応器が作
動している間、生成するカーボンブラックの試料を採取
し、そして各試料のヨウ素価を既知の技術により測定す
る（ＩＪｏ、ｔａｓ）。

測定されたヨウ素価（ＩｚＮｏ−ＬＡｇ）およびその既
知の標準偏差（ＳＤＬ□）を、試料を採取した期間の間
に予測されるヨウ素価（１！Ｎｏ、Ｐ）の平均および標
準偏差（ＳＯＰ）と−緒に決定する０次いで、測定した
ヨウ素価（１ｇＮｏ、ｔ□）の値、その試験の標準偏差
（ＳＤｔａｓ）、および予測されるヨウ素価（ＩＪｏ、
ｐ）の平均および標準偏差（ＳＯＰ）に依存して、ヨウ
素価のアルゴリズム（方程式（１））のシステムのイン
ターセプト定数（ＫＯ）を、以後さらに詳細に記載する
ように、調節してより精確な予測されるヨウ素価（ＩＪ
ｏ、ｐ）を計算する。こうして、本発明に従い、ヨウ素
価制御のアルゴリズム（方程式（１））の精度は、実験
室で測定したヨウ素価（１１ＮＯ，Ｌ□）に対して系統
的にチエツクし、そしてカーボンブラック反応器が作動
している間に改良される。したがって、本発明のオフラ
インのサンプリングの特徴は、精確に測定されないカー
ボンブラック反応器への測定されない混乱について補償
するか、あるいは、前述したように、測定可能な入力変
数と反対に、測定することができない。

本発明に従い、フィルターのアルゴリズム、好ましくは
カールマン（にａｌｓ＋ａｎ）フィルターのアルゴリズ
ムを、ヨウ素価のアルゴリズムのシステムのインターセ
プト（ＫＯ）を変化させるために適用する。システムの
インターセプト（ＫＯ）は、カーボンブラックの試料を
採取する間隔の間の決定される測定したヨウ素価（１！
ＮＯ，ＬＡＩ）および予測されるヨウ素価（ＩｇＮｏ−
ｐ）に基づいて変化させて、より正確にヨウ素価を予測
するヨウ素価のアルゴリズムをつくる。カーボンブラッ
クの試料のヨウ素価（１，ＮＯ，Ｌ□）を、この分野に
おいて知られている方法で、例えば、カーボンブラック
の試料をヨウ素溶液で滴定する体積測定方法により測定
する。ヨウ素価の試験は、好ましくは、ＡＳＴＭ表示：
０１５１０−８５により与えられたヨウ素吸着数に従い
実施する。カーボンブラック反応器が作動している間の
サンプリング間隔は、通常約２〜２０分の範囲内である
二 本発明のサンプリング特徴に従い、現在の予測されるヨ
ウ素価の誤差の分散の最良の推定値（ＶＩＰ）および実
験室で測定されたヨウ素価の誤差の分散（Ｖ　ｒ　ｔ）
を決定する。誤差の分散はヨウ素価の標準偏差の平方で
ある。したがって、ｖＩＬはカーボンブラックの試料に
ついて実験室で測定されたヨウ素価の標準偏差（ＳＤＬ
□）の平方である０通常１つのみの実験室で測定された
ヨウ素価・（１，Ｎｏ、Ｌ□）は各試料期間の間に採取
するので、ＶＩＬは本質的に定数であり、この定数はこ
の分野において知られているタイプの別の実験室で測定
されたヨウ素価の精度または再現性の研究により決定さ
れる。

したがって、ＶＩＬは通常周期的に、例えば、数カ月毎
に１回、あるいは実験室で測定されたヨウ素価（ＩｇＮ
ｏ、Ｌ□）を決定する手順において変化が存在するとき
更新される。さらに下に詳細に記載するように、ＶＩＬ
は現在の予測されるヨウ素価ＨｚＮｏ、ｐ）の最良の推
定値である。こうして、ＶＩＰおよびＶＩＬは各々それ
ぞれのヨウ素価の決定値それら自体における不確かさの
指示で゛ある。

誤差の分散ＶＩＦおよびｖｖｉｌに基づいて、ヨウ素価
のカルマン（Ｋａｌｇｅａｎ）フィルターの増加（Ｋｌ
）を次いで使用して、ヨウ素価のアルゴリズムのシステ
ムのインターセプト（ＫＯ）を更新し、次のようにして
決定する： したがって、カルマンフィルターの増加（Ｋ１）は本質
的に誤差の分散（Ｖ□およびＶ　＋ｔ）の重みつき平均
であり、これは各々２つの通常雑音を伴う測定値（１，
Ｎｏ、、およびＩｇＮｏ−ＬＡＩ）において変動の程度
を反映する＊　ＩＪＯｌＦおよびＩＪｏ−Ｌ□は通常具
なる。したがって、カルマンのフィルターの増加（にＩ
）は、事実、どの測定値がより正確であるかを示す、２
つの異なる測定値１！Ｎｏ、、およびＩｇＮｏ−ＬＡＩ
の信頼性に関する統計の情報に基づく重みつけ係数であ
る。例えば、Ｋ、＝１である場合、ＩｚＮｏ、Ｌ’ａｍ
中に無視できる誤差の分散が存在し、そしてに１＝０で
ある場合、ＩｔＮｏ−ｐ中に無視できる誤差の分散が存
在する。

カルマンフィルターの増加０［ｌ）に基づいて、カルマ
ンフィルターのアルゴリズムを使用して、次のようにし
て、新しい最適な推定されるヨウ素価（ＩｚＮｏ、ｙ＋
ｔｙｇ＋＋）を決定する：（９）　ＩＪＯ−ｒ＋ｔ、ｙ
ｉｍ＝ＩＪｏ、ａｖｓ＋に１本（ＩｚＮＯ・ｔＡｇ　　
ＩＪｏ−ａｖａ）ここでＩｚＮｏ、ａｖｅは試料を採取
する期間の間の予測されるヨウ素価（ＩＪｏ、ｒ）の平
均である。

次いで、新しい最適な推定されるヨウ素価（ｒ、Ｎｏ、
、□Ｔ□）に基づいて、ヨウ素価のアルゴリズムについ
ての新しいシステムのインターセプト定数（ＫＯ■０）
を次のようにして計算する：（１０）　ＫＯＮｔｗ＝Ｋ
ＯｏＬｏ＋ＩｚＮｏ、ｒ＋Ｌｔｔｍ　　ＩＪｏ−ａｖｔ
。

１点の変化は、例えば、システムのインターセプト定数
（ＫＯ）において、ヨウ素価において１点の変化に相当
し、したがって、数は直接方程式（１０）に代入してＫ
ＯＮＥ−について解くことができる。したがって、シス
テムのインターセプト定数（ＫＯ）を調節し、各回実験
室で測定されたヨウ素価（ＩＪｏ、Ｌａｍ）を利用して
ヨウ素価のアルゴリズム（方程式（１））をより正確に
することができるようになる。

誤差の分散に再び関すると、時間の間隔（ｋ＋１）にお
ける予測されるヨウ素価の真の現在の誤差の分散の最良
の推定値（ｖｉｐ（ｋ＋ｔ））は、後述するように、カ
ルマンフィルターの増加（にＩ）の決定に使用され、次
のようにして決定される：（１１）　Ｌｒ（ｋ＋１）＝
Ｖ＋Ｅ（ｋ）　　＋Ｖ＋ｘ（Ｋ＋１）ここで： Ｖ＋ｒ（ｋ＋１）は、時間の間隔（ｋ＋１）における現
在の予測されるヨウ素価（ＩｇＮＯｏｐ）の最良の推測
値であり、 Ｖ＋２（ｋ）は、時間の間隔（ｋ）における前の最適な
ヨウ素価推定値（ｈＮｏ、ｘＬｒ□）の誤差の分散であ
り、そして Ｖ＋ｘ（ｋ＋１）は、最後の試料期間にわたって測定し
た時間の間隔（ｋ＋１）における予測されるヨウ素価（
ＩｚＮＯ−ｒ）の誤差の分散である。

次いで、新しいカルマンフィルターの増加（に、（ｋ＋
１））を、次のようにして、現在の予測されるヨウ素価
（ｔｔＮｏ−ｐ）および現在の実験室で測定されたヨウ
素価（ＩＪｏ、１４ｍ）の誤差の分散から決定する： Ｖ＋ｔ（ｋ＋１）は現在の実験室で測定されたヨウ素価
（ＩｇＮｏ、Ｌ□）の誤差の分散であり、そして次のよ
うにして定義される： （１３）　　Ｖ＋Ｌ（ｋ＋１）＝　［ＰＳＤＬＡｌ／１
００］　”＊ＩｔＮｏ、ｓｏａ＊ＰＳＤＬ□は、この分
野において知られている精度または再現性の研究により
決定される、ヨウ素価の試験標準偏差％である。したが
って、新しい最適なカルマンフィルターの増加（Ｋ＋（
ｋ＋１））を上の方程式（９）に代入して、新しい最適
な予測されるヨウ素価（１□ＮＯ，Ｌ□）について解く
０次いで、１、Ｎｏ、Ｌ□を上の方程式（１０）に代入
して、新しいシステムのインターセプト定数（ＫＯＮ□
）について解いて、ヨウ素価のアルゴリズムがヨウ素価
より正確に予測するようにする。

次いで、次の試料の期間の終わりにおいて（上の方程式
（１１）におけるＶ　＋Ｅ（ｋ）　　Ｖ　＋ｒ（ｋ＋１
）の決定において使用すべき新しい最適な推定されるヨ
ウ素価の誤差の分散（Ｖｒｔ（ｋ＋１））を、次のよう
にして決定する＝ 本発明の他の実施態様に従い、プロセス制御システムを
使用してカーボンブラックの構造を制御する。カーボン
ブラックの構造は、通常実験室で、ＡＳＴＭ表示：　０
２４１４−８６により与えられるジブチルフタレートの
吸収価（ｒＤＢＰ　Ｊ　）により測定する。

したがって、ＤＢＰ値はカーボンブラックの構造の指示
である。しかしながら、本発明のプロセス制御システム
により等しく制御することができる、カーボンブラック
の構造の他の適当な測度が存在する。ＤＢＰを制御する
１つの方法は、この分野において知られているカリウム
添加溶液（Ｋ“Ｓ）を、好ましくはフィードストック中
に、フィードストックを反応器のフィードストック注入
ゾーン中に注入する前に、注入することによる。次いで
、カリウム添加溶液（Ｋ”Ｓ）を反応ゾーンにおいて反
応混合物中に分散させ、こうして形成されるカーボンブ
ラックの粒子へのイオン電荷の作用を有する。

したがって、通常、より高い濃度のカリウム添加溶液（
Ｋ″Ｓ）をフィードストック中に注入する場合、形成さ
れるカーボンブランクの粒子の間の凝集の傾向は少ない
であろう。

本発明に従い、予測されるＤＢＰ値（ＤＢＰＰ）は、間
隔をおいた間隔で、例えば、１〜ＩＯ秒毎に計算する。

予測されるＤＢＰ値（ＤＢＰＰ）はＤＢＰアルゴリズム
により計算し、このアルゴリズムは、一部分、プロセス
制御システムを使用する所定のカーボンブラック反応器
の形状寸法についての実験の試験結果に基づく０次いで
、予測されるＤＢＰ値を間隔をおいた間隔にわたって、
例えば、２力月毎に平均する（ＤＢＰａｖｓ）。平均の
予測されるＤＢＰ値ＣＤＢＰＡＶＧ）に基づいて、制御
された入力変数、例えば、カリウム添加溶液の流速（に
”Ｓ）を自動的に調節して、目標のＤＢＰ値（ＤＢＰＧ
ＯＡＬ）を達成する。

予測されるＤＢＰ値（ＤＢＰＰ）は、次のＤＢＰアルゴ
リズムに従い計算することができる：（１５）ＤＢＰＰ
＝（１６４，９１７，３＊Ｘ）叶［０ｉＸ１１ニツイテ
］および （１６）ＤＢＰＰ＝（１４７，６−１７，３本Ｉｎ（Ｘ
））＊Ｆ　　Ｃに〉■について１ここで： Ｘはフィードストック中のカリウムイオン（Ｋ゛）の濃
度［ｇのＫ”　／１００ガロンの油］であり、そして Ｆは、カーボンブラック反応器にお、ける測定しない混
乱についてか、あるいは反応の間の差について、アルゴ
リズムを調節するために計算した目盛りファクターであ
る（Ｆは通常約０．７〜約１．２の範囲内である）。

ＤＢＰアルゴリズムにおいて定数は、ヨウ素価のアルゴ
リズムについてのアルゴリズムの定数の決定について前
述の方法と同一の方法で、所定のカーボンブラック反応
器の形状寸法について、既知のプロセスの同定手順に従
い回帰分析を使用して実験的に決定する。したがって、
定数の値は異なる型の反応器の形状寸法について異なる
ようである。ＤＢＰに関する測定される入力変数は、好
ましくは、カリウム添加溶液の流速およびフィードスト
ックの流速である。出力変数はＤＢＰまたはカーボンブ
ラックの構造の他の適当な測度である。ヨウ素価のアル
ゴリズムについて前述したように、次いでアルゴリズム
を使用する型の反応器の形状寸法を有するカーボンブラ
ック反応器で、ｌ系列の実験を実施する。実験に基づい
て、１組［ボンドのＫ”Ｓ ／ガロンの油］率 の入力および対応する出力のデータを集める０次いで、
回帰分析手順をその組のデータについて実施してＤＢＰ
のアルゴリズムの定数を同定する。

方程式（１５）および方程式（１６）において定められ
るＤＢＰのアルゴリズムにおける定数を、前述の回帰分
析手順に従い、第１図に概略的に示すものに類似する３
段階の反応器について実験的に決定した。

ＤＢＰのアルゴリズム、方程式（１５）および方程式（
１６）を使用して、間隔をおいた間隔で、例えば、１秒
毎に１回ＤＢＰ値（ＤＢＰＰ）を予測する。

次いで、予測されるＤＢＰ値を間隔をおいた平均間隔に
わたって、例えば、２力月毎に１回平均する（ＤＢＰＡ
ＶＧ）。次いで、平均のＤＢＰ値（ＤＢＰａｖｅ）を使
用して、次のように定義するＤＢＰｆｉ節アルゴリズム
で新しいカリウム添加溶液の流速の設定点（Ｋ″ＳＮ□
）を計算する： （１７）Ｘ”ＳＨＥｗ　［ポンド／時］　−ＲＡＴＩＯ
ｏＩＬｓｉｗ　［ガロン／時］ ここで： Ｘ□１はフィードストック中のカリウムイオン濃度（Ｘ
）に関してＤＢＰのアルゴリズム（方程式（１５）およ
び方程式（１６））の部分的誘導から誘導され、そして
次のように定義される： ［０ ＸａｖＧ くｌ について］ ［Ｘａｖｓ＞１について］ および ＫＭＩＸはカリウム添加溶液（Ｋ″Ｓ）の混合物の強度
であり、カリウム添加溶液（Ｋ″Ｓ）の１ボンド当たり
のカリウムイオン（Ｋ９）のｇ数である。ＸＨ工はＤＢ
Ｐ、。ＡＬ達成に要求されるフィードストック中のカリ
ウムイオン（Ｋ゛）の新しい濃度である。

に″ｓａｗｓは２力月の間隔の間の平均のカリウム添加
溶液の流速であり、モして０１Ｌａｖｅは２力月の間隔
の間の平均のフィードストックの流速である。

０１Ｌｘｉｗはフィードストックについての現在の流速
の設定点であり、これは好ましくは前述したようにヨウ
素価のアルゴリズムに従い調節する。したがって、２分
の間隔にわたって平均の予測されるＤＢＰ値（ＤＢＰａ
ｖｅ）を利用することによって、新しいカリウム添加溶
液の流速（Ｋ″ＳＮ□）は方程式（１７）に従い決定し
て、目標のＤＢＰ値（ＤＢＰｅ。ａｔ）を達成すること
ができる。

本発明のプロセス制御システムは、追加の特徴、オフラ
インのＤＢＰの実験室測定手順を有する。

間隔をおいた間隔で、カーボンブラック反応器が作動し
ている間、生成されるカーボンブラックの試料を採取し
そして、この分野において知られている方法で、各試料
についてのＤＢＰ値を測定する（ＤＢＰＬ□）。カーボ
ンブラックの試料を採取するときのサンプリング間隔は
、通常約２〜２０分の範囲内である。ＤＢＰＬ□は、好
ましくは、前述のように、＾ＳＴＭ表示：　０２４１４
−８６に従い測定する。

測定したＤＢＰ値（ＤＢＰＬ□）およびその既知の標準
偏差（ＳＤｔａｍ）は、試料を採取する期間の間予側さ
れるＤＢＰ値（ＤＢＰＰ）の平均および標準偏差（ＳＤ
Ｐ）と−緒に決定される０次いで、測定したＤＢＰ値（
ＤＢＰＬ□〉、その標準偏差ｃｓｏｔ□）、および予測
されるＤＢＰ値（ＤＢＰｒ）の平均および標準偏差に依
存して、ＤＢＰのアルゴリズム（方程式（１５）および
（１６））の目盛りのファクター（Ｆ）を調節して、よ
り正確なりＢＰ値を計算する。こうして、本発明に従い
、ＤＢＰのアルゴリズムそれ自体の精度は、カーボンブ
ラック反応器が作動している間、実験室で測定したＤＢ
Ｐ値（ＤＢＰＬ□）に対して系統的に検査しそして改良
することができる。

本発明のサンプリングの特徴に従い、予測されるＤＢＰ
値の誤差の分散（■。Ｐ）および実験室で測定したＤＢ
Ｐ値の誤差の分散（■。Ｌ）を決定する。ＶＤＬは実験
室で測定したＤＢＰ値（ＤＢＰＬ□）の標準偏差の平方
である。好ましくはただ１つの実験室で測定したＤＢＰ
値は各試料期間の間に採取される−ので、ＶｉｌＬは本
質的に定数であり、この定数はこの分野において知られ
ている型のＤＢＰ、□測定手順の別の精度または再現性
により決定される。したがって、ＶＥＩＬは通常周期的
に、例えば、数カ月毎に１回か、あるいはＤＢＰＬＡＩ
の決定手順に変化が存在するときはいつでも、更新され
る。

ＶＤＰは、下にさらに詳細に記載するように、現在の予
測されるＤＢＰ値（ＤＢＰＰ）の誤差の分散の最良の推
定値である。

誤差の分散ＶＤＦおよびＶＤＬに基づいて、フィルター
のアルゴリズム、好ましくはカルマンフィルターのアル
ゴリズムを使用して、試料を採取する肋間の間の真のＤ
ＢＰ値の最良の推定値（ＤＢＰｙ＋ｔｙ！Ｉｌ）を決定
する。ＤＢＰＦＩＬ？□は、ｏａｐｔ□と試料を採取す
る期間の間の予測されるＤＢＰ値の平均との間の重みつ
き平均として発生される。　（ＤＢＰＦＩ１４□）につ
いてのＤＢＰのカルマンフィルターのアルゴリズムは、
次のように定義される： （２２）　　　ＤＢＰｒ＋ｔｙｔ＊＝ＤＢＰＡｖｃ＋Ｋ
ｏ　　　本　　（ＤＢＰＬＡＩ　　　　ＤＢＰＡＶＧ）
ＫＤはＤＢＰのカルマンフィルターの増加であり、これ
は本質的に誤差の分散Ｖ□およびＶＤＬの重みつき平均
であり、そして次のように定義される： 次いで、ＤＢＰＦＩＬア。に基づいて、ＤＢＰのアルゴ
リズム、方程式（１５）および（１６）の目盛りのファ
クターＣＦ）を調節して（ＦＮｔｗ）、次のようにして
、ＤＢＰのアルゴリズムがＤＢＰをより正確に予測する
ようにさせる： ［０＜Ｘ、＜１について］ および ［ｘ〉１について］ ＸＡｖ、は、試料を採取する期間の間の、方程式（２１
）において定義されるように、フィードストック中のカ
リウム添加溶液（に”Ｓ）の平均の濃度である０次いで
、新しい目盛りのファクター（Ｆｓｔｗ）をＤＢＰのア
ルゴリズム（方程式（１５）および（１６））に代入し
て前の目盛りのファクター（Ｆ）を置換し、こうしてア
ルゴリズムを調節してＤＢＰより正確に予測する。

時間の間隔（ｋ＋１）において予測されるＤＢＰｖ−ｔ
−の真の現在の誤差の分散の最良の推定値（ＶＤＰ　（
ｋ　＋　１）　：は、方程式（２３）において使用して
現在のＤＢＰのカルマンフィルターの増加（ＫＯ）を決
定し、次のように定義される： （２６）　Ｖｏｐ（ｋ＋１）　＝　ＶｏＥ（ｋ）　　＋
　Ｖｏ、（ｋ＋１）ここで： Ｖ□（ｋ＋１）は時間の間隔（ｋ＋１）における真の現
在の予測されるＤＢＰ値最良の推定値であり、ＶＤＥは
時間の間隔（ｋ）における前の最適なりＢＰの推定値（
ＤＢＰ□Ｌ７□）の誤差の分散であり、そして Ｖ□（ｋ　＋　１）は最後の同一期間にわたって測定さ
れた時間の間隔（ｋ　＋　１）における予測されるＤＢ
Ｐ（１！（ＤＢＰＰ）の誤差の分散である。

次いで、新しいＤＢＰのカルマンフィルターの増加（Ｋ
ｏ　（ｋ＋ｉ））は、次のように、現在の予測されるＤ
ＢＰ値（ＤＢＰＰ）および現在の実験室で測定したＤ　
Ｂ　Ｐ　（ｄｉ　（ＤＢＰｔａｇ）の誤差の分散の重み
つき平均として決定される： Ｖｏｔ（ｋ＋１）は現在の実験室で測定したＤＢＰ値（
ＤＢＰＬＡＩ）の誤差の分散であり、そして次のように
定義される： （２Ｂ）　Ｖ　！ＩＬ　（ｋ　＋　１）　＝　［ＰＳＤ
Ｌ□／１００１　”　＊　ＤＢＰｃ。ＡＬここで、ＰＳ
Ｄｔ、ｍｓ＋　°は、この分野において知られている精
度または再現性の研究により決定される、実験室のＤＢ
Ｐの存在する標準偏差である。したがって、新しいＤＢ
Ｐのカルマンフィルターの増加（にｏ　（ｋ＋１））を
上の方程式（２２）に代入して、新しい最適な推定され
るＤＢＰ（直（ＤＢＰ□Ｌ７□）について解く０次いで
、ＤＢＰ□、Ｔ□を上の方程式（２４）または（２５）
に代入して、ＤＢＰのアルゴリズム（方程式（１５）お
よび（１６））がＤＢＰをより正確に予測するようにさ
せる。

次いで、次の試料の期間（上の方程式（２６）における
Ｖａｔ（ｋ））においてＶ□（ｋ＋１）を決定するとき
使用すべき新しい最適な推定されるＤＢＰ値の誤差の分
散（ＶｏＥ（ｋ＋１））を、次のように決定する： 本発明の他の実施態様において、プロセス制御システム
は、さらに、制御される出力変数、例えば、ヨウ素価お
よび／またはＤＢＰを監視するためのＣＵＳＵＭ　（ｒ
累積合計」）を有する。ＣＵＳＵｌ’ｌは、ヨウ素価の
アルゴリズム、ＤＢＰのアルゴリズム、またはそれぞれ
のカルマンフィルターのアルゴリズムにより完全には補
償されない、カーボンブラック反応器における測定され
ない混乱の結果でありうる、ヨウ素価またはＤＢＰの傾
向を補償する。

したがッテ、ＣＵＳＵＭはＩＪＯ−ｔＡｇを監視し、そ
して各出力変数を測定して、このプロセスにおいてそれ
以上の調節を必要とするために十分な値の平均において
シフトが存在するかどうかを法定する毎に、ｃｕｓｕＭ
はＤＢＰＬ□を監視する。

各ＣＵＳＵＭは２つの累積合計の高い側の合計（ＳＨ□
））および低い側の合計（ＳＬ　（り　）を使用して、
それぞれ、ＩｇＮＯ−ＬＡｍおよびＤＢＰＬＡＩを試験
して、望ましくない傾向が存在するかどうかを決定する
。

累積合計がリセットされるとき、各累積合計（Ｓ□、。

およびＳＬ…）をＯに等しくセットする。２つの合計は
次のようにして決定する： （３０）　Ｓｌｌ＋１１　＝Ｍａｘ　（０＋５Ｎ（ｔ−
ｔ）十Ｙｉ　　（ＧＯＡＬ　＋ｋ）　］（３１）　５Ｌ
ｔｔ＋＝Ｍｉｎ　［Ｏ＋Ｓｔ＜ｔ−ｎ＋　Ｙ！　　（Ｇ
ＯＡＬ　　ｋ）］ここで： ５Ｎ（ｉ−１）は、最後の、累積合計はリセットされる
ので、すべての前の高い側面の合計の合計であり、５Ｌ
（１−１）は、最後の累積合計はリセットされるので、
すべての前の低い側面の合計の合計であり、Ｙ！は制御
される出力変数の現在の実験室で測定した値であり、し
たがって、前の実施態様に従い、それはＩｔＮＯ−ＬＡ
ＩＮまたはＤＢＰ値最良であることができ、 ＧＯＡＬは制御される出力変数の目標値であり、したが
って、前の実施態様に従い、それはＩｔＮｏ、ｓ。＾１
またはＤＢＰ、。１であることができ、モしてｋは制御
される出力変数における許され得るゆるみ（ｓｌａｃｋ
）であり、これは通常約１の標準偏差の範囲内であるか
、あるいはそれぞれの制御される出力変数（ＩｚＮｏ、
ｔ□またはＤＢＰＬＡＩ）の実験室で測定した値の約６
８％がその中に入る。

決定間隔（−ｈ、ｈ）を各制御される出力変数について
セットし、その正確な値は使用する特定のカーボンブラ
ック反応器において経験に基づいて選択されるが、それ
は通常その出力変数についてセットされる許容限界付近
である０例えば、ヨウ素価またはＤＢＰについてのｈの
典型的な値は５であることができる。したがって、決定
間隔りは、それぞれ、ＩＪｏ、ｃｏａＬまたはＤＢＰＧ
ＯＡＬの値のいずれかの側において５ヨウ素価単位また
はＤＢＰ単位であろう。

カーボンブラックの各試料を採取し、そして実験室で測
定したヨウ素価の値（ＩＪｏ−ｔＡｇ）および／または
ＤＢＰの値（ＤＢＰＬ□）を決定した後、それらの値は
（Ｙりについて各方程式（３０）および（３１）に代入
する０次いで、２つの累積合計のＳ工（ム、およびＳＬ
…を１．Ｎｏ、、□およびＤＢＰＬ□の両者について計
算する０次いで、ヨウ素価またはＤＢＰについてＳイ（
０≧ｈまたはｓ、　（ｉ）≦−りである場合、アラーム
信号をそれぞれの出力変数について発生させる。アラー
ム信号が発生したとき、生成されるカーボンブラックの
サンプリングの頻度を増加する、通常少なくとも２倍に
することをオペレーターは指示される。アラーム信号が
、それぞれ、ヨウ素価および／またはＤＢＰについて発
生したとき、ヨウ素価のアルゴリズムについてのカルマ
ン増加（Ｋ＋）および／またはＤＢＰのアルゴリズムに
ついてのＤＢＰのカルマンフィルターの増加（Ｋｏ）を
、それぞれ、各々Ｏに等しくセントする。次のカーボン
ブラックの試料を採取した後、ＩｚＮｏ、Ｌ□またはＤ
ＢＰ、Ａ、がＩＪｏ、ｅｏａｔまたはＤＢＰＧＯＡＬの
±に内に入る場合、累積合計をそれぞれの変数について
累積合計５Ｎ（ｉ−１１および５Ｌ（ｉ−１）をゼロに
セットすることによってリセットする。しかしながら、
アラーム信号が発生し続ける場合、それぞれの出力変数
についてのカルマンフィルターの増加＜Ｋ＋またはＫＯ
）を、実験室で測定した値がその変数についての目標値
の±にの範囲内に入るまで、１に等しくセットする。

第２図において、本発明のプロセス制御システムのハー
ドウェアー成分が概略的に示されている。

プロセス制御システムは、一般に１０で示すシステムコ
ントローラーからなる。システムコントローラー１０は
、この分野において知られている型であり、そして好ま
しくはミニコンピユータ−１例えば、前述のＶＡＸξニ
コンピューターである。システムコントローラー１０を
バス１２を通して分布した制御システム１４に結合され
ている０分布した制御システム１４は、また、この分野
において知られている型、例えば、フ４　ラシャ−（Ｐ
　１ｓｈｅｒ）　ＰＲｏＶＯＸインスツルメンテイショ
ン・システム（ＦｉｓｈｅｒＣｏｎｒｏｌｓ　Ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｃ、、アイオワ州マーシャル
タウン、製）である。分布した制御システム１４は、順
次に、ＰｒＤＩＤアルゴリズムＨｌ）を通して油フロー
メーター１６および自動的に調節可能な流れ弁１８に結
合されている。前述したように、油フローメーター１６
は好ましくはコリオリス型のフローメーターである。油
流れ弁１８は、カーボンブラック反応器のフィードスト
ックのライン２０中の油フローメーター１６から上流ま
たは下流に設置されてい、る、したがって、分布した制
御システム１４は流れ弁１８の作動を制御して、さらに
下に詳述するように、目標のヨウ素価（ＩｔＮｏ、ｅｏ
ａｔ）を達成する０分布した制御システム１４は、また
、ＰＩＤアルゴリズム（Ｐ　Ｉ　Ｄ）を通してカリウム
添加溶液のフローメーター２２および自動的に調節可能
な流れ弁２４に結合されている。フローメーター２２は
、好ましくは、油フローメーター１６に類似するコリオ
リス型のフローメーターである。流れ弁２４はカーボン
ブラック反応器のカリウム添加溶液のライン２４中のフ
ローメーター２２から上流または下流に設置されている
。したがって、分布した制御システムＩ４は、また、さ
らに下に詳述するように、弁２２の作動を制御して、カ
リウム添加溶液の流速（Ｋ″Ｓ〉を自動的にｍｔｍして
、目標のＤＢＰ値（ＤＢＰｓｏａｔ）を達成する。

第３図を参照すると、本発明のカーボンブラックのプロ
セス制御システムの手順を概念的に記載するフローチャ
ートが示されている０表示Ｓ＋〜Ｓ、は工程１〜１２を
示す、プロセス制御システムをＳ、に示すように実施す
るとき、分布した制御システム１４は、前述したように
、それぞれ、ヨウ素価のアルゴリズムおよびＤＢＰのア
ルゴリズムに従い、予測されるヨウ素価（ＩＪｏ−ｒ）
および予測されるＤＢＰ値（ＤＢＰＰ）を３８に示すよ
うに発生する。好ましくは、ヨウ素価のアルゴリズムお
よび、したがって、前方供給の入力変数についての方程
式は、分布した制御システム１４におけるサブルーチン
として具体化される。同様に、ＤＢＰのアルプリズムの
方程式は、また、好ましくはサブルーチンにおける分布
した制御システム１４により実施される。各１．Ｎｏ、
、およびｆ）ＢＰＰが計算された後、それらは各々次い
でシステムコントローラー１０においてコンビエータ−
のメモリー内に保存される。

分布した制御システム１４は、Ｓ、に示すように、現在
の入力変数の読みに基づいて毎秒約１回でＩｇＮｏ、ｐ
およびＤＢＰ、の両者を計算する０次いで、各更新され
たＩｇＮｏ・、およびＤＢＰＦをシステムコントローラ
ー１０におけるメモリー中に保存する０次いで、Ｓ４に
示すように、各２力月の間隔にわたってコンピューター
のメモリー中に保存された１、Ｎｏ、、およびＤＢＰＰ
の値を分布した制御システム１４により平均し、Ｉ婁Ｎ
ｏ−ａｔ。およびＤＢＰ□６、そしてコンピューターの
メモリー中に保存する。

２力月の間隔にわたるＩＪｏ、ａｖｇに基づいて、新し
いフィードストックの流速（０１Ｌｗｉ、１）を次いで
分布した制御システム１４により、Ｓｓに示すように、
決定する。同様に、２力月にわたるＤＢＰａｖｓに基づ
いて、新しいカリウム添加溶液の流速（Ｋ″５ａｖｅ）
をまた決定する。前述したように、方程式（５）〜（７
）、および方程式（１７）〜（２１）は、好ましくは、
それぞれ、新しいフィードストックの流速（ＯＩＬｘｇ
ｗ）および新しいカリウム添加溶液の流速（Ｋ″Ｓ８□
）の両者を決定するための分布した制御システム１４に
おいてサブルーチンとして具体化される。新しいフィー
ドストックの流速（ＯＩＬ□０）および新しいカリウム
添加溶液の流速（Ｋ″Ｓｓｇｗ）に基づいて、次いで分
布した制御システム１４は、さらに下に詳述するように
、ＰＩＤアルゴリズムを使用することによって、弁１８
および弁２４を調節する程度を決定する０次いで、新し
いフィードストックの流速（ＯＩＬＮｔｗ）および新し
いカリウム添加溶液の流速（Ｋ″Ｓｓｔｗ）の各々は２
力月毎に更新される０次いで、弁１８および弁２４は、
順番に、それぞれ、新しいＩＪｏ、４ｙ６およびＤＢＰ
ＡＶＧに基づいて調節されて、Ｓ、に示すように、新し
い流速を達成する。

本発明のオフラインの実験室の測定の特徴における第１
工程はＳ、に示されており、これはシステムコントロー
ラー１０が、カーボンブラックの試料を採取する期間の
間毎秒（または他の間隔をおいた間隔で）計算される■
□Ｎｏ、ｐおよびＤＢＰＰの両者の平均および標準偏差
を計算する。生成されるカーボンブラックを間隔をおい
た間隔で、例えば、通常約１〜４時間以内でサンプリン
グし、そして、Ｓ、に示すように、試料のヨウ素価およ
びＤＢＰの両者を実験室において測定する（ＩｇＮｏ、
Ｌ□およびｏａｐｔ□）、前述のように、カーボンブラ
ックのサンプリングの間隔は約２〜２０分の範囲内であ
る。

次いで、ヨウ素価のアルゴリズムについての新しいシス
テムのインターセプト（ＫＯ）を、システムコントロー
ラー１０により、Ｓ、に示すように、試料を採取する期
間の間に計算したＩＪｏ、Ｌ□および１、Ｎｏ、ム■に
基づいて更新する。好ましくは、方程式（８〉〜（１４
）は、前述したように、システムコントローラー１０に
おけるサブルーチンとして具体化される。同様に、目盛
りのファクター（Ｆ）を、また、試料を採取する期間の
間ＤＢＰＬ□およびＤＢＰａｖｅに基づいて調節する。

好ましくは、方程式（２２）〜（２９）は、前述したよ
うに、分布した制御システム１４におけるサブルーチン
として実施する０次いで、新しいシステムのインターセ
プト（にＯＮｔｗ）を使用して、Ｓ、に示すように、次
のカーボンブラックの試料を採取するまで、より正確な
予測されるヨウ素価（ＩｔＮｏ、ｐ）を決定するために
ヨウ素価のアルゴリズムを更新する。同様に、新しい目
盛りのファクター（ＦＮよ）を使用して、Ｓ、に示すよ
うに、次のカーボンブラックの試料を採取するまで、よ
り正確なりＢＰ値を決定するためにＤＢＰのアルゴリズ
ムを更新するｓｓＩ！に示すように、ヨウ素価のアルゴ
リズムおよびＤＢＰのアルゴリズムの各々は、カーボン
ブラックの試料を採取するときはいつでも、したがって
約１〜４時間毎の範囲内に更新される。

第４図を参照すると、ヨウ素価のアルゴリズムに従いヨ
ウ素価（１ｚＮｏ、ｐ）およびＤＢＰのアルゴリズムに
従いＤＢＰＰの両者を予測するときの分布した制御シス
テム１４の手順を概念的に記載するフローチャートが示
されている。分布した制御システム１４は、まず、Ｓｌ
に示すように、ヨウ素価のアルゴリズムについて前方供
給の入力変数およびＤＢＰのアルゴリズムについて入力
変数を計算するために必要な入力データを読む、ヨウ素
価のアルゴリズムについての入力変数は、フィードスト
ックの流速、ガスの流速、空気の流速１．空気の予熱温
度、および空気の湿度を包含する。前述したように、Ａ
ＴＢＧ　（燃料の品質）は計算された制御変数であり、
モしてＡＴＢＯ（フィードストックの品質）は本質的に
一定の制御変数である。ＤＢＰのアルゴリズムについて
の入力変数は、カリウム添加溶液の流速およびフィード
ストックの流速である。

入力のデータを読んだ後、Ｓｔに示すように、分布した
制御システムは、次いで、入力データを各変数について
許容されうる値の範囲と比較する。

値がその許容されうる範囲（ＢＡＤ　）の範囲外である
場合、ディジタル信号である悪いデータのフラッグを、
Ｓｌに示すように、セットする。悪いデータのフラッグ
がセットされると、ＩｔＮｏ−Ｐおよび／またはＤＢＰ
Ｐはそのデータに基づいて計算されない。

すべてのデータが許容範囲内に入る場合、Ｓ４に示すよ
うに、１．Ｎｏ、、およびＤＢＰＦの両者は、それぞれ
、ヨウ素価のアルゴリズムおよびＤＢＰのアルゴリズム
を使用することによって、その組の入力データに基づい
て計算される０次いで、１．Ｎｏ、、およびＤＢＰＰの
両者は、Ｓ、に示すように、各出力変数が入るであろう
、現実の範囲と比較される。

１、Ｎｏ、ｐまたはＤＢＰＰが許容範囲内に入らない場
合、悪いデータのフラッグをセットし、そしてｌｌＮ０
．Ｐおよび／またはＤＢＰＰについての現在の値は、一
方または双方がそのそれぞれの許容範囲の外にあるかど
うかに依存して使用されない、　１．Ｎｏ、、またはＤ
ＢＰ、はそれらの許容範囲内に入る場合、それらの値は
、Ｓ、に示すように、システムコントローラー１０のコ
ンピューターのメモリーに保存され、そして後に（間隔
をおいた間隔の終わりにおいて）各々使用して、それぞ
れ、フィードストックの流速およびカリウム添加溶液の
流速を更新する。

第５図を参照すると、フィードストックの流速およびカ
リウム添加溶液の流速の両者を調節するための分布した
制御システム１４の手順を概念的に記載するフローチャ
ートが示されているｅｓｌに示すように、悪いデータの
フラッグを、第４図においてＳ、に示すように、ヨウ素
価および／またはＤＢＰの予測手順（ＢＡＤ）の間にセ
ットされた場合、悪いデータのフラッグをクリアーし、
そして第５図に示す調節の手順は、どちらのアルゴリズ
ムが悪い入力データを有したかについて、その間隔をお
いた間隔の間に実施されない。しかしながら、悪いデー
タのフラッグが２分の間隔の間にセットされない場合、
Ｓ！に示すように、分布した制御システム１４は新しい
フィードストックの設定点（ＯＩＬ□０）および／また
はカリウム添加溶液の設定点（Ｋ″Ｓｓｇｗ）を決定す
るために入力データを読む。

０１Ｌｗｔ＠についての入力データは、方程式（７）に
おいて定義されるように、ＡＩＲＡＶＧ、　ＧＡＳＡｖ
ａ、　ＡＴＢＧおよび０ＡＣａｖｓを包含する。Ｋゝ５
ＮＥＩＩ＋についての入力データは、方程式（２１）に
おいて定義されるように、に’Ｓａｗｓ、　０ＩＬａｖ
ｓ、　ＤＢＰａｖｅ、およびＸＡｖ６を包含する。

次いで、入力データを、Ｓｌに示すように、各項につい
て値の許容範囲と比較する。値がそれらの許容範囲外に
入る場合、悪いデータのフラッグはセットされる（ＢＡ
Ｄ）　、　したがって、フィードストックの流速の設定
点（ＯＩＬ□８）およびカリウム添加溶液の設定点（Ｋ
″ＳＮｏｗ）は、一方および／または双方が悪い場合、
その間隔をおいた間隔について調節されない、値のすべ
てがそれらの許容範囲内に入る場合、Ｓ４に示すように
、０１Ｌｓｉｗおよびに”ＳＨｔ＠の各々は前述したよ
うに更新される０次いで、ＯＩＬ□、およびに５ＮＥＩ
ＩＩの両者を、Ｓ、に示すように、許容範囲の値と比較
する。ＯＩＬ■０またはＫ”ＳＮＩ！Ｗがそのそれぞれ
の許容範囲内に入らない場合（ＢＡＤ）　、それぞれの
項およびその流速の手順の終わりは調節されない、　Ｏ
ＩＬ□０およびにＳＮｔｗがそれらの許容範囲内に入る
場合、ＯＩＬ□１およびに″５ＮＥＷの各々はＰＩＤア
ルゴリズムにより処理されて、Ｓｈに示すように、それ
ぞれ、フィードストックの流速およびカリウム添加溶液
の流速を更新する。

第６図を参照すると、新しいフィードストックの流速（
０１Ｌｘ＊ｗ　）を調節するか、あるいは新しいカリウ
ム添加溶液の流速（Ｋ“ＳＮ□〉を調節するために使用
することが好ましい、典型的なアルゴリズムが概略的に
示されている。フィードストックのフローメーター１６
およびカリウム添加溶液のフローメーター２２の各々を
、それぞれ、流れトランスミツター（ＦＴ）に結合され
ている。各流れトランスミツター（ＦＴ）は、順番に、
分布した制御システム１４に結合されており、そしてそ
のそれぞれのフローメーターにより感知され測定された
流速に相当する信号（Ｆ、）を伝送する０次いで、フィ
ードストックおよびカリウム添加溶液についての新しい
流速の設定点についての信号（ＦｓＰ）の各々を、フロ
ーメーターにより発生したそれぞれの測定された流速の
信号（Ｆ、）と比較する。それぞれの比較に基づいて、
それぞれの流速の設定点の信号（Ｆ□）−それぞれの測
定された流速の信号（Ｆ、）に等しい、誤差信号（ｅ（
ｔ））を、各それぞれの流速について発生させる０次い
で、それぞれの誤差信号（ｅ（ｔ））に基づいて、この
分野において知られている、それぞれのＤＢＰのアルゴ
リズムは、流速の設定点を達成するためにそれぞれの流
れ弁１８または２４になすべき調節に相当する、出力信
号（ｃ（ｔ））を発生させる０次いで、出力信号を空気
コンバーター（Ｉ／Ｐ）へのそれぞれの電流に送る。空
気コンバーター（１／Ｐ）への電流の各々は、それぞれ
、油流れ弁１８およびカリウム添加溶液の流れ弁２４へ
結合して各それぞれの弁を調節する。したがって、空気
コンバーター（１／Ｐ）への電流の各々は、それぞれの
ＰＩＤ出力信号（ｃ（ｔ））に相当する加圧された出力
を発生し、次いでＰＩＤ出力信号（ｃ（ｔ））はそのそ
れぞれの弁を調節して流速の設定点を達成する。したが
って、各ＰＩＤアルゴリズムは、誤差の信号（ｅ（ｔ）
）がもはや存在せず、こうして流速の設定点が達成され
るまで、出力信号（ｃ（ｔ））を発生し続ける。

第７図を参照すると、各カーボンブラックの試料の期間
の終わりにおいて、ヨウ素価のアルゴリズムのシステム
のインターセプト（ＫＯ）および／またはＤＢＰのアル
ゴリズムの目盛りのファクター（Ｆ）を更新するための
システムコントローラーｌＯの手順を概念的に記載する
フローチャートが示されているｏｓＩに示すように、シ
ステムコントローラーは、試料を採取する期間の間に計
算しそして保存した１ｚＮｏ、、およびＤＢＰＰをメモ
リーから呼び戻す、システムコントローラーが適切にデ
ータを呼び戻すことができない（不成功）場合、アルゴ
リズムは調節されない。次いで、システムコントローラ
ー１０現在のＩＪｏ、ｔｍｓ＋およびＤＢＰＬＡＩにつ
いての値を読み、そしてそれらを許容範囲の値と比較す
る。いずれかの値が範囲外である場合、そのそれぞれの
アルゴリズムは調節されない。次いで、システムコント
ローラーｌＯは累積合計手順を使用し、この累積合計手
順は、Ｓ、に示すように、現在のＬ！Ｎｏ−ＬＡＷおよ
びＤＢＰＬＡＩ値について現在の合計５ＩＴ１〉および
／または５Ｌ（４１を決定する。いずれかの測定された
出力変数（ＩＪｏ、ｔ□またはＤＢＰＬＡＩ）について
５つ□）≧ｈまたは５Ｌ（ｉｌ≦−ｈである場合、シス
テムコントローラーはアラーム信号を発生する。アラー
ム信号が発生される場合、ヨウ素価のアルゴリズムにつ
いてのカルマンフィルターの増加（Ｋ１）および／また
はＤＢＰのアルゴリズムについてのＤＢＰのカルマンフ
ィルターの増加（Ｋｎ）を、アラーム信号が一方または
双方の出力変数について発生されるかどうかに依存して
、１に等しくセットする。したがって、ヨウ素価のアル
ゴリズムについての新しいシステムのインターセプト（
ＫＯ□０）および／またはＤＢＰのアルゴリズムについ
ての新しい目盛りのファクター（ＦＮよ）は、両者共、
それぞれ、Ｉ！Ｎｏ、ＬＡＷおよびＤＢＰＬＡＩの実験
室で測定した値にのみに基づ＜、シかしながら、アラー
ム信号が発生されない場合、システムコントローラーは
新しい濾過された分析の性質、ＩｚＮｏ・ｒ＋ｔ↑Ｅ真
およびＤＢＰｙｌｔｔＥｍを決定し〜次いで・Ｓ４に示
すように、システムのインターセプト定数（ＫＯ）およ
び目盛りのファクター（Ｆ）を調節して、それぞれ、ヨ
ウ素価のアルゴリズムおよびＤＢＰのアルゴリズムを更
新する０次いで、Ｓ。

に示すように、新しいシステムのインターセプトについ
てのイ直（ＫＯＮｔｗ）および目盛りのファクターにつ
いての値（Ｆ、。）を多値について許容範囲と比較する
。いずれかの値が範囲外である場合、それはそれぞれの
アルゴリズムの更新に使用されない。

に０□、およびＦＨｔｈ４についての値の各々が範囲内
である場合、それらは、Ｓ、に示すように、メモリー中
に保存される。値がメモリー中に保存されると、システ
ムコントローラーｌＯは、Ｓ？に示すように、次に試料
期間の終わりまで、データの入口フラッグをクリアーす
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の制御システムを使用することができ
る、ファーネスカーボンブラックの反応器の１例を概略
的に示す。 第２図は、本発明のプロセス制御システムのハードウェ
アー成分を概略的に示す。 第３図は、ヨウ素価および／またはＤＢＰを制御する本
発明のプロセス制御システムの手順を概念的に示すフロ
ーチャートである。 第４図は、本発明に従いヨウ素価およびＤＢＰを予測す
るときの第２図のプロセス制御システムの手順を概念的
に示すフローチャートである。 第５図は、本発明に従い、それぞれ、目標のヨウ素価お
よび目標のＤＢＰを達成するためにフィードストックの
流速およびカリウム添加溶液の流速を調節する、第２図
の分布した制御システムの手順を概念的に示すフローチ
ャートである。 第６図は、それぞれ、目標のヨウ素価および目標のＤＢ
Ｐを達成するためにフィードストックの流速およびカリ
ウム添加溶液の流速を調節するとき、本発明に従い使用
するＰＩＤアルゴリズムを概略的に示す。 第７図は、各々カーボンブラックの試料の期間の終わり
においてヨウ素価のアルゴリズムおよびＤＢＰのアルゴ
リズムを調節する、第２図のシステムコントローラーの
手順を概略的に示す。 １０・・・システムコントローラー １２・・・バス、 １４・・・分布した制御システム、 １６・・・油フローメーター １８・・・流れ弁、 ２０・・・フィードストックのライン、２２・・・カリ
ウム添加溶液のフローメーター２４・・・自動的に調節
可能な流れ弁、２６・・・カリウム添加溶液のライン、
Ｓ、〜Ｓ１２’・・工程１−１２゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、次の工程： 間隔をおいた間隔で、カーボンブラック反応器が作動し
   ている間、カーボンブラックの生成において利用される
   少なくとも１つの入力変数を測定し、 少なくとも１つのアルゴリズムを使用して、前記間隔を
   おいた間隔の間測定した前記少なくとも１つの入力変数
   に基づいて少なくとも１つのカーボンブラックの出力変
   数を間隔をおいた予測間隔で予測し、 間隔をおいた平均間隔で、前記少なくとも１つの予測さ
   れる出力の平均値を前記平均間隔にわたって決定し、そ
   して 間隔をおいた間隔で、前記少なくとも１つの予測された
   出力変数の前記平均値と前記反応器が作動している間の
   前記少なくとも１つの出力変数の目標値との間の差を利
   用して、調節アルゴリズムに従い少なくとも１つの前記
   入力変数を調節して、実質的に一定した量のカーボンブ
   ラックを得るためにその出力変数の目標値を達成する、 からなる、カーボンブラック反応器におけるカーボンブ
   ラックの生成を制御する方法。 ２、さらに、次の工程： 間隔をおいたサンプリング間隔で、カーボンブラック反
   応器が作動している間生成されるカーボンブラックをサ
   ンプリングし、 カーボンブラック反応器が作動している間、前記カーボ
   ンブラックの試料から前記アルゴリズムにより予測され
   る前記少なくとも１つの出力変数を測定し、そして 前記少なくとも１つの出力変数の前記測定値に基づいて
   前記少なくとも１つのアルゴリズムを調節して、前記少
   なくとも１つの出力変数をより正しく予測する、 からなる、上記第１項記載のカーボンブラックの生成を
   制御する方法。 ３、前記少なくとも１つの予測される出力変数は、ヨウ
   素価およびＤＢＰを包含する群から選択され、 前記少なくとも１つの調節される入力変数は、フィード
   ストックの流速およびカリウム添加溶液の流速を包含す
   る群から選択され、そして 間隔をおいた間隔で測定される前記入力変数は、オキシ
   ダントの流速、フィードストックの流速、第１段階の燃
   料の流速、オキシダントの予熱温度、およびカリウム添
   加溶液の流速を包含する群から選択される、 上記第１または２項記載のカーボンブラックの生成を制
   御する方法。 ４、前記フィードストックの流速は、目標のヨウ素価−
   前記間隔をおいた平均間隔にわたって予測されるヨウ素
   価の平均値の間の関係、および目標のヨウ素価の達成に
   要求される新しい全体の燃焼−前記間隔をおいた平均間
   隔の間の全体の燃焼の平均値の間の差を利用することに
   よって、調節し、そして 前記カリウム添加溶液の流速は、前記間隔をおいた平均
   間隔の間の平均のＤＢＰ値と目標のＤＢＰ値との間の差
   を利用することによって調節する、上記第３項記載のカ
   ーボンブラックの生成を制御する方法。 ５、前記少なくとも１つのアルゴリズムは、前記少なく
   とも１つの第２アルゴリズムは、前記少なくとも１つの
   カーボンブラックの出力変数の現在の予測される誤差の
   変数の最良の推定の重みつき平均、および前記少なくと
   も１つの出力変数の測定値の誤差の分散を利用すること
   によって調節する、 上記第２〜４項のいずれかに記載のカーボンブラックの
   生成を制御する方法。 ６、前記少なくとも１つのアルゴリズムは少なくとも１
   つの第２アルゴリズムを使用することによって調節し、
   前記少なくとも１つの第２アルゴリズムは、前記誤差の
   分散の前記重みつき平均および前記少なくとも１つの出
   力変数の前記測定値と試料を採取する期間の間の前記少
   なくとも１つの出力変数の前記予測値の前記平均値との
   間の差を利用することによって、前記少なくとも１つの
   出力変数の新しい推定値を決定し、そして前記少なくと
   も１つの第２アルゴリズムにより提供される前記新しい
   推定される出力変数を、順番に、使用して前記少なくと
   も１つのアルゴリズムを調節して、前記少なくとも１つ
   の出力変数をより正しく予測する、 上記第５項記載のカーボンブラックの生成を制御する方
   法。 ７、前記少なくとも１つの出力変数は、約１秒〜２０秒
   の範囲内の間隔をおいた予測間隔で予測し、前記少なく
   とも１つの予測される出力変数の前記平均値は、約１分
   〜３分の範囲内め間隔をおいた平均間隔で決定し、そし
   て 生成されるカーボンブラックをサンプリングするための
   前記間隔をおいたサンプリング間隔は、約０．５時間〜
   約■時間の範囲内である、 上記第２〜６項のいずれかに記載のカーボンブラックの
   生成を制御する方法。 ８、さらに、次の工程： 前記少なくとも１つのカーボンブラックの出力変数の前
   記測定値を監視して、前記少なくとも１つの出力変数の
   平均における望ましくないシフトを検出する、 からなる、上記第２〜７項のいずれかに記載のカーボン
   ブラックの生成を制御する方法。９、前記少なくとも１
   つの出力変数の前記測定値は、前記出力変数の現在の測
   定値と前記出力変数の目標値±前以て決定したゆるみ値
   との間の差を合計することによって監視し、前記合計の
   値を前以て決定した決定間隔と比較し、そして前記合計
   の値が前記決定間隔の範囲外にあるとき、アラーム信号
   を発生させる、 上記第８項記載のカーボンブラックの生成を制御する方
   法。 １０、前記ゆるみ値は、前記少なくとも１つの出力変数
   の目標値に加えそしてそれから減じたとき、２つの生ず
   る値が約１の標準偏差内の範囲、あるいは前記少なくと
   も１つの出力変数の測定値の６０％より大きく入る範囲
   を実質的に定めるように、決定する、 上記第９項記載のカーボンブラックの生成を制御する方
   法。 １１、構成成分： カーボンブラック反応器が作動している間、カーボンブ
   ラックの生成において利用される少なくとも１つの入力
   変数を間隔をおいた間隔で測定する計量手段、 前記計量手段に結合されており、前記間隔をおいた間隔
   の間に測定される前記少なくとも１つの入力変数を使用
   する少なくとも１つのアルゴリズムに従い、カーボンブ
   ラックの少なくとも１つの出力変数を間隔をおいた間隔
   で予測する計算手段、前記計算手段は、さらに、前記少
   なくとも１つの予測される出力変数の平均値を間隔をお
   いた平均間隔で決定する、および 前記計算手段に結合されており、前記少なくとも１つの
   予測される出力変数の前記平均値と前記少なくとも１つ
   の出力変数の目標値との間の差を利用して、前記反応器
   が作動している間その出力変数の目標値を達成する調節
   アルゴリズムに従い前記少なくとも１つの入力変数を間
   隔をおいた間隔で調節して、実質的に一定した量のカー
   ボンブラックを得る、調節手段、 からなる、カーボンブラック反応器におけるカーボンブ
   ラックの生成を制御する装置。 １２、さらに、構成成分： カーボンブラック反応器が作動している間生成されるカ
   ーボンブラックを間隔をおいた間隔でサンプリングし、
   こうして前記の少なくとも１つの出力変数をカーボンブ
   ラックの試料から測定できるようにするサンプリング手
   段、ここで前記計算手段は前記少なくとも１つの出力変
   数の前記測定値に対して応答して、前記少なくとも１つ
   の出力変数の前記測定値を利用することによって前記少
   なくとも１つのアルゴリズムを調節して、前記出力変数
   をより正しく予測する、 からなる、上記第１１項記載のカーボンブラック反応器
   におけるカーボンブラックの生成を制御する装置。 １３、前記計算手段は、少なくとも１つの第２アルゴリ
   ズムを使用することによって前記少なくとも１つのアル
   ゴリズムを調節し、前記少なくとも１つの第２アルゴリ
   ズムは、前記少なくとも１つの出力変数の現在の予測さ
   れる値の誤差の分散の最良の推定の重みつき平均および
   前記出力変数の測定値の誤差の分散を利用することによ
   って、前記少なくとも１つの出力変数の推定値を決定し
   、そして前記計算手段は、順番に、前記推定される出力
   変数を使用して前記少なくとも１つのアルゴリズムを調
   節して、前記少なくとも１つの出力変数をより正しく予
   測する、 上記第１１項記載のカーボンブラック反応器におけるカ
   ーボンブラックの生成を制御する装置。