JPH0573798B2

JPH0573798B2 -

Info

Publication number: JPH0573798B2
Application number: JP10508988A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Tozawa; Shunichi Kawasaki; Hitoshi Matsuo; Morimasa Ogawa; Genichi Emoto
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Current assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Priority date: 1988-04-27
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1993-10-15
Also published as: JPH01275691A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は炭化水素の熱分解炉の制御方法に関す
る。詳しくは、本発明はナフサ等の炭化水素の熱
分解炉において、各分解炉を適切な状態で運転す
るための分解炉の運転条件の制御方法に関する。〔従来の技術〕従来、エタン、プロパン等のガス状炭化水素、
及びナフサ、ガスオイル、灯油、軽油、重質油等
の液状炭化水素を水蒸気の存在下で熱分解（スチ
ームクラツキング）してエチレン・プロピレン等
のオレフイン系炭化水素（以下、オレフインと略
称する。）を製造する方法はよく知られている。一般に工業的なオレフイン製造プラントにおい
ては、複数炉、例えば10炉以上の分解炉を有して
おり、プラント全体のオレフイン製造量を所定量
確保しながら各分解炉について分解管（チユー
プ）内面に付着したコークを脱コークするために
デコーキング処理することが行なわれている。該
プラントにおけるエチレン、プロピレン等のオレ
フイン製造量は各分解炉の熱分解条件（運転条
件）やナフサ等の炭化水素原料の性状等によつて
変化するため、例えば、前日のエチレン・プロピ
レン等のオレフイン製造量を把握し、この結果に
基づいて１日１回分解炉の運転条件を変更するこ
と等によつてオレフイン製造量を所定量確保する
ことが行なわれている。〔発明が解決しようとする課題〕しかしながら、上記した分解炉の運転条件を１
日１回変更する方法では、ナフサ等の原料炭化水
素源の性状の変動及び分解炉のデコーキング処理
等による運転条件の変動等により、日々のエチレ
ン、プロピレン等のオレフイン製造量が大きく変
動するため、所望のオレフイン生産量に対応した
オレフイン製造量を確保するのが難しいという問
題点があつた。また、上記運転条件の変更は運転員の経験によ
り行なわれるため、高度の熟練を要し、かつ個人
差が多く、さらに操作が煩雑であるという問題も
あつた。〔課題を解決するための手段〕本発明者らは従来技術の上記状況に鑑み、熱分
解炉におけるエチレン、プロピレン等のオレフイ
ン製造量を所望のオレフイン生産量に対応した製
造量とするべく鋭意検討を重ねた結果、本発明を
完成するに至つた。即ち、本発明の要旨は、夫々が選ばれた制御因
子の設定値の下に運転を制御されている複数の熱
分解炉からなる熱分解炉系列において炭化水素原
料を水蒸気の存在下に熱分解してオレフインを製
造するにあたり、予め(A)運転中の各熱分解炉の運転状態を、各熱
分解炉の運転を制御する制御因子を変数として予
め設定された制御限界への接近の度合として表わ
す関数（以下、「負荷余裕度関数」という）を得
ておくこと、並びに、(B)各熱分解炉の制御因子及
び原料炭化水素の性状因子を変数として各オレフ
インの収率を表わす関数（以下「オレフイン収率
関数」という）を得ておくこと、そして、熱分解炉系列の運転に際しては、定められた時間間隔で各熱分解炉毎に制御因
子のデータをコンピユーターに取込んで負荷余
裕度関数の値（以下「負荷余裕度」という）を
算出すること、短かい時間間隔で、 (a) 運転中の熱分解炉系列のオレフイン製造量
のデータ（以下、「実績オレフイン生産量」
という）と要求されるオレフイン生産量のデ
ータ（以下、「要求オレフイン生産量」とい
う）とをコンピユーターに取込んで対比して
熱分解炉系列のオレフイン製造量の変更量
（以下、「系列負荷変更量」という）を算出す
ること、 (b) 上記(a)で算出された系列負荷変更量を、上
記で算出された各負荷余裕度の値の大きさ
に応じて各熱分解炉へ配分し、各熱分解炉の
負荷変更量（以下、「炉負荷変更量」という）
を得ること、 (c)(イ) オレフイン収率関数を用いて、炉負荷変
更量に見合う量のオレフイン製造量（以
下、「必要オレフイン製造量」という）を
与える各熱分解炉の制御因子の値を算出
し、該算出値が各熱分解炉の制御因子の予
め設定された操作限界値を越えた場合に
は、該限界値を各熱分解炉の制御因子の値
とするが、それ以外の場合には該算出値を
各熱分解炉の制御因子の値に決定するこ
と、又は、 (ロ) 各熱分解炉の制御因子の操作限界を制約
条件として、オレフイン収率関数を用い
て、必要オレフイン製造量に最も近いオレ
フイン生産量を与える各熱分解炉の制御因
子の値を算出し、該算出値を各熱分解炉の
制御因子の値に決定すること、並びに、各熱分解炉の制御因子の設定値を上記決定さ
れた制御因子の値に変更すること、を繰り返す
ことを特徴とする熱分解炉の制御法、を要旨とするも
のである。以下、図面を参照しながら本発明につきさらに
詳細に説明する。本発明において、原料の炭化水素としてはエタ
ン、プロパン、ブタン等の常温でガス状の炭化水
素又はナフサ、ガスオイル、灯軽油、重質油等の
常温で液体である炭化水素が使用される。これら
の炭化水素原料はそれぞれを単独で用いて（単独
分解）もよく、あるいは液状炭化水素とガス状炭
化水素とを併用して（共分解）もよい。第２図は本発明方法を実施する熱分解炉の一例
を示す模式図である。図中、１は熱分解炉本体、
２は加熱管、３は急冷熱交換器、７は燃料供給管
である。加熱管２は熱分解炉本体１の内部に配置
されているが、機能上、予熱部２′と熱分解部
２″に区分される。加熱管２の一端には原料炭化
水素、例えばナフサ等を導入するための原料炭化
水素供給管４が、他端には熱分解生成物を急冷熱
交換器３へ導くための出口配管６が接続されてお
り、更に予熱部の途中には水蒸気を導入するため
の水蒸気供給管５が接続されている。ナフサ等の
液状炭化水素原料は、通常100〜130℃の温度、
2.5〜6.0Kg／cm³Ｇの圧力で供給管４から供給し、
加熱管の予熱部２′を通過する間に通常、450〜
650℃の温度に昇温させて全量を気化させる。熱
分解部２″における熱分解条件としては例えば、
分解温度650〜850℃水蒸気比（水蒸気／原料炭化
水素の重量比）0.4〜1.0の範囲が挙げられる。該
熱分解反応により生成した分解ガスは通常750〜
850℃の温度及び0.7〜1.2Kg／cm³Ｇの圧力で加熱
管２の末端から出て、出口配管６を経て急冷交換
器３にいたり、ここで通常、350〜500℃の温度に
冷却された後、排出管８を経て分解精製系へ導入
される。本発明においては夫々が選ばれた制御因子の設
定値の下に運転を制御されている、上記第２図に
示すような熱分解炉を複数炉、通常10炉以上有す
る熱分解炉系列において炭化水素原料を水蒸気の
存在下に熱分解してオレフインを製造するにあた
り、予め、上記(A)及び(B)の関数を求めておき、熱
分解炉系列の運転に際しては短かい時間間隔で上
記〜の一連の操作で熱分解炉系列を制御す
る。（第１図は本発明の制御方法を模式的に示す
ものである。）以下に、その詳細を説明する。 (A) 負荷余裕度関数の設定従来、運転員は各熱分解炉の運転状態を、(a)
熱分解炉出口温度、(b)原料炭化水素供給量、(c)
水蒸気供給用バルブ開度、(d)急冷熱交換器出口
温度、(e)対流部温度、(f)分解管表面温度等より
判断しており、それらの測定値のいずれかが所
定の上下限に近づいているようであればその炉
については負荷を増やさない、もしくは減らす
方向に操作していた。本発明においては、この
ような運転員の主観的な判断に基づいて評価さ
れていた各熱分解炉の運転状態を、各熱分解炉
の運転を制御する上記(a)〜(f)のような制御因子
を変数に予め設定された制御限界への接近の度
合として関数化して把握する。上記制御限界は
各熱分解炉の物理的制約及び運転の経験に基づ
いて安全でかつ合理的な運転が可能な運転条件
範囲の限界として決定されるものであり、通
常、上記のような制御因子の各々について設定
されるが、場合によつては２個以上の制御因子
の組合せ（例えば和、積など）について設定す
ることもできる。各熱分解炉の運転状態をこの
ような制御限界への接近の度合として表わす上
記関数は、従つて、各熱分解炉にあとどれだけ
の負荷をかけることが可能であるかを表わして
いると見ることができる。そこでこの関数を
「負荷余裕度関数」と呼ぶことにする。負荷余裕関数の形は、各熱分解炉の運転状態
の制御限界への接近の度合を適切に反映するも
のである限り、特に限定されるものではない。
通常は、選ばれた適切な数の制御因子の各々に
ついてプラントから得られる測定値の各制御限
界値からの偏差（又はその関数）を変数とする
関数を設定することによつて十分に目的が達せ
られる。この後者の関数としては例えば上記偏
差（又はその関数）の積、和、又はそれらの混
合した形等を用いることができる。無論、用い
る負荷余裕度関数の形によつて本発明方法に従
う制御方法の具体的な実施の態様は修正を受け
る。上記のように負荷余裕度関数は種々の方法で
設定されるが、以下には制御因子の測定値の制
御限界値からの偏差の関数を変数とする関数を
設定する方法の一例であるフアジイー（fuzzy）
モデル（数字におけるフアジイー理論をもとに
したモデル）を用いる例につき説明する。変数として用いる熱分解炉の運転を制御する
制御因子としては例えば以下のものが挙げられ
る。制御因子記号熱分解炉出口温度 x₁ 原料炭化水素供給量又はその供給用バルブ開度 x₂ 水蒸気供給量又はその供給用バルブ開度 x₃ 急冷熱交換器出口温度 x₄ 対流部温度 x₅ 分解管表面温度 x₆ 運転日数 x₇ x₁〜₆の制御因子は例えば、第２図において、
熱分解炉出口温度測定装置９、原料炭化水素供
給量又はその供給用バルブ開度測定装置１０、
水蒸気供給量又はその供給用バルブ開度測定装
置１１、急冷熱交換器出口温度測定装置１２、
対流部温度測定装置１３及び分解管表面温度測
定装置１４において制御因子の値を測定するこ
とができる。上記した各変数について夫々予め設定された
制御限界への接近の度合を反映する関数を定義
する。得られた関数を夫々「メンバーシツプ関
数」と呼ぶ。各メンバーシツプ関数により評価された値を
下記のように合成して負荷余裕度関数を得る。負荷余裕度＝ｆ〔g₁（x₁）、g₂（x₂）、 g₃（x₃）、g₄（x₄）、g₅（x₅）、 g₆（x₆）、g₇（x₇）〕 g₁：メンバーシツプ関数（ｉ＝１〜７）ｆ：負荷余裕度関数負荷余裕度関数の精度を高めるためには一般
により多くの変数（制御因子）、従つてメンバ
ーシツプ関数を用いるのが好ましいが、測定及
びコンピユーター制御の簡略化と制御の精度と
の比較に基いてメンパーシツプ関数の数を減ら
すこともできる。このような観点から制御因子
として例えばx₁、x₂及びx₃を用いることができ
る。この場合には次のようになる。負荷余裕度＝ｆ〔g₁（x₁）、g₂（x₂）、g₃（
x₃）〕 g₁：メンバーシツプ関数（ｉ＝１〜３）ｆ：負荷余裕度関数負荷余裕度関数ｆの形は制御因子の操作方向に
よる影響を受けるのでその方向ごとに設定するの
がよい。運転条件の変更に用いられる御因子の選択は特
に限定されないが、通常、熱分解炉出口温度及び
原料炭化水素供給量の２つの制御因子で必要な運
転条件の変更を行なうことができる。この場合こ
れら制御因子の操作方向は下記（）〜（）の
パターンに分類される。 () 熱分解炉出口温度：上げる原料炭化水素供給量：増量 () 熱分解炉出口温度：下げる原料炭化水素供給量：減量 () 熱分解炉出口温度：上げる原料炭化水素供給量：減量 () 熱分解炉出口温度：下げる原料炭化水素供給量：増量一般に熱分解炉の温度が上昇するとより短か
い炭素鎖のオレフインが生成しやすく、また、
原料炭化水素供給量が増加するとオレフイン製
造量は全体として増加する。従つて、熱分解炉系列のオレフインの製造量
の変更要求、即ち、例えばオレフイン生産量自
体を変更（増加又は減少）する、あるいは、生
成オレフインの組成を変更（例えばエチレンの
生成割合を増加させる等）するといつた変更要
求に応じて、熱分解炉出口温度及び原料炭化水
素供給量の操作方向が上記（）〜（）のパ
ターンから選択されるので、通常、それに対応
した負荷余裕度関数とする。各熱分解炉毎の制御因子の操作方向について
は、各熱分解炉の状況に応じて選択すればよく
一系列全体を同一のパターンとする必要はな
い。しかしながら、熱分解炉系列全体のオレフ
インの製造量の変更を、より多くの熱分解炉に
配分することが、熱分解炉系列の運転にとつて
より簡便で合理的な場合が多いことから、一系
列全体を同一の操作方向のパターンとすること
が好ましい。以下に夫々（）〜（）のパターンについ
て、詳細に説明する。パターン（）変数x₁〜x₆については分解炉の物理的制約と
運転の経験から決定される安全かつ合理的な運
転が可能な限界値、すなわち上限値をH1(i)と
し、これらの変数が該上限値に近づいたために
負荷をそれ以上上げるのが好ましくない点を通
常運転限界値（例えば0.8H1(i)以上でH1(i)未
満の範囲から設定する）としてH2(i)とすれば
メンバーシツプ関数は下記のとおりに定義され
る。 g₁＝１（xi＜H2(i)） gi＝H1(i)−xi／H1(i)−H2(i)（H2(i)xiH1(i)） gi∈〔０、１〕、（ｉ＝１〜６） giが大きい程余裕があることになる。また運
転日数x₇については運転日数の運転状態に及ぼ
す効果が他の変数とは異なることから、例え
ば、 g₇＝１＋α（０x₇１／3D）〔運転初期〕 g₇＝1.0（１／3Dx₇２／3D） g₇＝１−α（２／3Dx₇Ｄ）〔運転末期〕 α∈〔０、0.05〕、Ｄ：運転日数上限のように定義することができる。以上のメンバーシツプ関数の合成を次のとお
りに定義する。ｆ（g₁、g₂、g₃、g₄、g₅、g₆、g₇）＝g₁・g₂・g₃・g₇・
MIN（g₄、g₅、g₆）（MIN（g₄、g₅、g₆）とはg₄、g₅及びg₆のうちの
最小値を示す。）パターン（）変数x₁及びx₂については分解炉の合理的な運
転が可能な下限値、すなわち操作下限値をL1
(i)とし、該下限値に近づいたためそれ以上下げ
るのが好ましくない点を通常運転限界値として
L2(i)とすれば、 g₁＝１（xi＞L2(i)） gi＝xi−L1(i)／L2(i)−L1(i)（L1(i)xiL2(i)） gi∈〔０、１〕、（ｉ＝１〜２）と定義される。 x₃〜x₆については下限を特に設定していない
ため、各々の変数が上限に近づいている場合、
より大きく負荷を下げるようにする。 g₁＝１（xi＜H2(i)） gi＝xi−H2(i)／H1(i)−H2(i)＋１（H2(i)xiH1(i
)） gi∈〔１、２〕、（ｉ＝３〜６）と定義する。運転日数x₇については運転日数が経つている
ものにつきより大きく負荷を下げるようにす
る。 g₇＝１−α（０x₇１／3D） g₇＝1.0（１／3Dx₇２／3D） g₇＝１＋α（２／3Dx₇Ｄ） α∈〔０、0.05〕、Ｄ：運転日数上限のように定義することができる。以上のメンバーシツプ関数の合成を次のとお
りに定義する。ｆ（g₁、g₂、g₃、g₄、g₅、g₆、g₇）＝g₁・g₂・g₃・g₇・
MAX（g₄、g₅、g₆）（MAX（g₄、g₅、g₆）とはg₄、g₅及びg₆のうちの
最大値を示す。）パターン（）変数x₁については操作上限に着目してパター
ン（）におけるのと同様に g₁＝１（xi＜H2(i)） gi＝H1(i)−xi／H1(i)−H2(i)（H2(i)xiH1(i)） gi∈〔０、１〕、（ｉ＝１）と定義する。 x₂については操作下限に着目してパターン
（）と同様に g₁＝１（xi＞L2(i)） gi＝xi−L1(i)／L2(i)−L1(i)（L1(i)xiL2(i)） gi∈〔０、１〕、（ｉ＝２）と定義される。 x₃〜x₇についてはパターン（）におけるの
と同じとする。メンバーシツプ関数の合成もパターン（）
におけるのと同じとする。ｆ（g₁、g₂、g₃、g₄、g₅、g₆、g₇）＝g₁・
g₂・g₃・g₇・MIN（g₄、g₅、g₆）パターン（）変数x₁については操作下限に着目してパターン
（）におけるのと同様に g₁＝１（xi＞L2(i)） gi＝xi−L1(i)／L2(i)−L1(i)（L1(i)xiH2(i)） gi∈〔０、１〕、（ｉ＝１）と定義する。 x₂については操作上限に着目してパターン
（）におけるのと同様に g₁＝１（xi＜H2(i)） gi＝H1(i)−xi／H1(i)−H2(i)（H2(i)xiH1(i)） gi∈〔０、１〕、（ｉ＝２）と定義する。 x₃〜x₇についてはパターン（）におけるのと
同じとする。メンバーシツプ関数の合成もパターン（）に
おけるのと同じとする。ｆ（g₁、g₂、g₃、g₄、g₅、g₆、g₇）＝g₁・g₂・g₃・g₇・
MIN（g₄、g₅、g₆） (B) オレフイン収率関数の設定各熱分解炉において製造される各オレフイン
の製造量は、各熱分解炉の制御因子及び原料炭
化水素の性状因子を変数とする関数（オレフイ
ン収率関数）として表わすことができる。各熱
分解炉の制御は簡便かつ合理的な運転を行なう
ことのできる制御因子が選ばれ、これが適切な
値に設定されて運転が制御されることから、該
関数はこの制御因子と、原料炭化水素の性状を
表わす因子とを変数とする。オレフイン収率関数の形は各熱分解炉の制御
因子及び原料炭化水素の性状因子の変化を各オ
レフインの製造量に適切に反映するものであれ
ば特に限定されるものではない。しかしながら、本発明方法においては、後記
するように、各熱分解炉の運転条件を変更する
ための制御因子の値を求めるためにこの関数を
用いることから、コンピユーター制御の簡略化
と制御の精度との比較に基づいて適切な制御因
子を変数として用い、できるだけ簡略化した形
の関数とすることが望ましい。オレフイン収率関数は実験的に求めることが
できるが、例えば次のものが挙げられる。 f_ETY（COT、SG）＝a₀＋a₁・COT＋a₂・SG
……(1) f_PPY（COT、SG）＝b₀＋b₁・COT＋b₂・SG
……(2) COT：熱分解炉出口温度 SG：原料炭化水素性状〔比重、組成（パラフ
イン分、オレフイン分及びナフテン分の組成あ
るいは元素分析値等）又は蒸留試験値（沸点範
囲）等から選ばれるもの〕 f_ETY（COT、SG）：エチレン収率関数 f_PPY（COT、SG）：プロピレン収率関数 a₀〜₂及びb₀〜₂：係数（実験的に決定される）後述する(c)各熱分解炉毎の制御因子の値の算
出にあたつて、上記オレフイン収率関数は以下の
ように用いられる。オレフイン製造量は、 ETYc＝f_ETY（COT、SG）・NAP ……(3) PPYc＝f_PPY（COT、SG）・NAP ……(4) ETYc：エチレン製造量 PPYc：プロピレン製造量 NAP：原料炭化水素供給量と表わすことができる。従つて、 △ETYc＝f_ETY（COT(K)、SG(K)・NAP(K)−f_ETY（COT（Ｋ
−１）、SG（Ｋ−１））・NAP（Ｋ−１）……(5) △PPYc＝f_PPY（COT(K)、SG(K)）・NAP(K)−f_PPY（COT（
Ｋ−１）、SG（Ｋ−１））・NAP（Ｋ−１）……(6) △ETYc：エチレン炉負荷変更量 △PPYc：プロピレン炉負荷変更量 COT(K)：Ｋ回目の熱分解炉出口温度の測定値 COT（Ｋ−１）：Ｋ−１回目の熱分解炉出口温
度の測定値 SG(K)：Ｋ回目の原料炭化水素性状の測定値 SG（Ｋ−１）：Ｋ−１回目の原料炭化水素性状の
測定値より、炉負荷変更量に見合う量のオレフイン製造
量を与える各熱分解炉の制御因子の値、COT(K)
及びNAP(K)の値を算出することができる。本発明方法においては、上記した(A)負荷余裕度
関数及び(B)オレフイン収率関数を用いて、下記
〜の一連の操作で熱分解炉系列を制御する。即ち、第１図に示すように熱分解炉系列の運転
に際しては、定められた時間間隔で各熱分解炉
の負荷余裕度の値を(A)負荷余裕度関数を用いて算
出し、短かい時間間隔で、(a)運転中の熱分解炉
系列のオレフイン製造量（実績オレフイン生産
量）と要求されるオレフイン生産量（要求オレフ
イン生産量）とを対比して熱分解炉系列のオレフ
イン製造量の変更量（系列負荷変更量）を算出
し、(b)負荷余裕度の値の大きさに応じて系列負荷
変更量を各熱分解炉へ配分して各熱分解炉の負荷
変更量（炉負荷変更量）を得、(c)各熱分解炉毎に
炉負荷変更量に見合うオレフイン製造量を与える
制御因子の値を(B)オレフイン収率関数に基づいて
決定し、各熱分解炉の制御因子の設定値を決定
された制御因子の値に変更して運転を続行する操
作を、繰り返すものである。負荷余裕度の算出上記(A)で得た負荷余裕度関数に各熱分解炉毎
に各熱分解炉の運転を制御する制御因子（変
数）の測定値データを与え、負荷余裕度関数の
値、即ち負荷余裕度を算出する。負荷余裕度の
算出のタイミングは、後述する以降の制御操
作を行なう時間的間隔との兼ね合いで決めれば
よい。以降の操作を行なう時点になるべく近
い時点で各熱分解炉の負荷余裕度を算出すれ
ば、各熱分解炉の状態がより反映された制御操
作を行なうことができるので好ましい。 (a) 系列負荷変更量の算出運転中の熱分解炉系列のオレフイン製造量
（実績オレフイン生産量）と要求されるオレ
フイン生産量（要求オレフイン生産量）とを
短かい時間間隔で対比して、都度、熱分解炉
系列のオレフイン製造量の変更量（系列負荷
変更量）を算出する。実績オレフイン生産量の把握の仕方に特に
制約はなく、実績値が把握できるものであれ
ばいずれでもよい。例えば、製品オレフイ
ン、例えば製品エチレン又はプロピレンをタ
ンク及び／又は送出量で把握する方法及び蒸
留精製系に送られる粗生成オレフインの供給
量及び抜出量で把握する方法等があげられ
る。上記実績オレフイン生産量は要求オレフイ
ン生産量と共にコンピユーターに取込んで、
熱分解炉系列におけるオレフイン製造変更量
（系列負荷変更量）が適当な時間間隔、例え
ば、一定時間毎、通常３〜10時間、好ましく
は３〜８時間周期で算出され、引続き下記
(b)以降の操作が行なわれる。系列負荷変更量
の算出の仕方に特に制限はないが、通常は、
実績オレフイン生産量と要求オレフイン生産
量との差に適当な係数（ゲイン）をかけたも
のを系列負荷変更量とする。 △ETY_T＝１／Ｍ（ETY_R−ETY_A） ……（） △PPY_T＝１／Ｍ（PPY_R−PPY_A） ……（） ETY_A：実績エチレン生産量 ETY_R：要求エチレン生産量 △ETY_T：エチレン系列負荷変更量 PPY_A：実績プロピレン生産量 PPY_R：要求プロピレン生産量 △PPY_T：プロピレン系列負荷変更量Ｍ：１〜10の値の範囲で選択される数値 (b) 系列負荷変更量の配分上記で求めた各熱分解炉の負荷余裕度の
値の大きさに応じて上記系列負荷変更量を各
熱分解炉に配分する。配分は基本的に次式に
従うのがよい。（各熱分解炉の負荷変更量）＝（系列負荷変
更量）×（各熱分解炉の負荷余裕度）／Σ（各熱分解炉
の負荷余裕度）しかしながら負荷余裕度関数の精度が不十分で
あつて特定の熱分解炉の運転状態が過大に又は過
小に反映されるような場合には経験に基いて上式
に適当な係数を導入してこれを修正することもで
きる。 (c) 各熱分解炉毎の制御因子の値の決定上記
(b)で配分された各熱分解炉の負荷変更量、即
ち炉負荷変更量に見合う量のオレフイン製造
量（必要オレフイン製造量）を与える各熱分
解炉の制御因子の値を前記オレフイン収率関
数に基づいて下記(イ)及び(ロ)のうちのいずれか
の方法で決定する。 (イ) オレフイン収率関数を用いて、必要オレ
フイン製造量を与える各熱分解炉の制御因
子の値を算出し、該算出値が各熱分解炉の
制御因子の予め設定された操作限界値を越
えた場合には、該限界値を各熱分解炉の制
御因子の値とするが、それ以外の場合には
該算出値を各熱分解炉の制御因子の値に決
定する。 (ロ) 各熱分解炉の制御因子の操作限界を制約
条件として、オレフイン収率関数を用い
て、必要オレフイン製造量に最も近いオレ
フイン生産量を与える各熱分解炉の制御因
子の値を算出し、該算出値を各熱分解炉の
制御因子の値に決定する。なお、上記(イ)において、オレフイン収率関数を
用いて算出された各熱分解炉の制御因子の値の一
部のみが上記操作限界値を越えた場合には、用い
たオレフイン収率関数のうちの一部を優先させて
（例えば、前記(5)式及び(6)式を用いる場合、エチ
レン収率又はプロピレン収率のいずれか一方につ
いては十分な解を与えるように一方に優先させて
再計算することもできる。また、上記(ロ)について、前記(5)及び(6)式を用い
てその具体的な方法の一例を以下に示す。前記(5)式及び(6)式をNAP(K)、COT(K)に着目し
て整理すると、ｂ＝Ax ……(7) ｂ＝△ETYc＋NAP（Ｋ−１）・f_ETY （COT（Ｋ−１）、SG（Ｋ−１）） △PPYc＋NAP（Ｋ−１）・f_PPY （COT（Ｋ−１）、SG（Ｋ−１））Ａ＝a₀＋a₂・SG(K)a₁ b₀＋b₂・SG(K)b₁ ｘ＝NAP(K) NAP(K)・COT(K) 制約条件については、 MAX｛LoCOT、COT（Ｋ−１）−△COT｝COT(K) MIN｛HiCOT、COT（Ｋ−１）＋△COT｝ ……(8) MAX｛LoNAP、NAP（Ｋ−１）−△NAP｝NAP(K) MIN｛HiNAP、NAP（Ｋ−１）＋△NAP｝ ……(9) HiCOT：熱分解炉出口温度上限 LoCOT：熱分解炉出口温度下限 HiNAP：原料炭化水素供給量又はその供給用バ
ルブ開度上限 LoNAP：原料炭化水素供給量又はその供給用バ
ルブ開度下限 △COT：熱分解炉出口温度最大変化率 △NAP：原料炭化水素供給量又はその供給用バ
ルブ開度最大変化率 (8)式及び(9)式は、 k₁＝MAX｛LoCOT、COT（Ｋ−１）−△COT｝ k₂＝MIN｛HiCOT、COT（Ｋ−１）＋△COT｝ 1₁＝MAX｛LoNAP、NAP（Ｋ−１）−△NAP｝ 1₂＝MIX｛HiNAP、NAP（Ｋ−１）＋△NAP｝とすると、次のようにまとめられる。 Cxｄ ……(10) Ｃ＝k₁ −１ −k₂ １ −１０１０ｄ＝００ −l₁ l₂ 従つて、式(10)の制約条件の下、‖Ax−ｂ‖²を
最小化するｘの値（最適解x^*）を求めればCOT
(K)及びNAP(K)を決定することができる。この問題の最適解x^*は以下のKuhn−Tucker
条件を満たしている事が必要十分である。 A^TAx^*−A^Tｂ＋Cu＝０ ……(11) Cx^*ｄ ……(12) ｕ０ ……(13) （Cx^*−ｄ）・ｕ＝０ ……(14) ｕ：ラグランジユ乗数ベクトル変数なお、原料炭化水素として２種のものを併用
（共分解）する場合も同様に行なうことができ
る。例えばナフサ及びLOGを用いる場合、前
記(3)式及び(4)式は次のようになる。 ETYc＝f_ETY（COT、SG）・NAP＋g_ETY（COT）・LPG……(1
5) PPYc＝f_PPY（COT、SG）・NAP＋g_PPY（COT）・LPG……(1
6) f_ETY（COT、SG）：エチレン収率関数（ナフサ原
料） f_PPY（COT、SG）：プロピレン収率関数（ナフサ
原料） g_ETY（COT）：エチレン収率関数（LPG原料） g_PPY（COT）：プロピレン収率関数（LPG原料） NAP：ナフサ供給量、 LPG：LPG供給量従つて、前記(5)式及び(6)式に相当する式は、 △ETYc＝f_ETY（COT(K)、SG(K)）・NAP(K)＋g_ETY（COT(K
)）・LPG(K) −f_ETY（COT（Ｋ−１）、SG（Ｋ−１））・NAP（Ｋ−
１） −g_ETY（COT（Ｋ−１））・LPG（Ｋ−１） ……(17) △PPYc＝f_PPY（COT(K)、SG(K)）・NAP(K)＋g_PPY（COT(K
)）・LPG(K) −f_PPY（COT（Ｋ−１）、SG（Ｋ−１））・NAP（Ｋ−
１） −g_PPY（COT（Ｋ−１））・LPG（Ｋ−１） ……(18) となる。従つて、(17)式及び(18)式は、

【表】と置き換えると、 α₀＝α₁x＋α₂y＋α₃xy ……（21） β₀＝β₁x＋β₂y＋β₃xy ……（22）となる。従つて、原料炭化水素１種の場合と同
様に、制約条件 gi（ｘ、ｙ）０（ｉ＝１〜４） ……（23）（G₁（ｘ、ｙ）＝ｘ−l₂０、G₂（ｘ、ｙ）＝−ｘ＋
l₁０、 G₃（ｘ、ｙ）＝ｙ−k₂０、G₄（ｘ、ｙ）＝−ｙ＋
k₁０）の下、Ｆ（ｘ、ｙ）＝（α₁x＋α₂y＋α₃xy−α₀）²
＋（β₁x＋β₂y＋β₃xy−β₀）²……（24）を最小化するｘ及びｙの値（最適解（x^*、y^*））
を求めればCOT(K)及びNAP(K)を決定することが
できる。この問題における最適解（x^*、y^*）は以下の
Kuhn−Tucker条件を満たしている事が必要十分
である。

〔実施例〕

以下に、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下
の実施例によつて限定されるものではない。実施例１原料炭化水素としてナフサを用いて運転されて
いる12炉の熱分解炉からなる熱分解炉系列につい
て、本発明方法に従つて、前記パターン（）に
よつてg₁〜₇のメンバーシツプ関数を用いて各熱
分解炉の負荷余裕度を算出したところ表−１に示
す結果を得た。実績オレフイン生産量を蒸留精製
系に送られる粗生成オレフインの供給量及び抜出
量から把握し、予め設定された要求オレフイン生
産量のデータと共にコンピユーターに取込み、前
記(1)及び(2)式（Ｍ＝２とした）に従つて系列負荷
変更量を求め、上記算出された負荷余裕度に基づ
き各熱分解炉に配分した結果（炉負荷変更量の比
率（表−１中の／Σ））を第３図に示す。この配分量からオレフイン収率関数により各熱
分解炉の制御因子の値を算出し、制御因子の値を
制御し、各熱分解炉の運転を継続した。更に、６
時間毎にパターン（）〜（）の中から運転状
況に応じて負荷余裕度を算出し、各熱分解炉の制
御因子の値を制御し、運転を継続するコンピユー
ター制御操作を繰返した。１日毎の熱分解炉系列
で製造されたエチレン及びプロピレンの製造量の
変化（実績値と目標値との対比）を第４図及び第
５図並びに表−２に示す。

【表】

【表】なお上記においてパターン（）によつて各熱
分解炉の負荷余裕度を算出した結果表−３に示
す。この負荷余裕度に基づき各熱分解炉に系列負
荷変更量を配分した結果（炉負荷変更量の比率
（表−３中の／Σ））を第６図に示す。

【表】比較例１実施例１と同じ熱分解炉系列について従来、運
転員の経験により前日の実績オレフイン生産量と
要求オレフイン生産量との差を適当に各熱分解炉
に配分し、１日１回各熱分解炉の運転条件を変更
する方法によつて運転を継続した際の１日毎の熱
分解炉系列で製造されたエチレン及びプロピレン
の製造量の変化を第７図及び第８図並びに表−４
に示す。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、目的とするオレフインを
生産目標に応じて生産することができる。オレフ
イン生産量の目標値に対する振れ幅を小さくする
ことができるので、生産能力の上限に近い生産量
を目標値として設定しても良好な運転が可能とな
る。また、従来、運転員が経験的に行なつていた制
御操作を系統的に行なうことができるので、操作
の個人差が解消され、かつ、簡略化、自動化する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御方法による熱分解炉系列
の制御を模式的に示す図である。第２図は本発明
方法を実施する熱分解炉の一例を示す略図であ
る。１：熱分解炉本体、２：加熱管、２′：加熱管
予熱部、２″：加熱管熱分解部、３：急冷熱交換
器、４：原料炭化水素供給管、５：水蒸気供給
管、６：出口配管、７：燃料供給管。第３図は、実施例１において、系列負荷変更量
をパターン（）の関数で求めた負荷余裕度の値
に基づき12の熱分解炉に配分した炉負荷変更量の
比率を示すグラフである。第４図及び第５図は実
施例１における本発明方法による配分の仕方で各
熱分解炉の運転を継続した場合の熱分解炉系列で
製造されたエチレン製造量及びプロピレン製造量
の変化を夫々目標値に対比させて示したグラフで
ある。第６図は実施例１において、系列負荷変更
量をパターン（）の関数で求めた負荷余裕度の
値に基づき12の熱分解炉に配分した炉負荷変更量
の比率を示すグラフである。第７図及び第８図は
比較例１において、従来の、運転員の経験におり
配分で各熱分解炉の運転を継続した場合の熱分解
炉系列で製造されたエチレン製造量及びプロピレ
ン製造量を、夫々目標値に対比させて示したグラ
フである。

Claims

【特許請求の範囲】１夫々が選ばれた制御因子の設定値の下に運転
を制御されている複数の熱分解炉からなる熱分解
炉系列において炭化水素原料を水蒸気の存在下に
熱分解してオレフインを製造するにあたり、予め、(A)運転中の各熱分解炉の運転状態を各熱
分解炉の運転を制御する制御因子を変数として、
予め設定された制御限界への接近の度合として表
わす関数（以下、「負荷余裕度関数」という）を
得ておくこと、並びに、(B)各熱分解炉の制御因子
及び原料炭化水素の性状因子を変数として各オレ
フインの収率を表わす関数（以下、「オレフイン
収率関数」という）を得ておくこと、そして、熱分解炉系列の運転に際しては、定められた時間間隔で各熱分解炉毎に、制御
因子のデータをコンピユーターに取込んで負荷
余裕度関数の値（以下、「負荷余裕度」という）
を算出すること、短かい時間間隔で、 (a) 運転中の熱分解炉系列のオレフイン製造量
のデータ（以下、「実績オレフイン生産量」
という）と要求されるオレフイン生産量のデ
ータ（以下、「要求オレフイン生産量」とい
う）とをコンピユーターに取込んで対比して
熱分解炉系列のオレフイン製造量の変更量
（以下、「系列負荷変更量」という）を算出す
ること、 (b) 上記(a)で算出された系列負荷変更量を、上
記で算出された各負荷余裕度の値の大きさ
に応じて各熱分解炉へ配分し、各熱分解炉の
負荷変更量（以下、「炉負荷変更量」という）
を得ること、 (c)(イ) オレフイン収率関数を用いて、炉負荷変
更量に見合う量のオレフイン製造量（以
下、「必要オレフイン製造量」という）を
与える各熱分解炉の制御因子の値を算出
し、該算出値が各熱分解炉の制御因子の予
め設定された操作限界値を越えた場合に
は、該限界値を各熱分解炉の制御因子の値
とするが、それ以外の場合には該算出値を
各熱分解炉の制御因子の値に決定するこ
と、又は、 (ロ) 各熱分解炉の制御因子の操作限界を制約
条件として、オレフイン収率関数を用い
て、必要オレフイン製造量に最も近いオレ
フイン生産量を与える各熱分解炉の制御因
子の値を算出し、該算出値を各熱分解炉の
制御因子の値に決定すること、並びに、各熱分解炉の制御因子の設定値を上記決定さ
れた制御因子の値に変更すること、を繰り返すことを特徴とする熱分解炉の制御法。２請求項１に記載の熱分解炉の制御法におい
て、系列負荷変更量の算出が３〜10時間毎となる
ように行なうことを特徴とする方法。