JPH0692545B2 - Carbon black process control method and apparatus - Google Patents

Carbon black process control method and apparatus

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JPH0692545B2
JPH0692545B2 JP2177681A JP17768190A JPH0692545B2 JP H0692545 B2 JPH0692545 B2 JP H0692545B2 JP 2177681 A JP2177681 A JP 2177681A JP 17768190 A JP17768190 A JP 17768190A JP H0692545 B2 JPH0692545 B2 JP H0692545B2
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carbon black
dbp
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    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44Carbon
    • C09C1/48Carbon black
    • C09C1/50Furnace black ; Preparation thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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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。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to process control, and more particularly to process control for controlling carbon black production.

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by Prior Art and Invention]

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じば変化しそし
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DBPに影響を与える。
In the production of carbon black, it is desirable to control certain output variables of carbon black to produce a substantially constant amount of carbon black. Carbon black output variables that are often the focus of control are iodine value and DBP. Since the input variables and other physical parameters of the process of carbon black production often change during the production of carbon black,
Producing a substantially constant amount of carbon black has proven difficult. Input variables that often fluctuate during the carbon black production process include, for example:
Air humidity and fuel quality. Fluctuations in input variables can significantly affect carbon black input variables such as iodine number and / or DBP. Similarly, other non-measurable physical parameters change frequently during the carbon black production process and also affect the output variables of the carbon black, such as iodine number and / or DBP.

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DB
Pを各々試料について測定する。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。
In some known carbon black production systems, samples of carbon black produced are taken at spaced intervals, eg, once every few hours of operation.
Then output variables, eg iodine value and / or DB
P is measured for each sample. Then, after testing each sample, one or more input variables, such as the feedstock flow rate, are adjusted. This adjustment causes the output variables, such as iodine number and / or DBP, to return to their target values, usually based on subjective experiments using a particular carbon black production system.

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の値の所望の値の範囲外に動かし、この変化
は通常次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の
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、1または2以上の出力変数を調節するため
に、オペレーターの主権的分析に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。
One problem with using such known methods of controlling the production of carbon black is that the output variables of carbon black, iodine number and / or DBP are not controlled in the time interval between samples. Therefore, the input variables or other physical parameters of the carbon black production system are related to the output variables such as iodine value and / or
Alternatively, move the DBP value out of the desired range and this change will usually not be seen until the next sample is taken. As a result, substantial amounts of carbon black produced may not fall within customer specifications. Yet another problem in using such known methods of controlling the production of carbon black is to adjust one or more output variables based on the values of the output variables measured in the laboratory. As such, the method is like relying on the sovereign analysis of the operator. After all, the adjustment of the input variables can often change between operators and thus the amount of carbon black produced is not constant.

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。
Therefore, it is an object of the present invention to overcome the problems and drawbacks of known carbon black production systems.

〔課題を解決するための手段、作用及び発明の効果〕[Means for Solving the Problems, Actions and Effects of the Invention]

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2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。
The present invention relates to a method of controlling the production of carbon black in a carbon black reactor, the method comprising the steps of: (a) at intervals of carbon black production during operation of the carbon black reactor. Measuring at least one input variable utilized, and (b) using at least one algorithm, the output of at least one carbon black based on the at least one input variable measured during the spacing interval. Predicting variables at spaced prediction intervals, (c) determining an average value of the at least two predicted outputs at spaced average intervals, and (d) at spaced intervals Between the mean value of at least one predicted output variable and the target value of the at least one output variable while the reactor is operating. By utilizing the difference, is achieved by adjusting at least one of the input variables, the target value of the output variable in order to obtain a carbon black substantially constant amount in accordance with regulation algorithm consists.

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。
The method of the present invention preferably further comprises step (a) sampling the carbon black produced during the operation of the carbon black reactor at sampling intervals spaced apart by (b) the carbon black reactor During operation, measuring the at least one output variable predicted by the algorithm from the carbon black sample, and (c) the at least one algorithm based on the measured value of the at least one output variable. To better predict the at least one output variable.

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。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。
In one embodiment of the invention, the at least one predicted output variable is iodine number and the at least one adjusted input variable is feedstock flow rate. In another embodiment of the invention, the at least one predicted output variable is DBP and the adjusted input variable is the potassium addition solution flow rate.

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。
Another embodiment of the invention, at least one algorithm, is a weighted average of the variances of the errors in the predicted values of the carbon black output variables during the sampling period of the carbon black, and the measured values of the output variables. It is adjusted by taking advantage of the variance of the error. The best estimate of the output variable is based on ethylmethacrylate of the variance of the error and the difference between the measured value of the output variable and the predicted mean value of the output variable during the sampling period.

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。
The invention also relates to an apparatus for controlling the production of carbon black in a carbon black reactor. The apparatus comprises metering means for measuring at least one input variable utilized in the production of carbon black at spaced intervals during operation of the carbon black reactor. The calculation means of the device are coupled to the metering means and determine at least one output variable of the carbon black according to at least one algorithm using the at least one input variable measured during the interval. Predict at intervals. The calculating means further determines the average value of the at least one predicted output variable at the spaced average intervals. The device further comprises adjusting means, which is coupled to the calculating means and adjusts at least one input variable of the carbon black at spaced intervals according to an adjusting algorithm. This adjustment achieves the target value while the reactor is operating based on the difference between the average value of the at least one predicted output variable and the target value of the output variable over the spaced average interval. To obtain a substantially constant amount of carbon black.

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。
In another embodiment of the present invention, the apparatus further samples the carbon black produced during operation of the carbon black reactor at spaced intervals, thus setting said at least one output variable to carbon black. Sampling means that enables measurement from the sample. The computing means is responsive to the measured value of the at least one output variable to adjust the at least one algorithm by utilizing said measured value of the at least one output variable to more accurately predict the output variable.

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。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。
Accordingly, the method and apparatus of the present invention compensate for changes in the input variables and other physical parameters of the carbon black production system while the carbon black reactor is operating to provide a substantially constant amount of carbon. Produces black. Outputs that measure at least one input variable at spaced intervals, predict at least one output variable with an algorithm that uses at least one input variable at spaced intervals, and predict at mean spaced intervals By averaging the variables and then adjusting the at least one input variable at spaced intervals utilizing the predicted value of the average of the output variables, the method and apparatus of the present invention provides a substantially constant amount of carbon black. To generate. Similarly, by sampling carbon black produced at spaced intervals, measuring at least one output variable from the sampled carbon black, and using the measured value to adjust at least one algorithm. The apparatus and method of the present invention accurately predicts output variables and thus produces a substantially more consistent amount of carbon black.

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。
Other advantages and features of the invention will be apparent in view of the following detailed description and the drawings in combination therewith.

〔実施例〕〔Example〕

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。
The carbon black process control system of the present invention is
By compensating for variables in the physical parameters in the carbon black reactor by adjusting one or more input variables of this process, one of this process
Alternatively, two or more output variables are controlled, thus producing a substantially constant amount of carbon black. The carbon black output variables that are controlled are, for example, iodine number and / or DBP.

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
水素のフィ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
ックの時熱分解が起こる。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。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。
In FIG. 1, an example of a furnace carbon black reactor in which the process control system of the present invention can be used is shown schematically. The carbon black reactor shown is a three stage reactor including a burner zone, a feedstock injection zone, and a reactor zone.
However, the process control system of the present invention is used with other types of carbon black reactors or processes that pyrolyze hydrocarbon feedstocks with hot combustion gases to produce combustion products containing particulate carbon black. be able to. In the burner zone of the reactor in FIG. 1, liquid or gaseous fuel is reacted with any type of oxidant, preferably air, to form a hot combustion gas. The resulting combustion gases exit the downstream end of the burner zone and flow at high velocity through the feedstock injection zone. The hydrocarbon feedstock in the form of a gas, vapor or liquid can be the same as or different from the fuel utilized to form the combustion gas stream and is injected into the combustion gas stream in the feedstock injection zone. However, thermal decomposition of the hydrocarbon feedstock occurs. The reaction mixture of feedstock and combustion gases is then discharged into the reaction zone,
Here, the formation of carbon black particles is completed. The reaction mixture is then quenched at the end of the reaction zone with a suitable fluid, usually water, to quench the carbon black particle formation reaction. The reaction mixture is then cooled further,
The solid carbon black particles are then collected by methods known in the art.

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。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。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。
The input variables analyzed by the carbon black process control system of the present invention are also shown schematically in FIG. Each of the input variables is measured prior to injection into the burner zone or feedstock injection zone.
Input variables include: feedstock flow rate, fuel flow rate, air flow rate, air preheat temperature, air humidity, gas or other first stage fuel quality, feedstock quality, And / or the flow rate of the potassium addition solution. Usually, only some of the input variables can be precisely controlled to control one or more output variables of the carbon black, such as iodine number and / or DBP. Typical controlled variables are feedstock flow rate, fuel flow rate, air flow rate, and / or potassium addition solution flow rate.

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(I2No.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、間隔をおいて
間隔にわたって、例えば、2分毎に、平均する(I2No.
AVG)。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(I2No.GOAL)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/またた計算した入力
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。
In one embodiment of the invention, the process control system calculates the predicted iodine number (I 2 No. P ) at spaced intervals, eg, every 1-10 seconds. The predicted iodine number is calculated by an algorithm that is based in part on experimental results for a given carbon black reactor geometry using a process control system.
Based on. The predicted iodine values are then averaged over intervals, eg, every 2 minutes (I 2 No.
AVG ). Based on the average predicted iodine number, a controlled input variable, eg, feedstock flow rate, is automatically adjusted to achieve the target iodine number (I 2 No. GOAL ). Therefore, a substantially constant amount of carbon black is a measurable input variable of the carbon black reactor,
For example, it can be generated independently of changes in air humidity and / or calculated input variables, such as changes in fuel quality.

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(I2No.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)I2No.P=KC*OAC+KP*PC+KA*AIR+KT*CAT+K
H*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: OAC−全体の燃焼[%] PC−一次燃焼[%] AIR−燃焼空気の速度[KSCFH] CAT−燃焼空気の予熱温度[゜F] AH−空気の絶対湿度[ポンドの水/1000ポンドの乾燥空
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、そして ATBG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。
In accordance with an embodiment of the present invention, the process control system is used with a three stage reaction as shown schematically in FIG. An exemplary reaction uses a hydrocarbonaceous oil feedstock and natural gas fuel. However, the process control system of the present invention may be used equally well with other types of reactor geometries, and other types of feedstocks and / or fuels. The predicted iodine value (I 2 No. P ) can be calculated according to the following iodine value algorithm: (1) I 2 No. P = KC * OAC + KP * PC + KA * AIR + KT * CAT + K
The constants for the H * AH + KO algorithm are determined empirically for a given carbon black reactor geometry. For example, the first
As shown, the algorithm for the three-stage reactor can have different values than the constants of the algorithm for the two-stage reactor (not shown). The constants of the algorithm are defined as follows: KC-constant of overall combustion KP-constant of primary combustion KA-constant of air velocity KT-constant of air preheating temperature KH-constant of air humidity KO- System Concept Constants The forward feed input variables are defined as: OAC-Overall Combustion [%] PC-Primary Combustion [%] AIR-Combustion Air Velocity [KSCFH] CAT-Combustion Air Preheat Temperature [° F] AH-Absolute Air Humidity [pounds of water / 1000 pounds of dry air] The input variables for the forward feed are certain input variables of the carbon black reactor while the reactor is operating. , Determined by measuring with a weighing device. As soon as each input variable is measured, the forward-feed input variable is calculated based on the following equation: Where AIR is the air flow rate [KSCFH] (standard cubic feet / hour, 1000), GAS is the gas flow rate [KSCFH], and ATBG is the air to combustion gas ratio [SCF air / SCF gas]. Which is the stoichiometric value of the amount of air required to completely combust the corresponding volume of gas.

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
よびこの頃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、およびその頃がま
た現れる後述する他の方程式において空気の流速(AI
R)の代わりに示されるであろう。
If the carbon black reactor uses a fuel of a type other than gas, such as a liquid hydrocarbon fuel, the fuel flow rate is given in equation (2) instead of gas flow rate (GAS), and this time also appears below. It will be shown in other equations. Similarly, ATBG would be replaced in the same equation as the ratio of the stoichiometric value of the amount of air required to completely burn out the corresponding amount of the type of fuel used. Similarly, if the carbon black reactor uses a suitable oxidant other than air, the flow rate of the oxidant is shown in equation (2), and in other equations described later that time also appears (AI).
R) will be shown instead.

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、 ATBG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[KSCF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)。
Where: AIR is the air flow rate [KSCFH] (standard cubic feet / hour, 1000), GAS is the gas flow rate [KSCFH], ATBG is the air to combustion gas ratio [SCF air / SCF gas] , OIL is the liquid hydrocarbon feedstock flow rate [gallons / hour], and ATBO is the air-to-combustion oil ratio [KSCF air / gallon oil], which gives the corresponding volume of oil completely. It is a stoichiometric value of the amount of air required to burn (typical value is about 1.54 KSCF / gallon oil).

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、この頃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。
If the carbon black reactor uses a feedstock other than a liquid hydrocarbonaceous feedstock, such as a gaseous hydrocarbon feedstock, the feedstock flow rate may be changed at this time instead of the oil feedstock flow rate (OIL). Will also appear in other equations described below. Similarly, ATBO will be replaced in the same equation as the ratio of the stoichiometric value of the amount of air required to completely combust the corresponding amount of feedstock of the type used.

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組成をオンライン
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。
Air flow rate (AIR) and gas flow rate (GAS) are measured online by known instruments prior to injection into the burner zone of the carbon black reactor. The air and gas meters are preferably orifice-type meters that compensate for pressure and temperature variables that flow when generating the flow rate signal. ATBG is preferably calculated based on the input gas composition measured by a gas chromatograph (not shown). Gas chromatographs can be used to determine gas composition periodically on-line or periodically off-line. Based on the current gas composition, the ATBG value is adjusted accordingly. Similarly, the specific gravity of the gas used by the gas meter is also adjusted accordingly based on the gas composition readings of the gas chromatograph. When a gas chromatograph measures gas composition online, it usually has the ability to update ATBG values within a range of at least about 2-10 minutes. On the other hand
ATBO is usually not measured and cannot be updated online. Therefore, ATBO values are preferably measured in the laboratory for each particular grade of feedstock or blend of feedstocks. The ATBO value can be updated, for example, before the production run or once every few months.

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ックの質量流速、通
常ポンド/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、反応器のバーバ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(A
H)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、そしてポンドの水/100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(AH)に依存して空気の流速(AI
R)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。
The flow rate (OIL) of the feedstock is preferably measured by a Coriolis type flow meter,
This flow meter measures feedstock mass flow rate, usually in pounds per hour, and feedstock density.
Measure before injection into the injection zone of the reactor. The feedstock flow rate is preferably converted to a corrected volume flow rate and is expressed in gallons / hour. The preheat temperature (CAT) of the combustion air is measured by a thermocouple just before entering the reactor barber zone. Absolute humidity of air (A
H) is measured by a humidity sensor of the type known in the art and is expressed in units of pounds of water / 100 pounds of dry air. The absolute humidity measurement of air is preferably used for two purposes. One purpose is to provide an updated forward feed input variable (AH) for the iodine number algorithm. Another purpose is to depend on the measured absolute humidity of the air (AH), the air velocity (AI
R) is adjusted to maintain a substantially constant dry air flow rate into the burner zone of the reactor. Preferably, a PID algorithm of the type known in the art (Proportional, Integral, Inductive control algorithm) is used to adjust the air flow rate depending on the updated absolute humidity reading of the air, It compensates for the amount of humidity in the air, thus maintaining a substantially constant dry air flow rate.

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:「RS/1」,「RS/Explor
e」、および「RS/Discover」,BBN Sftware Products Co
rporation、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
ー(Digital Equipment Corporation、マサチュセッツ
州マイナード、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。
The algorithmic constants of the iodine number algorithm (Equation (1)) are determined according to known process identification procedures using regression analysis, and for a given type of carbon black reactor geometry. Therefore,
The values of the constants appear to differ for substantially different reactor geometries. Known software packages (includes the following components: "RS / 1", "RS / Explorer"
e ”and“ RS / Discover ”, BBN Sftware Products Co
Rporation, sold by Cambridge, Mass.) is preferably used to perform the regression analysis procedure. BBN software can be used with a VAX microcomputer manufactured by Digital Equipment Corporation, Minard, MA. BB
N software facilitates and is not necessarily required to perform experimental design procedures known in the art, and also regression analysis procedures known in the art, for performing such procedures. It simply provides a convenient means.

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(ATBO)を包
含する。出力変数はヨウ素価(I2No.)である。同定さ
れる入力変数および出力変数に基づいて、1系列の実験
を設計して、VAXミ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、回帰分析手段は、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。
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。
When performing the regression procedure, the input and output variables are identified in the carbon black production process. The input variables relating to the iodine value are, for example, those shown in FIG. 1, and the feed stock flow velocity, the air flow velocity,
Includes fuel flow rate, air preheat temperature and humidity, fuel quality (ATBG), and feedstock quality (ATBO). The output variable is the iodine value (I 2 No.). Based on the input and output variables identified, a series of experiments is designed to identify the algorithm parameters, preferably by using BBN software on a VAX minicomputer. This series of experiments is then carried out in a carbon black reactor with reactor geometry of the type for which the algorithm is used. Therefore, the regression analysis means will provide constants having different values for the geometry of different types of reactors.
At different stages during the experiment, the input variables are changed in the manner defined by the designed experiment. Based on experimentation, collect a set of input and corresponding output data.
A regression analysis procedure is then performed on the data set to identify the experimentally determined constants of the iodine number algorithm (Equation (1)).

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=12.5 KT=0.094 KP=−0.123 KH=−0.238 KA=−0.184 KO=−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。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回解いて、新しい予測されたヨウ素価(I2
No.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、その間隔にわたてって計算さ
れる予測されるヨウ素価を平均する(I2No.AVG)。次い
で、制御された入力変数、例えば、フィードストックの
流速(OIL)は、平均の予測されたヨウ素価(I2N
o.AVG)とヨウ素価の設定点までは目標のヨウ素価(I2N
o.GOAL)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(I2No.
GOAL)を達成することができる。
In one embodiment of the present invention, following the regression analysis procedure described above, the following constants were experimentally determined for a three stage reactor geometry similar to that shown schematically in FIG. : KC = 12.5 KT = 0.094 KP = −0.123 KH = −0.238 KA = −0.184 KO = −201 (approximate) Therefore, according to one embodiment of the present invention, a forward supply of the iodine value algorithm (Equation (1)). The input variables necessary for the determination of the input variables are measured about once per second. Then, based on those measurements, the algorithm for iodine value was solved about once per second to obtain a new predicted iodine value (I 2
No. P ) is generated. The predicted iodine values calculated over the intervals are then averaged over the intervals (I 2 No. AVG ), eg, about every 2 minutes. The controlled input variable, eg, feedstock flow rate (OIL), is then adjusted to the average predicted iodine value (I 2 N
o. AVG ) up to the set point of iodine value (I 2 N
o. GOAL ) is adjusted automatically at the end of each mean interval depending on the difference between the two to achieve the target iodine value. However, one or more other input variables, such as AIR and / or GAS, may be adjusted instead of the feedstock flow rate (OIL) to achieve the target iodine number (I 2 No.
GOAL ) can be achieved.

ヨウ素価とOACとの間の関係は一次の調節関係である。O
AC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、その頃
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(I2No.GOAL)を達成することができる。フィ
ードストックの流速(OIL)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つの頃で現れ、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。
The relationship between iodine value and OAC is a first-order regulatory relationship. O
AC is the calculated control variable as opposed to the measured control variable. As described below, the equations defining OAC include AIR, GAS, and OIL as they are now. Therefore,
Based on the relationship between iodine value and OAC, the desired measured control variable, the target iodine value (I 2 No. GOAL ), which induced an appropriate change in OIL, can be achieved. Feedstock flow rate (OIL) is the preferred input variable to control. Because, for one reason, it only appeared around the time of the iodine number algorithm, so the regulation procedure is relatively simple and straightforward.

目標のヨウ素価I2No.GOALの達成に要求される、新しい
フィードストックの流速(OILNEW)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)ΔI2No.=KC*ΔOAC ここで: ΔI2No.はI2No.GOAL−I2No.Pの2分の平均(または他の
間隔をおいた間隔)(I2No.AVG)であり、 ΔOACは、I2No.GOAL−測定したOACの2分の平均(OAC
AVG)の達成に要求される新しいOAC(OACNEW)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。
The new feedstock flow rate (OIL NEW ) required to achieve the target iodine value I 2 No. GOAL is
Estimated based on the relationship with OAC: (4) ΔI 2 No. = KC * ΔOAC where: ΔI 2 No. is the average of two minutes of I 2 No. GOAL −I 2 No. P (or Other intervals) (I 2 No. AVG ), ΔOAC is I 2 No. GOAL- average of 2 minutes of measured OAC (OAC
A new OAC (OAC NEW ) required to achieve AVG ),
And KC is the overall burning constant of the iodine number algorithm.

方程式(4)な、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(OILNEW)を、次の
方程式の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OILNEWについて解く: したがって、OILNEW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(I2No.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I2N
o.GOALを達成することができる。
Adapted from the partial derivation of the iodine value algorithm for OAC (Equation (1)), such as Equation (4). The flow rate (OIL NEW ) of the new feedstock is then determined based on the following equation: Then solve equations (5) and (6) for OIL NEW as follows: Therefore, OIL NEW calculates every two minutes (or at other intervals) using the predicted average iodine value (I 2 No. AVG ) calculated over that average interval and then the feedstock. Flow rate (OIL) of I 2 N
o. GOAL can be achieved.

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(I2No.LAB)。測定されたヨウ素価(I2No.LAB)およ
びその既知の標準偏差(SDLAB)を、試料を採取した期
間の間に予測されるヨウ素価(I2No.P)の平均および標
準偏差(SDP)と一緒に決定する。次いで、測定したヨ
ウ素価(I2No.LAB)の値、その試験の標準偏差(S
DLAB)、および予測されるヨウ素価(I2No.P)の平均お
よび標準偏差(SDP)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(I2No.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
(I2No.LAB)に対して系統的にチェックし、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。
The carbon black process control system of the present invention is
An additional feature is to have an offline laboratory measurement procedure. At intervals, while the carbon black reactor is operating, samples of the carbon black produced are taken and the iodine number of each sample is determined by known techniques (I 2 No. LAB ). The measured iodine value (I 2 No. LAB ) and its known standard deviation (SD LAB ) are the mean and standard deviation (I 2 No. P ) of the expected iodine value (I 2 No. P ) during the sampling period. Determine with SD P ). Then, the measured iodine value (I 2 No. LAB ) value, the standard deviation of the test (S
D LAB ), and the expected iodine value (I 2 No. P ) mean and standard deviation (SD P ) depending on the system's intercept constant (KO) of the iodine value algorithm (Equation (1)). Adjust to calculate a more accurate predicted iodine number (I 2 No. P ), as described in more detail below.
Thus, according to the present invention, the accuracy of the iodine number control algorithm (Equation (1)) is systematically checked against the iodine number (I 2 No. LAB ) measured in the laboratory, and the carbon black reactor is Improved while running. Thus, the off-line sampling feature of the present invention either compensates for unmeasured perturbations to the carbon black reactor that are not accurately measured, or, as previously mentioned, can be measured in contrast to measurable input variables. Can not.

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(Kalman)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(K
O)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(I2No.LAB)およ
び予測されるヨウ素価(I2No.P)に基づいて変化させ
て、より正確にヨウ素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(I2N
o.LAB)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:D1510-85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。
In accordance with the present invention, a filter algorithm, preferably the Kalman filter algorithm, is used to intercept the iodine value algorithm system intercept (K
O) is applied to change. The system's intercept (KO) varies based on the measured iodine value (I 2 No. LAB ) and the expected iodine value (I 2 No. P ) determined during the carbon black sampling interval. Let's make an algorithm of iodine value that predicts iodine more accurately. Iodine number (I 2 N
o.LAB ) is measured by methods known in the art, for example, by the volumetric method in which a sample of carbon black is titrated with an iodine solution. The iodine value test is preferably carried out according to the iodine adsorption number given by the ASTM designation: D1510-85. The sampling interval during operation of the carbon black reactor is usually in the range of about 2-20 minutes.

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(VIL)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(SDLAB)の平方で
ある。通常1つのみの実験室で測定されたヨウ素価(I2
No.LAB)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は
または再現性の研究により決定される。したがって、V
IL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(I2No.LAB)を決定する手
順において変化が依存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(I2No.P)の最良の推定値である。こうして、VIP
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。
According to the sampling features of the present invention, the best estimate of the current expected variance of the iodine value error (V IP ) and the laboratory measured variance of the iodine value error (V IL ) are determined. The variance of the error is the square of the standard deviation of the iodine value. Therefore, V IL is the square of the standard deviation of iodine number (SD LAB ) measured in the laboratory for a sample of carbon black. Usually only one laboratory measured iodine value (I 2
No. LAB ) is taken during each sample period, so V IL is essentially a constant that is not accurate for iodine numbers measured in other laboratories of the type known in the art. Or determined by reproducibility studies. Therefore, V
ILs are usually updated, eg, once every few months, or when changes are dependent on the procedure to determine the iodine value (I 2 No. LAB ) measured in the laboratory. V IL is the best estimate of the current predicted iodine number (I 2 No. P ), as described in further detail below. Thus, V IP and V IL are each an indication of uncertainty in their respective determined iodine value.

誤差の分散VIPおよびvvilに基づいて、ヨウ素価のカル
マン(Kalman)フィルターの増加(KI)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(KI)は本質的
に誤差の分散(VIPおよびVIL)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(I2No.Pおよび
I2No.LAB)において変動の程度を反映する。I2No.Pおよ
びI2No.LABは通常異なる。したがって、カルマンのフィ
ルターの増加(KI)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I2No.PおよびI2No.
LABの信頼性に関する統計の情報に基づく重みづけ係数
である。例えば、K1=1である場合、I2No.LAB中に無視
できる誤差の分散が存在し、そして、KI=0である場
合、I2No.P中に無視できる誤差の分散が存在する。
Based on the variances of the errors V IP and vvil, the Kalman filter increase (K I ) of iodine value is then used to update the system intercept (KO) of the iodine value algorithm to To decide: Therefore, the Kalman filter increase (K I ) is essentially a weighted average of the error variances (V IP and V IL ),
This is a measurement with two normal noises each (I 2 No. P and
I 2 No. LAB ) reflects the degree of fluctuation. I 2 No. P and I 2 No. LAB are usually different. Therefore, the Kalman filter increase (K I ) is actually two different measurements, I 2 No. P and I 2 No., which indicate which measurement is more accurate.
It is a weighting coefficient based on statistical information about LAB reliability. For example, if K 1 = 1 then there is a negligible error variance in I 2 No. LAB , and if K I = 0 then there is a negligible error variance in I 2 No. P. To do.

カルマンフィルターの増加(KI)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(I2No.FILTER
を決定する: (9)I2No.FILTER=I2No.AVG+KI*(I2No.LAB−I2No.
AVG) ここでI2No.AVGは試料を採取する期間の間の予測される
ヨウ素価(I2No.P)の平均である。
Based on the Kalman filter increase (K I ) and using the Kalman filter algorithm, the new optimal estimated iodine number (I 2 No. FILTER ) is
(9) I 2 No. FILTER = I 2 No. AVG + K I * (I 2 No. LAB − I 2 No.
AVG ) where I 2 No. AVG is the average of the predicted iodine value (I 2 No. P ) during the sampling period.

次いで、新しい最適な推定されるヨウ素価(I2No.
FILTER)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(KONEW)を次
のようにして計算する: (10)KONEW=KOOLD+I2No.FILTER−I2No.AVG 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KO
NEW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(I2No.LAB)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。
Then a new optimal estimated iodine value (I 2 No.
Based on FILTER ), the intercept constant (KO NEW ) of the new system for the iodine number algorithm is calculated as follows: (10) KO NEW = KO OLD + I 2 No. FILTER −I 2 No. AVG 1 A change in point corresponds, for example, to a change in iodine value at one point in the intercept constant (KO) of the system, so the number can be directly substituted into equation (10) to obtain KO
You can solve about NEW . Therefore, the intercept constant (KO) of the system can be adjusted to make the iodine value algorithm (Equation (1)) more accurate using the iodine value (I 2 No. LAB ) measured each time in the laboratory. become able to.

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+1))は、後述するように、カル
マンフィルターの増加(KI)の決定に使用され、次のよ
うにして決定される: (11)VIP(k+1)=VIE(k)+VIM(k+1) ここで: VIP(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(I2No.P)の最良の推測値であ
り、 VIE(k)は、時間の間隔(k)における前の最適なヨ
ウ素価推定値(I2No.FILTERの誤差の分散であり、そし
て VIM(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(I2
No.P)の誤差の分散である。
Referring again to the error variance, the best estimate of the true current error variance (V IP (k + 1)) of the predicted iodine number in the time interval (k + 1) is, as described below, the Kalman filter It is used to determine the increase (K I ) and is determined as follows: (11) V IP (k + 1) = V IE (k) + V IM (k + 1) where: V IP (k + 1) is the time Is the best estimate of the current predicted iodine value (I 2 No. P ) in the interval (k + 1), and V IE (k) is the previous optimal iodine value estimate in the time interval (k). (I 2 No. FILTER is the variance of the error, and V IM (k + 1) is the predicted iodine value (I 2 ) in the time interval (k + 1) measured over the last sample period.
No. P ) error variance.

次いで、新しいカルマンフィルターの増加(K1(k+
1))を、次のようにして、現在の予測されるヨウ素価
(I2No.P)および現在の実験室で測定されたヨウ素価
(I2No.LAB)の誤差の分散から決定する: VIL(k+1)は現在の実験室で測定されたヨウ素価(I
2No.LAB)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)VIL(k+1)=[PSDLAB/100]2*I2NO.GOAL PSDLAB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(KI(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(I2No.LAB)につ
いて解く。次いで、I2No.LAB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(KONEW
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。
Then increase the new Kalman filter (K 1 (k +
1)) is determined from the variance of the error between the current predicted iodine value (I 2 No. P ) and the current laboratory measured iodine value (I 2 No. LAB ) as follows: : V IL (k + 1) is the iodine value (I
2 No. LAB ) error variance, and is defined as: (13) V IL (k + 1) = [PSD LAB / 100] 2 * I 2 NO. GOAL PSD LAB % Test standard deviation of iodine number, determined by precision or reproducibility studies known in. Therefore, the new optimal Kalman filter increase (K I (k + 1)) is substituted into equation (9) above to solve for the new optimal predicted iodine number (I 2 No. LAB ). Then substitute I 2 No. LAB into the above equation (10) to obtain the intercept constant of the new system (KO NEW ).
So that the iodine value algorithm predicts more accurately than the iodine value.

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VIE(k) VIP(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(VIE(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:D2414-86
により与えられるジブチルフタレートの吸収価(「DB
P」)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定が存在す
る。DBP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ックの粒子の間の凝集の傾向は少な
いであろう。
Then at the end of the next sample period (the new optimal estimated iodine value error variance (V IE (V IE (k) V IP (k + 1) in equation (11) above should be used in the determination of V IE (k) V IP (k + 1) k + 1)) is determined as follows: In accordance with another embodiment of the present invention, a process control system is used to control the structure of carbon black. The structure of carbon black is normally laboratory, ASTM designation: D2414-86
The absorption value of dibutyl phthalate given by (“DB
P ”). Therefore, the DBP value is an indication of the structure of carbon black. However, there are other suitable measures of carbon black structure that can be equally controlled by the process control system of the present invention. One method of DBP control is to inject a potassium addition solution (K + S) known in the art, preferably into the feedstock, prior to injecting the feedstock into the reactor's feedstock injection zone. By doing. The potassium addition solution (K + S) is then dispersed in the reaction mixture in the reaction zone, which has the effect of ionic charge on the particles of carbon black thus formed. Therefore, when a higher concentration of potassium loading solution (K + S) is injected into the feedstock, there will usually be less tendency to agglomerate between the particles of carbon black formed.

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、1〜10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。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カ月毎に平
均する(DBPAVG)。平均の予測されるDBP値(DBPAVG
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(K+S)を自動的に調節して、目標のDBP値
(DBPGOAL)を達成する。
In accordance with the present invention, the predicted DBP value (DBP P ) is calculated at spaced intervals, eg, every 1-10 seconds. The predicted DBP value (DBP P ) is calculated by the DBP algorithm, which is based in part on experimental test results for a given carbon black reactor geometry using a process control system. The predicted DBP values are then averaged over spaced intervals, eg, every 2 months (DBP AVG ). Average predicted DBP value (DBP AVG )
A controlled input variable, for example, the flow rate of the potassium addition solution (K + S) is automatically adjusted to achieve the target DBP value (DBP GOAL ).

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=(164.9−17.3*X)*F[O<X<1に
ついて]および (16)DBPP=(147.6−17.3*In(X))*F[X>1
について]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)。
The predicted DBP value (DBP P ) can be calculated according to the following DBP algorithm: (15) DBP P = (164.9-17.3 * X) * F [for O <X <1] and (16) DBP P = (147.6-17.3 * In (X)) * F [X> 1
About] where: X is the concentration of potassium ions (K + ) in the feedstock [g K + / 100 gallons of oil], and F is for unmeasured perturbations in the carbon black reactor, or The difference between the responses is a scale factor calculated to control the algorithm (F is usually in the range of about 0.7 to about 1.2).

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、1系列の実験を実施する。実験に基づいて、1
組の入力および反応する出力のデータを集める。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DB
P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。
The constants in the DBP algorithm use regression analysis according to the known process identification procedure for a given carbon black reactor geometry in the same manner as described above for the determination of the algorithm constants for the iodine number algorithm. Experimentally determined. Therefore, the value of the constant appears to be different for different types of reactor geometry. The measured input variables for DBP are preferably the potassium addition solution flow rate and the feedstock flow rate. The output variable is DBP or other suitable measure of carbon black structure. A series of experiments is then carried out in a carbon black reactor with reactor geometry of the type using the algorithm, as described above for the iodine number algorithm. Based on the experiment, 1
Collect data for a set of inputs and reacting outputs. The regression analysis procedure is then performed on that set of data and the DB
Identify the P algorithm constants. The constants in the DBP's algorithm defined in Eqs. (15) and (16) were experimentally determined for a three stage reactor similar to that shown schematically in FIG. 1 according to the regression analysis procedure described above.

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カ月毎
に1回平均する(DBPAVG)。次いで、平均のDBP値(DBP
AVG)を使用して、次のように定義するDBP調節アルゴリ
ズムで新しいカリウム添加溶液の流速の設定点(K
+SNEW)を計算する: (17)K+SNEW[ポンド/時]=RATIO[ポンドのK+S/ガ
ロンの油]*OILNEW[ガロン/時] ここで: XNEW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: 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ポンド当たりのカリ
ウムイオン(K+)のg数である。XNEWはDBPGOAL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。
DBP Algorithms, Equations (15) and Equations (16)
Using, for example, 1 at 1 second intervals
Predict the DBP value (DBP P ). The predicted DBP values are then averaged over a spaced average interval, for example once every two months (DBP AVG ). Then the average DBP value (DBP
AVG ), using the DBP regulation algorithm defined as
Calculate + S NEW ): (17) K + S NEW [pounds / hour] = RATIO [pounds K + S / gallons of oil] * OIL NEW [gallons / hour] where: X NEW is the potassium ion concentration (X) in the feedstock
Derived from the partial derivation of the DBP algorithm (equations (15) and (16)) with respect to and defined as: K MIX is the intensity of a mixture of potassium additive solution (K + S), which is g of potassium ions per pound of potassium additive solution (K + S) (K + ). X NEW is potassium ion (K + ) in the feedstock required to achieve DBP GOAL
Is a new concentration of.

K+SAVGは2カ月の間隔の間の平均のカリウム添加溶液の
流速であり、そしてOILAVGは2カ月の間隔の間の平均の
フィードストックの流速である。OILNEW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(DBPAVG)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+SNEW)は方程式(17)に
従い決定して、目標のDBP値(DBPGOAL)を達成すること
ができる。
K + S AVG is the average potassium loading solution flow rate during the 2 month interval and OIL AVG is the average feedstock flow rate during the 2 month interval. OIL NEW is the current flow rate set point for the feedstock, which is preferably adjusted according to the iodine number algorithm as described above. Therefore, by utilizing the average predicted DBP value (DBP AVG ) over a 2-minute interval, the flow rate (K + S NEW ) of the new potassium addition solution was determined according to equation (17) and the target DBP value was determined. (DBP GOAL ) can be achieved.

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(DBPLAB)。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。DBPLABは、好ましくは、前述のように、AS
TM表示:D2414−86に従い測定する。
The process control system of the present invention has an additional feature, an offline DBP laboratory measurement procedure. Samples of carbon black produced are taken at intervals, while the carbon black reactor is operating, and the DBP for each sample is determined by methods known in the art.
Measure the value (DBP LAB ). The sampling interval when collecting carbon black samples is usually within the range of about 2 to 20 minutes. The DBP LAB is preferably an AS, as described above.
TM display: Measure according to D2414-86.

測定したDBP値(DBPLAB)およびその既知の標準偏差(S
DLAB)は、試料を採取する期間の間予測されるDBP値(D
BPP)の平均および標準偏差(SDP)と一緒に決定する。
次いで、測定したDBP値(DBPLAB)、その標準偏差(SD
LAB)、および予測されるDBP値(DBPP)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DBP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(DBPLAB)に対して系統的に検査しそして改良する
ことができる。
The measured DBP value (DBP LAB ) and its known standard deviation (S
D LAB ) is the estimated DBP value (D
Mean and standard deviation of BP P) (determined with SD P).
Next, the measured DBP value (DBP LAB ) and its standard deviation (SD
LAB ), and the mean and standard deviation of the predicted DBP value (DBP P ), depending on the DBP algorithm (Equation (15)
And adjust the factor (F) on the scale of (16)) to calculate a more accurate DBP value. Thus, in accordance with the present invention, the accuracy of the DBP algorithm itself is determined by the DB measured in the laboratory while the carbon black reactor is operating.
It can be systematically tested and refined for P-value (DBP LAB ).

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(VDP)および実験室で測定したたDBP値の
誤差の分散(VDL)を決定する。VDLは実験室で測定した
DBP値(DBPLAB)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、VDL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DBPLAB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、
VDLは通常周期的に、例えば、数カ月毎に1回か、ある
いはDBPLAB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。
In accordance with the sampling features of the present invention, the variance of the predicted DBP value error (V DP ) and the laboratory measured error of the DBP value (V DL ) are determined. V DL measured in the laboratory
It is the square of the standard deviation of the DBP value (DBP LAB ). Since preferably only one laboratory measured DBP value is taken during each sample period, V DL is essentially a constant, which is a type of DBP LAB measurement procedure known in the art. Another precision or reproducibility of. Therefore,
V DL is typically updated periodically, eg, once every few months, or whenever there is a change in the DBP LAB decision procedure. V DP is the best estimate of the variance of the error of the current predicted DBP value (DBP P ), as described in more detail below.

誤差の分散VDP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、試料を採取する期間の間の真のDBP値の
最良の推定値(DBPFILTER)を決定する。DBPFILTERは、
DBPLAB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。(DBP
FILTER)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)DBPFILTER=DBPAVG+KD*(DBPLAB−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VDP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、DBPFILTER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(F)を
調節して(FNEW)、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: VAVG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(K+S)の平均の濃度である。次いで、新しい
目盛りのファクター(FNEW)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。
Determine the best estimate of the true DBP value (DBP FILTER ) during the sampling period using a filter algorithm, preferably the Kalman filter algorithm, based on the variances of error V DP and V DL To do. DBP FILTER is
It is generated as a weighted average between the DBP LAB and the average of the predicted DBP values during the sampling period. (DBP
Kalman filter algorithm DBP for FILTER) is defined as follows: (22) DBP FILTER = DBP AVG + K D * (DBP LAB -DBP AVG) K D is the increase in the Kalman filter DBP, This is essentially a weighted average of the error variances V DP and V DL ,
And is defined as: Then, based on the DBP FILTER , adjust the scale factor (F) of the DBP algorithm, equations (15) and (16) (F NEW ), and the DBP algorithm makes the DBP more accurate. Let us predict: V AVG is the average concentration of potassium addition solution (K + S) in the feedstock, as defined in equation (21), during the sampling period. Then a new scale factor (F NEW ) is substituted into the DBP algorithm (Equations (15) and (16)) to replace the previous scale factor (F), thus adjusting the algorithm to be more accurate than DBP. Predict.

時間の間隔(k+1)において予測されるDBPvalue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(KD)を決定し、次のように定義さ
れる: (26)VDP(k+1)=VDE(k)+VDM(k+1) ここで: VDP(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DBPの推定値
(DBPFILTER)の誤差の分散であり、そして VDM(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DBP値(DB
PP)の誤差の分散である。
Best estimate of the variance of the true current error of the predicted DBP value in the time interval (k + 1) (V DP (k + 1))
Is used in equation (23) to determine the Kalman filter increase (K D ) of the current DBP and is defined as: (26) V DP (k + 1) = V DE (k) + V DM (K + 1) where: V DP (k + 1) is the best estimate of the true current predicted DBP value in the time interval (k + 1), and V DE is the previous optimal DBP value in the time interval (k). Is the variance of the error in the estimate of (DBP FILTER ), and V DM (k + 1) is the predicted DBP value (DB) in the time interval (k + 1) measured over the last identical period.
It is the variance of the error of P P ).

次いで、新しいDBPのカルマンフィルターの増加(K
D(k+1))は、次のように、現在の予測されるDBP値
(DBPP)および現在の実験室で測定したDBP値(DB
PLAB)の誤差の分散の重みつき平均として決定される: VDL(k+1)は現在の実験室で測定したDBP値(DB
PLAB)の誤差の分散であり、そして次のように定義され
る: (28)VDL(k+1)=[PSDLAB/100]2*DBPGOAL ここで、PSDLAB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DBPの
存在する標準偏差である。したがって、新しいDBPのカ
ルマンフィルターの増加(KD(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値(DBP
FILTER)について解く。次いで、DBPFILTER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。
Then increase the Kalman filter of the new DBP (K
D (k + 1)) is the current predicted DBP value (DBP P ) and the current laboratory measured DBP value (DB
P LAB ) determined as the weighted average of the variances of the errors: V DL (k + 1) is the DBP value (DB
The error variance of P LAB ) and is defined as: (28) V DL (k + 1) = [PSD LAB / 100] 2 * DBP GOAL where PSD LAB is known in the art. Is the existing standard deviation of the DBP in the laboratory, as determined by the accuracy or reproducibility study. Therefore, substituting the Kalman filter increase (K D (k + 1)) of the new DBP into equation (22) above, we obtain the new optimal estimated DBP value (DBP
FILTER ). The DBP FILTER is then substituted into equation (24) or (25) above to cause DBP's algorithm (Equations (15) and (16) to predict DBP more accurately.

次いで、次の試料の期間(上の方程式(26)におけるV
DE(k))においてVDP(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(VDE
(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(「累積合
計」)を有する。CUSUMは、ヨウ素価のアルゴリズム、D
BP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。したがっ
て、CUSUMはI2No.LAB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
どうかを決定する毎に、CUSUMはDBPLABを監視する。
Then the period of the next sample (V in equation (26) above
New optimal estimated DBP value error variance (V DE to be used when determining V DP (k + 1) in DE (k))
(K + 1)) is determined as follows: In another embodiment of the invention, the process control system further comprises a controlled output variable, for example CUSUM (“cumulative sum”), for monitoring iodine value and / or DBP. CUSUM is an iodine value algorithm, D
It is not completely compensated by the BP algorithm or the respective Kalman filter algorithms. It compensates for trends in iodine number or DBP, which can be the result of unmeasured confusion in the carbon black reactor. Therefore, CUSUM monitors the I 2 No. LAB and measures each output variable to determine if there is a shift in the mean of values sufficient to require further adjustment in this process. Every time, CUSUM monitors DBP LAB .

各CUSUMは2つの累積合計の高い側の合計(SH(i))およ
び低い側の合計(SL(i))を使用して、それぞれ、I2No.
LABおよびDBPLAB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(SH(i))および(SL(i))を0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)SH(i)=Max[O,SH(i-1)+Yi−(GOAL+k)] (31)SL(i)=Min[O,SL(i-1)+Yi−(GOAL−k)] ここで: SH(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、 SL(i-1)は、最後の累積合計はリセットされるので、す
べての前の低い側面の合計の合計であり、 Yi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I2No.
LABまたはDBPLAB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I2No.GOALまたはDBP
GOALであることができ、そして kは制御される出力変数における許され得るゆるみ(sl
ack)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(I2No.
LABまたはDBPLAB)の実験室で測定した値の約68%がそ
の中に入る。
Each CUSUM uses the two higher totals (S H (i) ) and the lower total (S L (i) ) of the cumulative totals, respectively, to calculate I 2 No.
Test the LAB and DBP LAB to determine if there are any unwanted trends. When the running totals are reset, set each running total ( SH (i) ) and ( SL (i) ) equal to zero. Two sums is determined as follows: (30) S H (i ) = Max [O, S H (i-1) + Y i - (GOAL + k)] (31) S L (i) = Min [ O, S L (i-1 ) + Y i - (GOAL-k)] where: S H (i-1), since the last cumulative total is reset, the sum total of all previous high side And S L (i-1) is the sum of all previous lower flank sums since the last cumulative sum is reset, and Y i is the current laboratory measurement of the controlled output variable. The value according to the previous embodiment is therefore I 2 No.
LAB or DBP LAB , GOAL is the target value of the output variable to be controlled, so according to the previous embodiment it is I 2 No. GOAL or DBP
Can be GOAL , and k is the allowed slack in the controlled output variables (sl
ack), which is usually within a standard deviation of about 1 or each controlled output variable (I 2 No.
About 68% of the values measured in the laboratory of LAB or DBP LAB ) fall into that.

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。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
hは、それぞれ、I2No.GOALまたはDBPGOAL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。
The decision interval (-h, h) is set for each controlled output variable, and its exact value is empirically selected in the particular carbon black reactor used, but it is usually set for that output variable. It is near the allowable limit. For example, a typical value of h for iodine value or DBP can be 5. Therefore, the determination interval h would be 5 iodine value units or DBP units on either side of the value of I 2 No. GOAL or DBP GOAL , respectively.

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(I2No.LAB)および/またはDBPの
値(DBPLAB)を決定した後、それらの値は(Yi)につい
て各方程式(30)および(31)に代入する。次いで、2
つの累積合計のSH(i)およびSL(i)をI2No.LABおよびDBP
LABの両者について計算する。次いで、ヨウ素価またはD
BPについてSH(i)≧hまたはSL(i)≦−h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(KI)および/またはDBPのアルゴリズムに
ついてのDBPカルマンフィルターの増加(KD)を、それ
ぞれ、各々0に等しくセットする。次のカーボンブラッ
クの試料を採取した後、I2No.LABまたはDBPLABがI2No.
GOALまたはDBPGOALの±k内に入る場合、累積合計をそ
れぞれの変化について累積合計SH(i-1)およびSL(i-1)
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(KIまたは
KD)を、実験室で測定した値がその変数についての目標
値の±kの範囲内に入るまで、1に等しくセットする。
After taking each sample of carbon black and determining the value of the iodine value (I 2 No. LAB ) and / or the value of DBP (DBP LAB ) measured in the laboratory, these values are about (Y i ). Substitute into equations (30) and (31). Then 2
The two cumulative sums S H (i) and S L (i) are I 2 No. LAB and DBP
Calculate for both LABs . Then the iodine value or D
If SH (i) ≥h or SL (i) ≤-h for BP, an alarm signal is generated for each output variable.
When an alarm signal occurs, the operator is instructed to increase the frequency of sampling of the carbon black produced, usually at least doubling it. The Kalman increase for the iodine number algorithm (K I ) and / or the DBP Kalman filter increase for the algorithm of DBP (K D ) respectively when the alarm signal occurs for the iodine number and / or DBP, respectively. Each set equal to 0. After taking a sample of the next carbon black, I 2 No. LAB or DBP LAB is I 2 No.
If it falls within ± k of GOAL or DBP GOAL , the cumulative sum is reset for each change by setting the cumulative sum SH (i-1) and SL (i-1) to zero. However, if the alarm signal continues to occur, increase the Kalman filter for each output variable (K I or
K D ) is set equal to 1 until the laboratory measured value falls within ± k of the target value for that variable.

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
ピューター、例えば、前述のVAXミ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。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、フィッシャー(Fisher)PRoVOXインスツルメン
テイション・システム(Fisher Conrols Internationa
l,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、PIDアルゴリズム(P
ID)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(I2No.GOAL
を達成する。分布した制御システム14は、また、PIDア
ルゴリズム(PID)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14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
に調節して、目標のDBP値(DBPGOAL)を達成する。
In FIG. 2 the hardware components of the process control system of the present invention are shown schematically. The process control system consists of a system controller, generally designated 10. The system controller 10 is of the type known in the art, and is preferably a minicomputer, such as the VAX minicomputer described above. The system controller 10 is coupled to a control system 14 distributed through a bus 12. The distributed control system 14 is also of the type known in the art,
For example, the Fisher PRoVOX Instrumentation System (Fisher Conrols Internationa
, Inc., Marshalltown, Iowa). The distributed control system 14 sequentially processes the PID algorithm (P
ID) through an oil flow meter 16 and an automatically adjustable flow valve 18. As mentioned above, the oil flow meter 16 is preferably a Coriolis type flow meter. An oil flow valve 18 is installed upstream or downstream from the oil flow meter 16 in the carbon black reactor feedstock line 20. Therefore, the distributed control system 14 controls the actuation of the flow valve 18 to achieve a target iodine number (I 2 No. GOAL ), as further detailed below.
To achieve. The distributed control system 14 is also coupled to a potassium addition solution flow meter 22 and an automatically adjustable flow valve 24 through the PID algorithm (PID). The flow meter 22 is preferably a Coriolis type flow meter similar to the oil flow meter 16. Flow valve 24 is located upstream or downstream from flow meter 22 in line 24 of the potassium addition solution of the carbon black reactor. Therefore, the distributed control system 14 also controls the actuation of valve 22 to automatically adjust the flow rate (K + S) of the potassium addition solution to target DBP, as further detailed below. Achieve the value (DBP GOAL ).

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。表示S1〜S12は工程1〜12を示
す。プロセス制御システムをS1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(I2No.P)および予測さ
れるDBP値(DBPP)をS2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のアルゴリズムの方程式は、また、好ましく
はサブルーチンおける分布した制御システム14により実
施される。該I2No.PおよびDBPP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においてコンピ
ューターのメモリー内に保存される。分布した制御シス
テム14は、S3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I2No.PおよびDBPPの両者を計算す
る。次いで、各更新されたI2No.PおよびDBPP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。次い
で、S4に示すように、各2カ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I2No.PおよびDBPP
値を分布した制御システム14により平均し、I2No.AVG
よびDBPANG、そしてコンピューターのメモリー中に保存
する。
Referring to FIG. 3, there is shown a flow chart that conceptually describes the procedure of the carbon black process control system of the present invention. The indications S 1 to S 12 indicate steps 1 to 12. When the process control system is implemented as shown in S 1 , the distributed control system 14 has a predicted iodine number (I 2 No. P ) according to the iodine number algorithm and the DBP algorithm, respectively, as described above. And the predicted DBP value (DBP P ) occurs as shown in S 2 . Preferably, the iodine value algorithm, and thus the equation for the forward feed input variable, is embodied as a subroutine in the distributed control system 14. Similarly, the equations of the DBP algorithm are also preferably implemented by the distributed control system 14 in subroutines. After the I 2 No. P and DBP P have been calculated, they are then each stored in the computer memory at the system controller 10. The distributed control system 14 calculates both I 2 No. P and DBP P approximately once per second based on the current input variable reading, as shown at S 3 . Each updated I 2 No. P and DBP P is then saved in memory at system controller 10. Then, as shown in S 4 , the values of I 2 No. P and DBP P stored in the memory of the computer over each two-month interval were averaged by the distributed control system 14 to obtain I 2 No. AVG and DBP. Save it in ANG and computer memory.

2カ月の間隔にわたるI2No.AVGに基づいて、新しいフィ
ードストックの流速(OILNEW)を次いで分布した制御シ
ステム14により、S5に示すように、決定する。同様に、
2カ月にわたるDBPAVGに基づいて、新しいカリウム添加
溶液の流速(K+SAVG)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)〜(2
1)は、好ましくは、それぞれ、新しいフィードストッ
クの流速(OILNEW)および新しいカリウム添加溶液の流
速(K+SNEW)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(OILNEW)および新しいカリ
ウム添加溶液の流速(K+SNEW)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、PI
Dアルゴリズムを使用することによって、弁18および弁2
4を調節する程度を決定する。次いで、新しいフィード
ストックの流速(OILNEW)および新しいカリウム添加溶
液の流速(K+SNEW)の各々は2カ月毎に更新される。次
いで、弁18および弁24は、順番に、それぞれ、新しいI2
No.AVGおよびDBPAVGに基づいて調節されて、S7に示すよ
うに、新しい流速を達成する。
Based on the I 2 No. AVG over a 2 month interval, the flow rate of the new feedstock (OIL NEW ) is then determined by the distributed control system 14, as shown at S 5 . Similarly,
The flow rate (K + S AVG ) of the fresh potassium addition solution is also determined based on the DBP AVG over 2 months. As mentioned above, equations (5) to (7) and equations (17) to (2
1) is preferably embodied as a subroutine in a distributed control system 14 for determining both the fresh feedstock flow rate (OIL NEW ) and the fresh potassium addition solution flow rate (K + S NEW ) respectively. . Based on the flow rate of the new feedstock (OIL NEW ) and the flow rate of the new potassium-added solution (K + S NEW ), the control system 14 then distributed, as described in further detail below, PI
Valve 18 and valve 2 by using the D algorithm
Determine the degree to which 4 is adjusted. Each of the fresh feedstock flow rate (OIL NEW ) and the fresh potassium addition solution flow rate (K + S NEW ) is then updated every two months. Then, valve 18 and valve 24, in turn, each receive a new I 2
Adjusted based on No. AVG and DBP AVG to achieve the new flow rate, as shown at S 7 .

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S8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I2No.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、
S9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(I2No.LABおよびDBPLAB)。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、S10に示すよう
に、試料を採取する期間の間に計算したI2No.LABおよび
I2No.AVG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DBPLABおよびDBPAVG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。次いで、新しいシステムのインターセプト
(KONEW)を使用して、S11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(I2No.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
(FNEW)を使用して、S11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DBP値を決
定するためにDBPのアルゴリズムを更新する。S12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。
First in the offline laboratory measurement features of the present invention
Step is shown in S 8, which is the system controller 10, (at intervals spaced or other interval) per second during the period of taking a sample of carbon black is calculated I 2 No. P
Calculate the mean and standard deviation of both and DBP P. The carbon black produced is sampled at spaced intervals, eg, typically within about 1 to 4 hours, and
Both iodine value and DBP of the sample are measured in the laboratory as shown in S 9 (I 2 No. LAB and DBP LAB ). As previously mentioned, the carbon black sampling interval is in the range of about 2 to 20 minutes. Then the new system intercept (KO) about the iodine value algorithm
Was calculated by the system controller 10 during the sampling period, as shown at S 10 , and I 2 No. LAB and
Update based on I 2 No. AVG . Preferably, equations (8)-(14) are embodied as a subroutine in system controller 10, as described above. Similarly, the scale factor (F) is also adjusted based on DBP LAB and DBP AVG during the sampling period.
Preferably, equations (22)-(29) are implemented as a subroutine in distributed control system 14, as described above. The new system intercept (KO NEW ) was then used to determine a more accurate predicted iodine number (I 2 No. P ) until the next carbon black sample was taken, as shown in S 11 . To update the algorithm for iodine value. Similarly, using a new scale factor (F NEW ), update the DBP algorithm to determine a more accurate DBP value until the next carbon black sample is taken, as shown in S 11. . As shown in S 12 , the iodine number algorithm and the DBP algorithm are each updated whenever a carbon black sample is taken, and thus within about every 1 to 4 hours.

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(I2No.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、S1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、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、ATBG(燃料の品質)は計算
された制御変数であり、そして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。
Referring to FIG. 4, the iodine value (I 2 No. P ) according to the iodine value algorithm and the DBP P according to the DBP algorithm
A flow chart is shown that conceptually describes the procedure of the distributed control system 14 in predicting both of the above. Distributed control system 14, first, as shown in S 1, the input variables of the forward feed algorithm for iodine value and
Read the input data needed to calculate the input variables for the DBP algorithm. Input variables for the iodine number algorithm include feedstock flow rate, gas flow rate, air flow rate, air preheat temperature, and air humidity. As mentioned above, ATBG (fuel quality) is a calculated control variable and ATBO (feedstock quality) is an essentially constant control variable. The input variables for the DBP algorithm are the potassium addition solution flow rate and the feedstock flow rate.

入力のデータを読んだ後、S2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、S3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、I2No.P
よび/またはDBPP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は、S4に示
すように、I2No.PおよびDBPP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。次いで、I2No.PおよびDBPPの両者は、S5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。I2No.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I2No.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。I2No.PまたはDBPPはそれらの許容範囲内
に入る場合、それらの値は、S6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。
After reading the input data, the distributed control system then compares the input data to a range of acceptable values for each variable, as shown at S 2 . If the value is outside its acceptable range (BAD), a bad data flag, which is a digital signal, is set, as shown at S 3 . When the bad data flag is set, I 2 No. P and / or DBP P are not calculated based on that data. If all the data are within the acceptable range, then both I 2 No. P and DBP P , as shown in S 4 , by using the iodine number algorithm and the DBP algorithm, respectively. Calculated based on input data. Both I 2 No. P and DBP P are then compared to the actual range in which each output variable will fall, as shown at S 5 . If I 2 No. P or DBP P is not within the allowable range,
It sets a bad data flag, and the current values for I 2 No. P and / or DBP P are not used, depending on whether one or both are outside their respective tolerances. If I 2 No. P or DBP P fall within their tolerances, their values are stored in the computer memory of the system controller 10, as shown at S 6 , and later (at intervals of intervals). At the end)
Each is used to update the feedstock flow rate and the potassium addition solution flow rate, respectively.

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。S1に示すように、悪いデータのフラ
ッグを、第4図においてS3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、どら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、S2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(OILNEW)および/またはカリウム添加溶液の
設定点(K+SNEW)を決定するために入力データを読む。
OILNEW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,GASAVG,ATBGおよびOACAVG
を包含する。K+SNEW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、K+SAVG,OILAVG,DB
PAVG、およびXAVGを包含する。
Referring to FIG. 5, there is shown a flow chart that conceptually describes the procedure of the distributed control system 14 for adjusting both the feedstock flow rate and the potassium addition solution flow rate. If the bad data flag is set as shown in S 1 , and during the iodine value and / or the DBP prediction procedure (BAD) as shown in S 3 in FIG. 4, the bad data flag is cleared. And the adjustment procedure shown in FIG. 5 is not performed during that interval as to which algorithm had bad input data. However, if the bad data flag is not set during the 2 minute interval, then the distributed control system 14 will set a new feedstock setpoint (OIL NEW ) and / or potassium spiked solution setpoint, as shown at S 2. Read the input data to determine (K + S NEW ).
The input data for OIL NEW are AIR AVG , GAS AVG , ATBG and OAC AVG as defined in equation (7).
Includes. The input data for K + S NEW is K + S AVG , OIL AVG , DB, as defined in equation (21).
Includes P AVG and X AVG .

次いで、入力データを、S3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(O
ILNEW)およびカリウム添加溶液の設定点(K+SNEW
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、OILNEWおよび
K+SNEWの各々は前述したように更新される。次いで、OI
LNEWおよびK+SNEWの両者を、S5に示すように、許容範囲
の値と比較する。OILNEWまたはK+SNEW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。OILNEWおよ
びK+SNEWがそれらの許容範囲内に入る場合、OILNEWおよ
びK+SNEWの各々はPIDアルゴリズムにより処理されて、S
6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。
Then, the input data, as shown in S 3, compared with the allowable range of values for each term. If the values fall outside their tolerances, the Bad Data flag is set (BA
D). Therefore, the feedstock flow velocity set point (O
IL NEW ) and potassium addition solution set point (K + S NEW )
Is not adjusted for its spaced spacing if one and / or both are bad. If all the values fall within their allowable ranges, as shown in S 4, OIL NEW and
Each K + S NEW is updated as described above. Then OI
Both L NEW and K + S NEW are compared to acceptable values, as shown in S 5 . If OIL NEW or K + S NEW are not within their respective tolerances (BAD), the end of each term and its flow rate procedure is not adjusted. If OIL NEW and K + S NEW are within their tolerances, each of OIL NEW and K + S NEW is processed by the PID algorithm and S
Update the feedstock flow rate and the potassium addition solution flow rate, respectively, as shown in 6 .

第6図を参照すると、新しいフィードストックの流速
(OILNEW)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+SNEW)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
れトランスミッター(FT)に結合されている。各流れト
ランスミッター(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
(Fm)を伝送する。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(Fm)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(FSP)−それぞれの測定された流速の信号(Fm
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。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。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(I/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(I/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。
Referring to FIG. 6, a typical algorithm, preferably used to adjust the flow rate of new feedstock (OIL NEW ) or the flow rate of new potassium addition solution (K + S NEW ), is It is shown schematically. Each of the feedstock flow meter 16 and the potassium addition solution flow meter 22 are respectively coupled to a flow transmitter (FT). Each flow transmitter (FT), in turn, is coupled to a distributed control system 14 and transmits a signal (F m ) corresponding to the flow velocity sensed and measured by its respective flow meter. Each of the signals for the new flow rate set points for the feedstock and potassium spiked solution (F SP ) is then compared to the respective measured flow rate signal (F m ) generated by the flow meter.
Based on each comparison, each flow velocity setpoint signal (F SP ) -each measured flow velocity signal (F m ).
An error signal (e (t)) equal to is generated for each respective flow velocity. Then each error signal (e
Known in the art based on (t)),
Each DBP algorithm produces an output signal (c (t)) corresponding to the adjustments to be made to each flow valve 18 or 24 to achieve the flow rate set point. The output signal is then sent to the respective current to the air converter (I / P). Each of the currents to the air converter (I / P) is coupled to an oil flow valve 18 and a potassium addition solution flow valve 24, respectively, to regulate each respective valve. Thus, each of the currents to the air converter (I / P) produces a pressurized output corresponding to its respective PID output signal (c (t)), which in turn produces a PID output signal (c (t)). The respective valves are adjusted to achieve the flow rate set point. Therefore, each PID algorithm has an error signal (e
The output signal (c (t)) continues to be generated until (t)) is no longer present and thus the flow rate set point is reached.

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10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。S1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I2No.P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I2No.LAB
およびDBPLAB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10は累積合計手順を使用
し、この累積合計手順は、S3に示すように、現在のI2N
o.LABおよびDBPLAB値について現在の合計SH(i)および/
またはSL(i)を決定する。いずれかの測定された出力変
数(I2No.LABまたはDBPLAB)についてSH(i)≧hまたはS
L(i)≦−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(KI)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(KD)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(KONEW)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(FNEW
は、両者共、それぞれ、I2No.LABおよびDBPLABの実験室
で測定した値にのみに基づく。しかしながら、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、I2No.FILTERおよびDBP
FILTER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。次いで、S5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
値(KONEW)および目盛りのファクターについての値(F
NEW)各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。KONEWおよびFNEWについての値の
各々が範囲内である場合、それらは、S6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10は、S7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。
Referring to FIG. 7, at the end of each carbon black sample period, the system controller for updating the system intercept (KO) of the iodine number algorithm and / or the scale factor (F) of the DBP algorithm 10 A flow chart conceptually describing the procedure of is shown. As shown at S 1 , the system controller recalls from memory the I 2 No. P and DBP P calculated and stored during the sampling period.
If the system controller cannot properly recall the data (success), the algorithm will not be adjusted. Next, System Controller 10 Current I 2 No. LAB
And read the values for DBP LAB and compare them with the values in the acceptable range. If either value is out of range, its respective algorithm is not adjusted. The system controller 10 then uses the cumulative sum procedure, which is the current I 2 N, as shown at S 3.
o. Current sum SH (i) and / or for LAB and DBP LAB values
Or determine S L (i) . S H (i) ≧ h or S for any measured output variable (I 2 No. LAB or DBP LAB ).
If L (i) ≤-h, the system controller generates an alarm signal. If an alarm signal is generated,
The increase of the Kalman filter for the algorithm of iodine number (K I ) and / or the increase of the Kalman filter of DBP for the algorithm of DBP (K D ) depends on whether the alarm signal is generated for one or both output variables. Dependently, set equal to 1. Therefore, the new system intercept for the iodine number algorithm (KO NEW ) and / or the new scale factor for the DBP algorithm (F NEW )
Both are based solely on laboratory measured values for I 2 No. LAB and DBP LAB , respectively. However, if no alarm signal is generated, the system controller will use the new filtered analytical properties, I 2 No. FILTER and DBP.
The FILTER is determined and then the intercept constant (KO) and scale factor (F) of the system are adjusted to update the iodine value algorithm and the DBP algorithm, respectively, as shown at S 4 . Then, as shown in S 5 , the value for the intercept of the new system (KO NEW ) and the value for the factor of the scale (F
NEW ) Compare each value with the allowable range. If either value is out of range, it is not used to update the respective algorithm. If each of the values for KO NEW and F NEW are within range, they are, as shown in S 6 ,
Saved in memory. When the value is stored in memory, the system controller 10, as shown in S 7, then until the end of the sample period, clears the data of the inlet flag.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

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、 S1〜S12…工程1〜12。
FIG. 1 can use the control system of the present invention. 1 schematically shows an example of a furnace carbon black reactor. FIG. 2 schematically illustrates the hardware components of the process control system of the present invention. FIG. 3 is a flow chart conceptually showing the procedure of the process control system of the present invention for controlling the iodine value and / or DBP. FIG. 4 is a flow chart conceptually showing the procedure of the process control system of FIG. 2 when predicting the iodine value and DBP according to the present invention. FIG. 5 illustrates the distributed control system procedure of FIG. 2 for adjusting the feedstock flow rate and the potassium addition solution flow rate to achieve a target iodine number and a target DBP, respectively, in accordance with the present invention. It is a flowchart which shows typically. Figure 6 shows the target iodine value and the target DBP, respectively.
1 schematically illustrates the PID algorithm used in accordance with the present invention when adjusting the feedstock flow rate and the potassium addition solution flow rate to achieve FIG. 7 schematically illustrates the procedure of the system controller of FIG. 2 to adjust the iodine number algorithm and the DBP algorithm at the end of each carbon black sample period. 10 ... System controller, 12 ... Bath, 14 ... Distributed control system, 16 ... Oil flow meter, 18 ... Flow valve, 20 ... Feedstock line, 22 ... Potass solution flow meter, 24 ... Automatic adjustment can flow valve, 26 ... potassium additive solution line, S 1 to S 12 ... step 1-12.

フロントページの続き (72)発明者 メルビン シー.デニス アメリカ合衆国,テキサス 79065,パン パ,ピー.オー.ボックス 5001,3 マ イルズ ウェスト ハイウェイ 60,パン パ アール アンド デー,キャボット コーポレーション (72)発明者 デビッド ジェー.カウル アメリカ合衆国,テキサス 79065,パン パ,ピー.オー.ボックス 5001,3 マ イルズ ウェスト ハイウェイ 60,パン パ アール アンド デー,キャボット コーポレーション (72)発明者 ジェイムズ エル.ライス アメリカ合衆国,ジョージア 30328,ア トランタ,ピーチツリー ダンウッディロ ード 6600,エイバシィ ロー,ビルディ ング 300,スート 500,キャボット コ ーポレーション (72)発明者 トーマス エル.ウェーバー アメリカ合衆国,マサチューセッツ 01821,ビレリカ,コンコード ロード 157,ビレリカ テクニカル センター, キャボット コーポレーションContinuation of front page (72) Inventor Melvin Sea. Dennis USA, Texas 79065, Pampa, Pee. Oh. Box 5001, 3 Miles West Highway 60, Pampare and Day, Cabot Corporation (72) Inventor David J. Cowl USA, Texas 79065, Pampa, Pee. Oh. Box 5001, 3 Miles West Highway 60, Pampar & Day, Cabot Corporation (72) Inventor James L. Rice USA, Georgia 30328, Atlanta, Peachtree Dunwoody Road 6600, Aviation Law, Building 300, Suit 500, Cabot Corporation (72) Inventor Thomas El. Weber USA, Massachusetts 01821, Billerica, Concord Road 157, Billerica Technical Center, Cabot Corporation

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項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。
1. The following steps: measuring at least one input variable utilized in the production of carbon black, at intervals, while the carbon black reactor is operating, and using at least one algorithm. And predicting at least one carbon black output variable at spaced-apart predicted intervals based on the at least one input variable measured during the spaced-apart intervals; An average value of at least one predicted output is determined over the averaging interval and at spaced intervals during which the average value of the at least one predicted output variable and the reactor are operating. Adjusting the at least one input variable according to an adjustment algorithm using the difference between the target value of the at least one output variable, Achieving a target value for its output variable to obtain a substantially constant amount of carbon black, comprising controlling carbon black production in a carbon black reactor.
【請求項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、請求項第1項記載のカーボンブラックの生成
を制御する方法。
2. The following steps further comprising: sampling carbon black produced during the operation of the carbon black reactor at spaced sampling intervals, and Measuring the at least one output variable predicted by the algorithm from a sample of carbon black and adjusting the at least one algorithm based on the measured value of the at least one output variable to obtain the at least one output A method for controlling the production of carbon black according to claim 1, comprising the more accurate prediction of variables.
【請求項3】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、請求項2に記載のカーボンブラックの生成を
制御する方法。
3. The method further comprising the step of: monitoring the measured value of the output variable of the at least one carbon black to detect an undesired shift in the average of the at least one output variable. 2. A method for controlling the production of carbon black according to 2.
【請求項4】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。
4. A component: a metering means for measuring at least one input variable utilized in the production of carbon black at spaced intervals during operation of the carbon black reactor, coupled to said metering means. Calculating means for predicting at least one output variable of carbon black at spaced intervals according to at least one algorithm using said at least one input variable measured during said spaced intervals; The calculating means further determines an average value of the at least one predicted output variable at spaced average intervals, and is coupled to the calculating means for calculating the at least one predicted output variable. The difference between the mean value and the target value of the at least one output variable is used to A carbon black reactor comprising: adjusting means for adjusting the at least one input variable at spaced intervals to obtain a substantially constant amount of carbon black according to an adjustment algorithm for achieving a desired value of the force variable. For controlling the production of carbon black in.
【請求項5】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、請求項4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。
5. Further constituents: carbon black produced during operation of the carbon black reactor is sampled at spaced intervals,
Sampling means thus enabling the at least one output variable to be measured from a sample of carbon black, wherein the calculating means is responsive to the measured value of the at least one output variable in response to the at least one output variable. 5. An apparatus for controlling carbon black production in a carbon black reactor according to claim 4, comprising adjusting said at least one algorithm by utilizing said measurement of a variable to more accurately predict said output variable. .
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