JPH10296075A - Temperature control device and method for batch type reactor, and recording medium having control program recorded - Google Patents

Temperature control device and method for batch type reactor, and recording medium having control program recorded

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JPH10296075A
JPH10296075A JP10594997A JP10594997A JPH10296075A JP H10296075 A JPH10296075 A JP H10296075A JP 10594997 A JP10594997 A JP 10594997A JP 10594997 A JP10594997 A JP 10594997A JP H10296075 A JPH10296075 A JP H10296075A
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JP
Japan
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temperature
reactor
reaction
heat
heat medium
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Pending
Application number
JP10594997A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaji Sasaki
正次 佐々木
Masanori Komatsu
正典 小松
Yozo Miyawaki
洋三 宮脇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lion Corp
Original Assignee
Lion Corp
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Publication date
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  • Polymerisation Methods In General (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a reaction product of a desired quality by providing a supply temperature control means for controlling the temperature of a heat medium and control the internal temperature of a reactor by a simple method extremely accurately within a specified temperature range below a boiling point. SOLUTION: A polymerization tank 1 has a cooling water supply system for supplying a cooling water controlled to a specified temperature to a cooling jacket 5. The cooling water supply system is equipped with piping 6 for circulating the cooling water which has a temperature sensor 17 for detecting the temperature of the cooling water to be supplied into the cooling jacket 5. In addition, the cooling water piping 12 has a control valve 18 for adjusting a flow rate. An electronic control unit ECU 23 regulates the opening of the control valve 18 and thereby, controls the temperature of the cooling water to be supplied thought the piping 6 for circulating the cooling water so that the temperature of the temperature sensor 17 fitted to the piping 6 changes according to the change over time characteristics of a cooling water supply temperature.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は原料を反応器内に供給し
ながら反応を行わせるようになった反応器の温度制御に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to temperature control of a reactor in which a reaction is carried out while supplying raw materials into the reactor.

【0002】[0002]

【従来技術】従来から原料を反応器に供給しながら反応
を行わせ、反応が完了すると、所望の反応生成物を反応
器からとり出すようにしたバッチ式反応器は公知であ
る。所望の品質の反応生成物を得るためにおよび、効率
良く反応を行わせるために、反応器内の温度は重要な要
素となる。特に上記のような原料を供給しながら反応を
行わせるバッチ式反応器を外部からの熱交換によって温
度制御する場合には、内容物の量が変化することによっ
て、反応条件、伝熱条件、熱容量等が変化するために所
望の温度を達成するのが技術的に極めて困難となる。こ
のような観点から、反応器内の温度を反応物の沸点付近
に制御するいわゆる沸点制御を行うことが一般に行われ
る。この理由は、沸点を挟んでの温度変化では気化熱の
授受が必要となるため、沸点制御を行うと温度的に安定
するという利点があるからである。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a batch reactor in which a reaction is carried out while supplying raw materials to a reactor, and when the reaction is completed, a desired reaction product is taken out of the reactor. The temperature in the reactor is an important factor in order to obtain a reaction product of a desired quality and to carry out the reaction efficiently. In particular, when the temperature of a batch-type reactor in which a reaction is performed while supplying the above-described raw materials is controlled by heat exchange from the outside, the reaction conditions, heat transfer conditions, and heat capacity are changed by changing the amount of the contents. It is technically very difficult to achieve the desired temperature due to changes in the temperature. From such a viewpoint, it is common practice to perform so-called boiling point control for controlling the temperature in the reactor to around the boiling point of the reactant. The reason for this is that the change in temperature across the boiling point requires the transfer of heat of vaporization, so that the boiling point control has the advantage of stabilizing the temperature.

【0003】このような沸点制御の例としては、たとえ
ば、特開平8−157505に記載されるものがある。
An example of such a boiling point control is described in, for example, JP-A-8-157505.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、反応生成物の
物性、性状、たとえば、分子量等は、反応温度に依存す
る。したがって、沸点制御では温度制御が容易であると
いう利点はあるが、生成物の物性が一義的に定まること
になり、反応生成物の物性あるいは品質の面で選択性が
ないという不利がある。したがって、特定範囲の分子量
等の物性の反応物を生成する必要がある場合には、沸点
制御によっては達成できないという問題がある。しか
し、反応生成物の特定の品質あるいは物性を確保する必
要がある場合には、温度条件を沸点以下の特定の温度範
囲に設定せざるを得ない。しかし、沸点以下の温度に正
確に制御することは、上記したように原料を供給しなが
ら反応を行わせるバッチ式反応器の場合には、反応条
件、伝熱条件、熱容量等が変化するために技術的な困難
を伴う。
However, the physical properties and properties of the reaction product, such as the molecular weight, depend on the reaction temperature. Therefore, the boiling point control has the advantage that temperature control is easy, but the physical properties of the product are uniquely determined, and there is a disadvantage that there is no selectivity in the physical properties or quality of the reaction product. Therefore, when it is necessary to generate a reactant having physical properties such as a specific range of molecular weight, there is a problem that it cannot be achieved by controlling the boiling point. However, when it is necessary to ensure specific quality or physical properties of the reaction product, the temperature condition must be set to a specific temperature range below the boiling point. However, to accurately control the temperature to the boiling point or lower, in the case of a batch reactor in which the reaction is performed while supplying the raw materials as described above, the reaction conditions, heat transfer conditions, heat capacity, and the like change. With technical difficulties.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は上記事情に鑑み
て構成されたもので、原料を供給しながら反応を行わせ
るようになったバッチ式反応器の温度制御において、比
較的簡単な方法でしかも極めて正確に反応器内の温度を
沸点以下の所定の温度範囲に制御することによって所望
の品質の反応生成物を得ることを目的とするものであ
る。本発明は、上記目的を達成するために、以下のよう
に特定される。すなわち、本発明の1つの特徴によれ
ば、原料供給を行いながら反応熱を伴う反応を行わせる
ようになったバッチ式反応器において、反応器内の温度
が目標温度となるように制御するバッチ式反応器の温度
制御装置であって、反応器内の温度を前記目標温度とす
るために必要な反応器の内部と外部との間の熱交換量を
時々刻々求める熱交換量算出手段と、該熱交換量算出手
段により算出された前記熱交換量を達成するように反応
器の外部に前記熱媒体をほぼ定量的に供給する熱媒体供
給手段と、前記熱交換量を達成するために好適の前記熱
媒体の供給温度を設定する供給温度設定手段と、前記熱
媒体の供給温度を達成するように前記熱媒体の温度を制
御する供給温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a relatively simple method for controlling the temperature of a batch reactor in which a reaction is performed while supplying raw materials. In addition, the object of the present invention is to obtain a reaction product of a desired quality by controlling the temperature in the reactor within a predetermined temperature range below the boiling point very accurately. The present invention is specified as follows to achieve the above object. That is, according to one feature of the present invention, in a batch reactor in which a reaction accompanied by heat of reaction is performed while supplying a raw material, a batch control in which the temperature in the reactor is controlled to a target temperature is provided. A temperature control device for a reaction type reactor, wherein a heat exchange amount calculating means for instantaneously obtaining a heat exchange amount between the inside and the outside of the reactor necessary for setting the temperature in the reactor to the target temperature, Heat medium supply means for supplying the heat medium to the outside of the reactor almost quantitatively so as to achieve the heat exchange amount calculated by the heat exchange amount calculation means, and suitable for achieving the heat exchange amount A supply temperature setting means for setting the supply temperature of the heat medium, and a supply temperature control means for controlling the temperature of the heat medium so as to achieve the supply temperature of the heat medium.

【0006】好ましい態様では、前記供給温度制御手段
は、異なる温度の熱媒体の混合比を制御することによっ
て熱媒体の供給温度を制御するようになっている。ま
た、好ましくは前記熱媒体として水が使用される。ま
た、本発明は、前記反応器内で行われる反応がスチレン
重合反応である場合において好適に適用することがで
き、その場合には、前記目標温度が40〜80℃に設定
することによって所望の品質の反応生成物を得ることが
できる。本発明はスチレンモノマーの重合反応に好適で
あるが、これに限られるものではなく、本発明を有効に
適用して重合反応を生じさせることができるモノマーと
しては、α−メチルスチレン、P−ヒドロキスチレン等
のスチレン系モノマー、(メタ)アクリル酸、(メタ)
アクリル酸メチル、(メタ)アクリル端エチル、(メ
タ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸−2−エチ
ルヘキシル等のアクリル系モノマー、酢酸ビニール、ビ
ニルとるエン等のビニル系モノマー、イソプレン、ブタ
ジエン等のオレフィン系モノマー等がある。
In a preferred aspect, the supply temperature control means controls a supply temperature of the heat medium by controlling a mixing ratio of heat mediums having different temperatures. Preferably, water is used as the heat medium. Further, the present invention can be suitably applied when the reaction performed in the reactor is a styrene polymerization reaction, in which case, the desired temperature is set by setting the target temperature to 40 to 80 ° C. A high quality reaction product can be obtained. The present invention is suitable for, but not limited to, the polymerization reaction of a styrene monomer. Monomers that can effectively apply the present invention to cause a polymerization reaction include α-methylstyrene and P-hydroxy. Styrene monomers such as styrene, (meth) acrylic acid, (meth)
Acrylic monomers such as methyl acrylate, ethyl (meth) acrylic terminal, butyl (meth) acrylate, and 2-ethylhexyl (meth) acrylate; vinyl monomers such as vinyl acetate and vinyl ene; isoprene and butadiene; There are olefin monomers and the like.

【0007】また、本発明の別の特徴によれば、原料供
給を行いながら反応熱を伴う反応を行わせるようになっ
たバッチ式反応器において、反応器内の温度が目標温度
となるように制御するバッチ式反応器の温度制御装置で
あって、反応器内の反応速度、物質収支、熱収支に基づ
いて、反応器内の温度を前記目標温度とするために必要
な反応器の内部と外部との間の熱交換量を時々刻々求め
る熱交換量算出手段と、該熱交換量算出手段により算出
された前記熱交換量を達成するように反応器の外部に前
記熱媒体をほぼ定量的に供給する熱媒体供給手段と、前
記熱交換量を達成するために好適の前記熱媒体の供給温
度を設定する供給温度設定手段と、前記設定された熱媒
体供給温度の反応中の時間変化特性を求める特性演算手
段と、前記記憶された熱媒体の供給温度の時間変化特性
にしたがって熱媒体の供給温度が変化するように熱媒体
の供給温度を制御する供給温度制御手段とを備えたこと
を特徴とするバッチ式反応器の温度制御装置が提供され
る。
According to another feature of the present invention, in a batch reactor in which a reaction involving heat of reaction is carried out while supplying a raw material, the temperature in the reactor is set to a target temperature. A temperature controller for a batch-type reactor to be controlled, comprising: a reaction rate in the reactor, a material balance, and a heat balance, based on the inside of the reactor necessary to set the temperature in the reactor to the target temperature. Heat exchange amount calculation means for obtaining the heat exchange amount between the outside and the moment, and the heat medium outside the reactor so as to achieve the heat exchange amount calculated by the heat exchange amount calculation means. Heating medium supply means for supplying the heat medium supply temperature, supply temperature setting means for setting the supply temperature of the heat medium suitable for achieving the heat exchange amount, and a time change characteristic during the reaction of the set heat medium supply temperature Characteristic calculation means for determining Temperature control means for controlling the supply temperature of the heating medium so that the supply temperature of the heating medium changes according to the time-dependent characteristics of the supply temperature of the heating medium. An apparatus is provided.

【0008】さらに本発明の特徴によれば、原料供給を
行いながら反応熱を伴う反応を行わせるようになったバ
ッチ式反応器において、反応器内の温度が目標温度とな
るように制御するバッチ式反応器の温度制御方法であっ
て、反応器内の反応速度、物質収支、熱収支に基づいて
反応器内の温度を前記目標温度とするために必要な反応
器の内部と外部との間の熱交換量の時間変化特性を求
め、算出された前記熱交換量の時間変化特性を達成する
ように反応器の外部に前記熱媒体をほぼ定量的に供給す
るとした場合の前記熱交換量を達成するために好適の前
記熱媒体の供給温度の時間変化特性を求め、前記記憶さ
れた熱媒体の供給温度の時間変化特性にしたがって熱媒
体の供給温度が変化するように熱媒体の供給温度を制御
する手順とを備えたことを特徴とするバッチ式反応器の
温度制御方法が提供される。
[0008] According to a further feature of the present invention, in a batch reactor in which a reaction involving heat of reaction is carried out while supplying a raw material, a batch is controlled so that the temperature in the reactor becomes a target temperature. A method for controlling the temperature of a reactor, comprising: a reaction between an inside and an outside of a reactor necessary for setting a temperature in the reactor to the target temperature based on a reaction rate, a material balance, and a heat balance in the reactor. The time change characteristic of the heat exchange amount is obtained, and the heat exchange amount when the heat medium is supplied almost quantitatively to the outside of the reactor so as to achieve the calculated time change characteristic of the heat exchange amount is calculated. A time-dependent characteristic of the supply temperature of the heat medium that is preferable to achieve is obtained, and the supply temperature of the heat medium is changed so that the supply temperature of the heat medium varies according to the stored time-dependent characteristic of the supply temperature of the heat medium. With controlling procedure Temperature control method of a batch reactor, wherein the door is provided.

【0009】本発明にかかるバッチ式反応器の温度制御
方法は、コンピュータを使用して上記温度制御手順をプ
ログラムに組み込み、このプログラムをコンピュータに
インストールすることによって実行することができる。
したがって、本発明のさらに別の特徴によれば、原料供
給を行いながら反応熱を伴う反応を行わせるようになっ
たバッチ式反応器の温度制御プログラムを記録した記録
媒体であって、反応中の反応器内の目標温度を入力し、
反応器内に導入される原料の供給条件を入力し、反応器
内で生じる反応の反応条件を入力し、反応器内の温度を
前記目標温度とするために反応器の内部と外部との間で
必要な熱交換量を演算し、算出された前記熱交換量を達
成するように反応器の外部に前記熱媒体をほぼ定量的に
供給するとした場合の前記熱交換量を達成するために好
適の前記熱媒体の供給温度を演算し、該演算した熱媒体
供給温度を達成する温度制御信号を出力することを特徴
する温度制御プログラムを記録した記録媒体が提供され
る。
The method for controlling the temperature of a batch reactor according to the present invention can be executed by incorporating the temperature control procedure into a program using a computer and installing the program in the computer.
Therefore, according to still another feature of the present invention, there is provided a recording medium recording a temperature control program of a batch-type reactor adapted to cause a reaction involving reaction heat while supplying a raw material, Enter the target temperature in the reactor,
Input the supply conditions of the raw materials to be introduced into the reactor, input the reaction conditions of the reaction occurring in the reactor, and set the temperature between the inside and the outside of the reactor to set the temperature in the reactor to the target temperature. It is preferable to calculate the required heat exchange amount at, and to achieve the heat exchange amount when the heat medium is supplied almost quantitatively to the outside of the reactor so as to achieve the calculated heat exchange amount. A recording medium storing a temperature control program for calculating a supply temperature of the heat medium and outputting a temperature control signal for achieving the calculated heat medium supply temperature.

【0010】さらに、別の観点では、プログラムを異な
る内容で構成することもでき、この場合には、原料供給
を行いながら反応熱を伴う反応を行わせるようになった
バッチ式反応器の温度制御プログラムを記録した記録媒
体であって、反応中の反応器内の目標温度を入力し、反
応器内に導入される原料の供給速度を入力し、反応器内
で生じる反応の反応条件を入力し、時々刻々変化する反
応器内における物質収支を演算し、時々刻々変化する反
応器内における熱収支を演算し、時々刻々変化する反応
器内の温度を前記目標温度とするために反応器の内部と
外部との間で必要な熱交換量を演算し、算出された前記
熱交換量を達成するように反応器の外部に前記熱媒体を
ほぼ定量的に供給するとした場合の前記熱交換量を達成
するために好適の前記熱媒体の供給温度を演算し、前記
供給温度の演算結果をそれぞれ記憶することによって前
記熱媒体の供給温度の時間変化特性を求め、反応中の熱
媒体の供給温度が前記時間変化特性にしたがって変化す
るように熱媒体の供給温度制御信号を出力することを特
徴する温度制御プログラムを記録した記録媒体が提供さ
れる。
Further, from another viewpoint, the program can be configured with different contents. In this case, the temperature control of the batch-type reactor is designed so that the reaction accompanied by the heat of reaction is performed while the raw material is supplied. A recording medium on which a program is recorded, wherein a target temperature in the reactor during the reaction is inputted, a feed rate of the raw material introduced into the reactor is inputted, and a reaction condition of the reaction occurring in the reactor is inputted. Calculate the material balance in the reactor that changes every moment, calculate the heat balance in the reactor that change every moment, and set the temperature inside the reactor that changes every moment to the target temperature to obtain the target temperature. Calculate the required amount of heat exchange between the outside and the outside, the amount of heat exchange when the heat medium is supplied almost quantitatively to the outside of the reactor so as to achieve the calculated amount of heat exchange. Suitable to achieve The supply temperature of the heat medium is calculated, and the time-dependent change characteristic of the supply temperature of the heat medium is obtained by storing the calculation results of the supply temperature, and the supply temperature of the heat medium during the reaction is calculated according to the time change characteristic. A recording medium recording a temperature control program characterized by outputting a supply temperature control signal of a heat medium so as to change is provided.

【0011】この場合、好ましくは、前記反応条件が少
なくとも反応速度及び反応熱が含まれる。
In this case, preferably, the reaction conditions include at least a reaction rate and a reaction heat.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の実施にあたって、反応器
の温度は熱媒体、好ましくは、水によって目標温度は付
近に予め制御される。この場合、そして、反応器内に所
定の供給速度で原料が供給されて反応が開始される。発
熱反応の場合には反応において反応熱が発生するが、こ
の反応熱は反応器の外側に供給される熱媒体との熱交換
によって反応器の壁面を介して熱伝導によって除去され
る。この除去すべき熱量は、反応熱、原料の供給速度、
反応速度、反応温度等から反応器内の物質収支、熱収支
を演算することによって算出される。この場合、本発明
が適用されるバッチ式反応器において、原料を供給しつ
つ行われるので、反応条件、伝熱条件、熱容量等が時々
刻々変化するという事情がある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the practice of the present invention, the temperature of a reactor is controlled in advance by a heating medium, preferably water, so that a target temperature is near. In this case, the raw material is supplied into the reactor at a predetermined supply rate, and the reaction is started. In the case of an exothermic reaction, heat of reaction is generated in the reaction, and the heat of reaction is removed by heat conduction through a wall surface of the reactor by heat exchange with a heat medium supplied to the outside of the reactor. The amount of heat to be removed depends on the heat of reaction, the feed rate of the raw material,
It is calculated by calculating the material balance and heat balance in the reactor from the reaction speed, reaction temperature and the like. In this case, in the batch type reactor to which the present invention is applied, since the reaction is performed while supplying the raw materials, the reaction conditions, the heat transfer conditions, the heat capacity, and the like change every moment.

【0013】したがって、反応器の内部温度を一定に制
御するための条件すなわち、反応器の内部と外部との間
の熱交換量も時々刻々変化する。本発明では、この熱交
換量を逐次的に算出し、この熱交換量を反応器外部に供
給される熱媒体によって達成することによって反応器内
の温度を沸点以下の所定温度に制御し、これによって所
望品質の反応生成物を製造するものである。このため
に、本発明の特徴は、熱媒体の供給量を一定にし、熱媒
体の供給温度のみを制御して、上記の反応器内部との熱
交換を行うようにしたものである。すなわち、本発明
は、反応器外部に供給する熱媒体の温度条件だけを制御
して反応器内の温度を目標温度に制御するようにしたこ
とを特徴とするもので、これによって、制御変数が1つ
となるため反応器温度を沸点以下の所定温度に容易にか
つ安定的に行うことができるようになったものである。
Therefore, the condition for controlling the internal temperature of the reactor to be constant, that is, the amount of heat exchange between the inside and the outside of the reactor changes every moment. In the present invention, the amount of heat exchange is sequentially calculated, and the amount of heat exchange is achieved by a heat medium supplied to the outside of the reactor to control the temperature in the reactor to a predetermined temperature equal to or lower than the boiling point. Thus, a reaction product of desired quality is produced. For this reason, the feature of the present invention is that the heat exchange with the inside of the reactor is performed by keeping the supply amount of the heat medium constant and controlling only the supply temperature of the heat medium. That is, the present invention is characterized in that the temperature inside the reactor is controlled to the target temperature by controlling only the temperature conditions of the heating medium supplied to the outside of the reactor, whereby the control variable is controlled. Since one reactor is used, the temperature of the reactor can be easily and stably adjusted to a predetermined temperature equal to or lower than the boiling point.

【0014】この場合、反応を行いながらその都度、上
記熱交換量を演算し、これに対応する熱媒体の供給温度
を演算し、これに基づいて熱媒体の供給温度を制御しな
がら熱媒体を反応器外面に供給すればよい。しかし、こ
の方法は、反応中にその都度演算を行わなければならな
いという不便がある。別の方法として、原料供給量を決
定することによって、原料の投入開始または反応開始か
ら原料投入終了あるいは反応の終了にわたる熱交換量の
時間変化特性は、予め演算することができるので、この
時間変化特性を演算によって求めておき、この時間変化
特性に対応した熱媒体の供給温度の時間温度特性を予め
演算して記憶しておき、この特性となるように、熱媒体
の供給を制御するようにしてもよい。したがって本発明
によれば、熱媒体の供給温度だけを管理することによっ
て反応器の温度制御を達成することができるので、反応
器内部の温度測定結果に基づいて熱媒体の供給を制御す
る必要がないという点においても、従来のものと比較し
て制御が容易になる。
In this case, each time the reaction is carried out, the heat exchange amount is calculated, the supply temperature of the heat medium corresponding thereto is calculated, and based on this, the heat medium is controlled while controlling the supply temperature of the heat medium. It may be supplied to the outer surface of the reactor. However, this method has an inconvenience that a calculation must be performed each time during the reaction. As another method, by determining the raw material supply amount, the time change characteristic of the heat exchange amount from the start of the raw material introduction or the start of the reaction to the end of the raw material introduction or the end of the reaction can be calculated in advance. The characteristics are obtained by calculation, the time-temperature characteristics of the supply temperature of the heat medium corresponding to the time-change characteristics are calculated and stored in advance, and the supply of the heat medium is controlled so as to obtain the characteristics. You may. Therefore, according to the present invention, since the temperature control of the reactor can be achieved by managing only the supply temperature of the heating medium, it is necessary to control the supply of the heating medium based on the temperature measurement result inside the reactor. Also in that there is no control, control becomes easier as compared with the conventional one.

【0015】[0015]

【実施例】本発明の実施例につき図面を参照しつつ説明
する。図1を参照すると、本発明をスチレン系のポリマ
ーを重合する重合反応に使用した場合の重合システムの
ブロックチャートが示されている。本例のシステムは、
スチレンモノマーを供給して重合反応を生じさせポリス
チレンを製造するための反応器すなわち重合槽を備えて
いる。重合槽1には、重合槽の天井壁から原料混合物内
に回転軸2が垂下するように取り付けられ、この回転軸
2から直角に延びる攪拌翼3を備えた攪拌機4が設けら
れている。本例の重合槽内の温度は反応中を通じて目標
温度として65℃を維持するように制御する。この目的
のために、重合槽の外部には、該重合槽の熱影響部を覆
う範囲で冷却ジャケット5が設けられている。この冷却
ジャケット5内には、熱媒体としての冷却水が循環し
て、重合槽の壁部を介して内部の原料混合物との熱交換
を行うようになっている。本例の重合槽には、この所定
温度に制御された冷却水を冷却ジャケットに供給するた
めに冷却水供給システムが設けられる。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, there is shown a block diagram of a polymerization system when the present invention is used in a polymerization reaction for polymerizing a styrenic polymer. The system in this example is
A reactor, that is, a polymerization tank for supplying a styrene monomer to cause a polymerization reaction to produce polystyrene is provided. In the polymerization tank 1, a rotating shaft 2 is attached so as to hang down from the ceiling wall of the polymerization tank into the raw material mixture, and a stirrer 4 having a stirring blade 3 extending perpendicularly from the rotating shaft 2 is provided. The temperature in the polymerization tank of this example is controlled so as to maintain a target temperature of 65 ° C. throughout the reaction. For this purpose, a cooling jacket 5 is provided outside the polymerization tank so as to cover the heat affected zone of the polymerization tank. Cooling water as a heat medium circulates in the cooling jacket 5 and exchanges heat with the raw material mixture inside through the wall of the polymerization tank. The polymerization tank of this example is provided with a cooling water supply system for supplying the cooling water controlled to the predetermined temperature to the cooling jacket.

【0016】この重合槽1の冷却ジャケット5に対して
所定の供給温度に設定された冷却水を循環させるため
に、冷却水供給システムには、冷却水循環配管6が設け
られるとともに、この循環を行うための冷却水循環ポン
プ7が設置される。また、本例の冷却水供給システムで
は、冷却水の循環系は、2つの異なる温度で冷却水を貯
留するために温水槽8と冷水槽9とが設けられる。温水
槽8には、約70℃の温水が貯留され、冷水槽9には約
10℃の冷水が貯留されるようになっている。温水槽8
からの温水供給配管10には、温水供給ポンプ11、冷
水槽9からの冷水供給配管12には冷水供給ポンプ13
がそれぞれ設けられる。さらに、本例の装置には、冷却
水と熱交換を行うための冷却器14が設けられ、この冷
却器14への再冷水配管15には、この冷却器14に対
して冷水を循環させるための冷水循環ポンプ16が設け
られる。そして、冷却水循環配管6には、冷却ジャケッ
ト5内に供給される冷却水温度を検出する温度センサ1
7が設けられるとともに冷水配管12には、流量を調整
することができるコントロール弁18が設けられる。さ
らに冷却水循環配管6には、冷却水戻り配管19が接続
されており、コントロール弁18を介して冷却水循環配
管6内に流入した分だけ、冷却ジャケット5を流通して
熱交換をしてきた冷却水循環配管6からの冷却水を冷却
水槽9に戻すようになっている。
In order to circulate the cooling water set at a predetermined supply temperature to the cooling jacket 5 of the polymerization tank 1, the cooling water supply system is provided with a cooling water circulation pipe 6 and circulates the cooling water. Cooling water circulation pump 7 is installed. In the cooling water supply system of the present example, the cooling water circulation system includes a hot water tank 8 and a cold water tank 9 for storing the cooling water at two different temperatures. The hot water tank 8 stores hot water of about 70 ° C., and the cold water tank 9 stores cold water of about 10 ° C. Hot water tank 8
A hot water supply pump 11 is connected to a hot water supply pipe 10 from the tank, and a cold water supply pump 13 is connected to a cold water supply pipe 12 from the cold water tank 9.
Are respectively provided. Further, the apparatus of this example is provided with a cooler 14 for performing heat exchange with cooling water, and a re-cooling water pipe 15 to the cooler 14 is used to circulate cold water to the cooler 14. Is provided. The cooling water circulation pipe 6 has a temperature sensor 1 for detecting the temperature of the cooling water supplied into the cooling jacket 5.
7 is provided, and a control valve 18 capable of adjusting the flow rate is provided in the cold water pipe 12. Further, a cooling water return pipe 19 is connected to the cooling water circulation pipe 6, and the cooling water circulating through the cooling jacket 5 and exchanging heat by the amount flowing into the cooling water circulation pipe 6 via the control valve 18. The cooling water from the pipe 6 is returned to the cooling water tank 9.

【0017】この冷却水戻り配管19には、三方弁20
が設けられており、配管20を通じて冷却水循環配管6
からの冷却水を温水槽8にも戻すことができるようにな
っている。また、温水供給配管は別の三方弁22を介し
て冷水配管12に接続されておりこれによって、冷却水
循環配管6に対する温水または冷水の供給を選択できる
ようになっている。温度センサ17の検出値は、好まし
くはコンピュータを用いて構成される電子制御ユニット
(ECU)23に入力されるようになっており、ECU
は、この検出値に基づいてコントロール弁18に対して
所定の開度となるように命令信号を出力するようになっ
ている。
The cooling water return pipe 19 has a three-way valve 20
The cooling water circulation pipe 6 is provided through a pipe 20.
Can be returned to the hot water tank 8. Further, the hot water supply pipe is connected to the cold water pipe 12 via another three-way valve 22, so that the supply of hot water or cold water to the cooling water circulation pipe 6 can be selected. The detection value of the temperature sensor 17 is input to an electronic control unit (ECU) 23 which is preferably configured using a computer.
Outputs a command signal to the control valve 18 based on the detected value so that the control valve 18 has a predetermined opening degree.

【0018】ECU23には、予め設定される重合槽1
内の目標反応温度(本例では65℃)、原料(本例では
スチレンモノマー)の供給速度(本例では300kg/hr
)、重合槽1の総括伝熱係数U、本例では300(Kca
l/m2hr ℃)等の反応条件等の情報及び、冷却水の冷却
ジャケット5への供給温度を検出する温度センサ17、
重合槽1内の温度を検出する温度センサ24、冷却ジャ
ケット5からの出口の冷却水温度を検出する温度センサ
25等の運転中の情報等が入力されるようになってお
り、ECU23の内部では、所定の演算プログラムにし
たがって、重合槽1内の物質収支、熱収支、交換熱量等
が演算されて、冷却ジャケット5に供給されるべき冷却
水供給温度が計算される。本例においては、反応の開始
から反応の終了にわたって冷却水供給温度の時間変化特
性がプログラムによって演算されている。本例の制御に
おいてはECU23は、この冷却水供給温度の時間変化
特性にしたがって、冷却水循環配管6に取り付けられた
温度センサ17の温度が変化するように、コントロール
弁18の開度を調整して冷却水循環配管6を通じて供給
される冷却水の温度を制御するようになっている。
The ECU 23 has a preset polymerization tank 1.
Target reaction temperature (65 ° C. in this example) and feed rate of raw material (styrene monomer in this example) (300 kg / hr in this example)
), The overall heat transfer coefficient U of the polymerization tank 1, 300 in this example (Kca
l / m 2 hr ℃) and temperature sensor 17, which detects the supply temperature of cooling water to the cooling jacket 5.
During operation, information such as a temperature sensor 24 for detecting the temperature in the polymerization tank 1 and a temperature sensor 25 for detecting the temperature of the cooling water at the outlet from the cooling jacket 5 is input. In accordance with a predetermined calculation program, the material balance, heat balance, heat exchange amount, and the like in the polymerization tank 1 are calculated, and the cooling water supply temperature to be supplied to the cooling jacket 5 is calculated. In this example, the time change characteristic of the cooling water supply temperature is calculated by the program from the start of the reaction to the end of the reaction. In the control of this embodiment, the ECU 23 adjusts the opening of the control valve 18 so that the temperature of the temperature sensor 17 attached to the cooling water circulation pipe 6 changes according to the time change characteristic of the cooling water supply temperature. The temperature of the cooling water supplied through the cooling water circulation pipe 6 is controlled.

【0019】上記したように冷却水循環配管6を循環す
る量は、冷却水循環ポンプ7の吐出能力によってさだま
るもので一定である(本例では、7.5m3 /hr)。以
下、図2を参照して本発明の1実施例にかかる温度制御
の例について説明する。本例のスチレン重合操作におい
て使用される重合槽1は、5.0KLであり、重合に先
立って、有機溶媒及び触媒が重合槽1内に投入される。
本例では、有機溶媒として、1、2−ジクロロエタン1
500kg、触媒として四塩化スズ1.5kgが投入され、
さらに、水400gが添加されて30分攪拌される。つ
ぎに、ECU23が起動され、まず、所定の条件を読み
込む(ステップS1)。この条件には原料供給量、反応
速度、総括伝熱係数、目標温度等が含まれる。そして、
ECU23はコントロール弁18に制御信号を出力する
とともに冷却水循環ポンプを起動して、冷却ジャケット
5に冷却水を循環させる。これによって冷却水循環配管
6を介して冷却水が冷却ジャケット5に供給される(ス
テップS2)。このとき三方弁22は、温水槽8からの
温水(70℃)からのみを通すように制御されている。
これによって冷却水循環配管6には、温水槽8からの温
水のみが通されて冷却ジャケット5に導入される。これ
によって、重合槽1の内部温度は急速に上昇する。EC
U23は、重合槽1内の温度を検出する温度センサ24
の出力に基づいて重合槽1内の温度が所定温度(65
℃)に到達したかどうかを判断し(ステップS3)、所
定温度に到達した場合には、原料の供給の所定速度(3
00kg/hr )で供給を開始する(ステップS4)。つぎ
に、ECU23は、ステップS1で読み込んだ各種の情
報から、反応中において時々刻々変化する交換熱量、し
たがって、冷却水供給量を一定とした場合における、冷
却水の供給温度を算出しこの供給温度を達成すべく、コ
ントロール弁18の開度を制御する制御信号を出力する
(ステップS5、ステップS6及びステップS7)。
As described above, the amount of water circulating through the cooling water circulation pipe 6 depends on the discharge capacity of the cooling water circulation pump 7 and is constant (7.5 m 3 / hr in this example). Hereinafter, an example of temperature control according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The polymerization tank 1 used in the styrene polymerization operation of this example is 5.0 KL, and an organic solvent and a catalyst are charged into the polymerization tank 1 prior to polymerization.
In this example, 1,2-dichloroethane 1 was used as the organic solvent.
500 kg, 1.5 kg of tin tetrachloride as a catalyst are charged,
Further, 400 g of water is added and stirred for 30 minutes. Next, the ECU 23 is started, and first, a predetermined condition is read (step S1). These conditions include the raw material supply amount, reaction rate, overall heat transfer coefficient, target temperature, and the like. And
The ECU 23 outputs a control signal to the control valve 18 and activates the cooling water circulation pump to circulate the cooling water through the cooling jacket 5. Thereby, the cooling water is supplied to the cooling jacket 5 through the cooling water circulation pipe 6 (Step S2). At this time, the three-way valve 22 is controlled so as to pass only hot water (70 ° C.) from the hot water tank 8.
As a result, only the hot water from the hot water tank 8 passes through the cooling water circulation pipe 6 and is introduced into the cooling jacket 5. Thereby, the internal temperature of the polymerization tank 1 rises rapidly. EC
U23 is a temperature sensor 24 for detecting the temperature in the polymerization tank 1.
The temperature in the polymerization tank 1 is set to a predetermined temperature (65
° C) is reached (step S3), and when the temperature reaches the predetermined temperature, the predetermined speed (3
The supply is started at 00 kg / hr (step S4). Next, the ECU 23 calculates, from the various kinds of information read in step S1, the amount of heat exchanged which changes momentarily during the reaction, that is, the supply temperature of the cooling water when the supply amount of the cooling water is constant. Is achieved, a control signal for controlling the opening of the control valve 18 is output (steps S5, S6 and S7).

【0020】この手順は、これに限られるものではない
が、本例では以下のように行う。すなわち、冷却水の供
給温度を算出するにあたってECU23は、重合速度
式、物質収支、重合熱発生速度を表す式等を用い、冷却
ジャケットにおける熱収支を計算することによって冷却
水の供給温度を算出する。 r=K*Ci*Cm2(重合速度式: 触媒濃度に対して1次、モ
ノマー濃度に対し2次反応) ここでK : 反応速度定数 Ci: 触媒濃度(mol/l) Cm: モノマー濃度(mol/l) Cm=v*t*(1-Xm)/ V ここで、v: モノマー滴下速度(mol/min.) Xm: モノマー反応率 V:t 分後の反応液体積(l) V0 :初期値 Ci=S/V ここでS:触媒添加量(mol/l) Xm/dt=r*V /(v*t)-Xm/t……(1) dQ/dt=v*Hp*(−Rm) …… (2) ここで、Hp: 重合発生熱(kcal/kg) dQ/dt−v*Cp(65−T)=A*U*ΔT(反応器内部と外部との熱移動 にかかる熱収支)……(3) ここでΔT=(65-ti)-(65-to))/log((65-ti)/(65-to ))
(対数平均温度差) ti:冷却水供給( 冷却ジャケット入口) 温度 to:冷却水排出( 冷却ジャケット出口) 温度 A:伝熱面積(冷却ジャケット面積) Cp :原料モノマー熱容量(kcal/m2・℃) A*U*ΔT=Wc*(ti− to )………(4) ここでU:総括伝熱係数(Kcal/m2hr ℃) そして、(1) 式をRunge-Kutta 法を用いて時間と反応し
たモノマー量との関係を求め、 (2)〜(4) を用いて冷却
水供給( 冷却ジャケット入口) 温度tiを算出した。
This procedure is not limited to this, but is performed as follows in this example. That is, in calculating the supply temperature of the cooling water, the ECU 23 calculates the supply temperature of the cooling water by calculating the heat balance in the cooling jacket using the polymerization rate equation, the material balance, the equation representing the polymerization heat generation rate, and the like. . r = K * Ci * Cm 2 (Polymerization rate formula: first order for catalyst concentration, second order reaction for monomer concentration) where K: reaction rate constant Ci: catalyst concentration (mol / l) Cm: monomer concentration ( mol / l) Cm = v * t * (1-Xm) / V where, v: monomer dropping rate (mol / min) Xm:. monomer reaction rate V: reaction volume after t minutes (l) V 0 : Initial value Ci = S / V where S: catalyst addition amount (mol / l) Xm / dt = r * V / (v * t) -Xm / t (1) dQ / dt = v * Hp * (−Rm) (2) where, Hp: heat of polymerization generation (kcal / kg) dQ / dt−v * Cp (65−T) = A * U * ΔT (heat transfer between inside and outside of the reactor) (3) where ΔT = (65-ti)-(65-to)) / log ((65-ti) / (65-to))
(Logarithmic mean temperature difference) ti: Cooling water supply (cooling jacket inlet) temperature to: Cooling water discharge (cooling jacket outlet) Temperature A: Heat transfer area (cooling jacket area) Cp: Heat capacity of raw material monomer (kcal / m 2 · ° C) A * U * ΔT = Wc * (ti-to) (4) where U: overall heat transfer coefficient (Kcal / m 2 hr ° C.) Then, equation (1) is calculated using the Runge-Kutta method. The relationship between the time and the amount of reacted monomer was determined, and the cooling water supply (cooling jacket inlet) temperature ti was calculated using (2) to (4).

【0021】得られた冷却水供給温度tiの時間変化特性
は、図3に示す通りである。総括伝熱係数Uの値によ
り、時間変化特性はA、B、Cで示すように異なるがそ
の傾向は同じである。総括伝熱係数Uが高いと伝熱効率
が良いので、冷却水供給温度を高く設定することができ
る。なお破線Dは、反応器中の重合反応の発熱量の時間
変化特性である。図示のように、反応初期においては、
冷却水供給温度は高く時間の経過とともに急激に低下す
る。この理由は、反応のごく初期では、重合反応による
発熱量が小さく反応器外に除去すべき量は少ないことを
意味する。また内部の原料、溶媒、触媒からなる内容物
の量に対して相対的に伝熱面積が大きいことを意味し、
このことは反応の初期段階では、したがって相対的に冷
却能力が大きく、急激に温度の低い冷却水を供給しない
ことが望ましい、ことを意味している。
FIG. 3 shows the time-dependent characteristics of the obtained cooling water supply temperature ti. Depending on the value of the overall heat transfer coefficient U, the time change characteristics are different as shown by A, B, and C, but the tendency is the same. If the overall heat transfer coefficient U is high, the heat transfer efficiency is good, so that the cooling water supply temperature can be set high. The broken line D is the time change characteristic of the calorific value of the polymerization reaction in the reactor. As shown, at the beginning of the reaction,
The cooling water supply temperature is high and drops rapidly over time. The reason for this is that, at the very beginning of the reaction, the amount of heat generated by the polymerization reaction is small and the amount to be removed outside the reactor is small. In addition, it means that the heat transfer area is relatively large with respect to the amount of the contents consisting of the inner raw material, the solvent, and the catalyst,
This means that in the initial stage of the reaction, the cooling capacity is relatively large, and it is desirable not to supply cooling water having a suddenly low temperature.

【0022】しかし、その後においては重合反応が急激
に活発化し、これにともなって重合による発熱量が急激
に上昇することことから( 図の点d1〜d2の時間域) 、冷
却水の供給温度も急激に低下させ冷却能力を高める必要
が生じる( 図の点a1〜a2、b1〜b2、c1〜c2付近の時間
域) 。また、その後は、冷却水の供給温度は比較的緩や
かに冷却水供給温度は高くなる。この間では、重合反応
熱の発生はほぼ一定で安定的に推移する(図のd2〜d3の
時間域) 。そして、点d3において原料供給が停止される
と重合反応熱は急激に低下する。したがって、冷却水の
供給温度は急激に上昇する(点a3、b3、c3以降の時間
域) 。ECU23は、図3に示すような冷却水の供給温
度の時間変化特性となるように、コントロール弁18の
開度を調整して、冷却ジャケット5に供給される冷却水
温度を制御する。
However, after that, the polymerization reaction is rapidly activated and the calorific value due to the polymerization is rapidly increased (the time range of points d1 to d2 in the figure). It is necessary to increase the cooling capacity by rapidly lowering the cooling capacity (time range around points a1 to a2, b1 to b2, c1 to c2 in the figure). Thereafter, the supply temperature of the cooling water is relatively slowly increased. During this period, the heat of the polymerization reaction is almost constant and stably changes (d2 to d3 in the figure). Then, when the supply of the raw material is stopped at the point d3, the heat of the polymerization reaction sharply decreases. Therefore, the supply temperature of the cooling water sharply increases (time range after points a3, b3, and c3). The ECU 23 controls the temperature of the cooling water supplied to the cooling jacket 5 by adjusting the opening of the control valve 18 so that the supply temperature of the cooling water changes over time as shown in FIG.

【0023】この場合、実際には、冷却水供給温度が目
標温度(65℃)に対して所定範囲内例えば、±2℃に
なるようにコントロール弁18の開度を制御する(ステ
ップS8)。そして、反応器に投入した原料が所定の目
標値に達成した場合には原料供給を停止する。上記制御
プログラムにしたがって、実際に重合反応を行わせた結
果を図4及び図5に示す。図4は、総括伝熱係数Uが2
80(Kcal/m2hr ℃)について、上記の手順でえられた
冷却水供給温度の時間変化特性にしたがって、コントロ
ール弁18の開度を制御することによって、供給温度を
制御したもので温度センサ17の出力ををプロットした
ものである。図5は、重合槽1内の温度を温度センサ2
4の出力をプロットすることによって表現したものであ
る。図5の結果が示すように本発明に従う手順で求めた
冷却水の供給温度の時間変化特性にしたがって、コント
ロール弁18の開度を制御することによって重合槽1内
の温度をほぼ目標値の65℃近傍に正確に制御すること
ができる。これによって得られた重合生成物であるスチ
レンポリマーの性状は分布は均一で良好なものであっ
た。例えば、本例の上記の制御によれば、生成したスチ
レンポリマーの平均分子量は、10500分子量分布
2.4、反応率98.7パーセントであり、特開平8−
157505に示される沸点制御における生成物が約5
000の平均分子量を有するのに対して極めて、大きな
分子量を得ることができる。この分子量の差は、後工程
において品質の差に関係するものであって極めて重要で
ある。以上述べたように、本例の手順により重合槽1内
を沸点以下の任意の温度範囲に容易に温度制御できるこ
とによって、所望の性状の生成物を得ることができるも
のである。 実施例2 目標重合温度57℃に設定するための冷却水の供給温度
を図6に示した推移になるようにする以外は実施例1と
同様の操作を行った。
In this case, the opening degree of the control valve 18 is controlled so that the cooling water supply temperature is within a predetermined range, for example, ± 2 ° C. with respect to the target temperature (65 ° C.) (step S8). Then, when the raw material charged into the reactor reaches a predetermined target value, the supply of the raw material is stopped. FIGS. 4 and 5 show the results of actually performing the polymerization reaction according to the above control program. FIG. 4 shows that the overall heat transfer coefficient U is 2
For 80 (Kcal / m 2 hr ° C), the supply temperature is controlled by controlling the opening of the control valve 18 in accordance with the time change characteristic of the cooling water supply temperature obtained in the above procedure. 17 is a plot of 17 outputs. FIG. 5 shows that the temperature in the polymerization tank 1 is measured by the temperature sensor 2.
4 is plotted. As shown in the results of FIG. 5, by controlling the opening degree of the control valve 18 in accordance with the time change characteristic of the supply temperature of the cooling water obtained by the procedure according to the present invention, the temperature in the polymerization tank 1 is set to approximately the target value of 65. It can be controlled accurately to around ° C. The properties of the resulting styrene polymer as a polymerization product were uniform and favorable. For example, according to the above control of this example, the average molecular weight of the produced styrene polymer is 10500 molecular weight distribution 2.4 and the conversion is 98.7%.
The product in the boiling point control shown in FIG.
Very high molecular weights can be obtained, while having an average molecular weight of 000. This difference in molecular weight relates to the difference in quality in the subsequent steps and is extremely important. As described above, the temperature of the inside of the polymerization tank 1 can be easily controlled to an arbitrary temperature range equal to or lower than the boiling point by the procedure of the present example, so that a product having desired properties can be obtained. Example 2 The same operation as in Example 1 was performed except that the supply temperature of the cooling water for setting the target polymerization temperature to 57 ° C. was changed as shown in FIG.

【0024】重合温度推移は図7に示すようにほぼ57
℃一定にコントロールされた。この時の重合反応物の分
子量は、重量平均分子量15000、分子量分布2.
6、反応率は98.0%であった。
As shown in FIG.
The temperature was controlled constant. At this time, the molecular weight of the polymerization reaction product was 15,000 in weight average molecular weight and molecular weight distribution 2.
6. The reaction rate was 98.0%.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、原料を供
給しながら反応を行わせるバッチ式反応器の温度制御に
おいて、熱媒体の供給温度制御だけを行うという比較的
簡単な構成で、信頼性のある温度制御を行うことができ
る。特に、本発明では、望ましい生成物の品質物性に対
応した沸点以下の任意の環境温度を目標温度に設定する
ことができるので、品質の良好な生成物を容易に得るこ
とができるという効果を有するものである。
As described above, according to the present invention, in the temperature control of a batch-type reactor in which a reaction is performed while supplying a raw material, a relatively simple configuration in which only the supply temperature of a heat medium is controlled, Reliable temperature control can be performed. In particular, in the present invention, since any environmental temperature below the boiling point corresponding to the desired physical properties of the product can be set to the target temperature, there is an effect that a good quality product can be easily obtained. Things.

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

【図1】本発明の1実施例にかかるスチレン重合反応シ
ステムの概略構成図、
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a styrene polymerization reaction system according to one embodiment of the present invention;

【図2】本発明の1実施例にかかるU値制御の制御フロ
ーチャート、
FIG. 2 is a control flowchart of U value control according to one embodiment of the present invention;

【図3】本発明の1実施例にかかる冷却水の供給温度の
時間変化特性を示すグラフ、
FIG. 3 is a graph showing a time change characteristic of a supply temperature of cooling water according to one embodiment of the present invention;

【図4】本発明の1実施例にかかる冷却水の供給温度の
制御例を示すグラフ、
FIG. 4 is a graph showing an example of controlling the supply temperature of cooling water according to one embodiment of the present invention;

【図5】上記図4の供給温度の制御を行った場合の重合
槽内の温度変化結果を示すグラフ、
FIG. 5 is a graph showing a temperature change result in a polymerization tank when the supply temperature is controlled in FIG. 4;

【図6】本発明の他の実施例にかかる冷却水の供給温度
の制御例を示すグラフ、
FIG. 6 is a graph showing an example of controlling the supply temperature of cooling water according to another embodiment of the present invention;

【図7】本発明の他の実施例にかかる制御における重合
槽内の温度変化を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a temperature change in a polymerization tank in control according to another embodiment of the present invention.

【符合の説明】[Description of sign]

1 スチレン重合槽 4 攪拌機 5 冷却ジャケット 6 冷却水循環配管 7 冷却水循環ポンプ 8 温水槽 9 冷水槽 10 温水供給配管 11 温水供給ポンプ 12 冷水供給配管 13 冷水供給ポンプ 14 冷水器 15 再冷水配管 16 冷水循環ポンプ 17 温度センサ 18 コントロール弁 19 冷却水戻り配管 20 三方弁 22 三方弁 23 電子制御ユニット(ECU)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Styrene polymerization tank 4 Stirrer 5 Cooling jacket 6 Cooling water circulation pipe 7 Cooling water circulation pump 8 Hot water tank 9 Cold water tank 10 Hot water supply pipe 11 Hot water supply pump 12 Cold water supply pipe 13 Cold water supply pump 14 Cooler 15 Re-cooled water pipe 16 Cold water circulation pump 17 Temperature sensor 18 Control valve 19 Cooling water return pipe 20 Three-way valve 22 Three-way valve 23 Electronic control unit (ECU).

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原料供給を行いながら反応熱を伴う反応
を行わせるようになったバッチ式反応器において、反応
器内の温度が目標温度となるように制御するバッチ式反
応器の温度制御装置であって、 反応器内の温度を前記目標温度とするために必要な反応
器の内部と外部との間の熱交換量を時々刻々求める熱交
換量算出手段と、 該熱交換量算出手段により算出された前記熱交換量を達
成するように反応器の外部に前記熱媒体をほぼ定量的に
供給する熱媒体供給手段と、 前記熱交換量を達成するために好適の熱媒体の供給温度
を設定する供給温度設定手段と、 前記熱媒体の供給温度を達成するように前記熱媒体の温
度を制御する供給温度制御手段とを備えたことを特徴と
するバッチ式反応器の温度制御装置。
1. A batch-type reactor in which a reaction involving heat of reaction is carried out while supplying a raw material, a temperature control device for the batch-type reactor for controlling the temperature in the reactor to a target temperature. A heat exchange amount calculating means for momentarily obtaining a heat exchange amount between the inside and the outside of the reactor necessary for setting the temperature in the reactor to the target temperature, and the heat exchange amount calculating means. Heating medium supply means for supplying the heat medium to the outside of the reactor almost quantitatively so as to achieve the calculated heat exchange amount, and a supply temperature of a heat medium suitable for achieving the heat exchange amount. A temperature control device for a batch reactor, comprising: a supply temperature setting means for setting; and a supply temperature control means for controlling a temperature of the heat medium so as to achieve a supply temperature of the heat medium.
【請求項2】 前記供給温度制御手段は、異なる温度の
熱媒体の混合比を制御することによって熱媒体の供給温
度を制御するようになったことを特徴とする請求項1記
載の温度制御装置。
2. The temperature control device according to claim 1, wherein the supply temperature control means controls a supply temperature of the heat medium by controlling a mixing ratio of heat mediums having different temperatures. .
【請求項3】 前記熱媒体が、水であることを特徴とす
る請求項1記載の制御装置。
3. The control device according to claim 1, wherein the heat medium is water.
【請求項4】 前記反応器内で行われる反応がスチレン
重合反応であり、前記目標温度が40〜80℃であるこ
とを特徴とする請求項1記載の温度制御装置。
4. The temperature control device according to claim 1, wherein the reaction performed in the reactor is a styrene polymerization reaction, and the target temperature is 40 to 80 ° C.
【請求項5】 原料供給を行いながら反応熱を伴う反応
を行わせるようになったバッチ式反応器において、反応
器内の温度が目標温度となるように制御するバッチ式反
応器の温度制御装置であって、 反応器内の反応速度、物質収支、熱収支に基づいて、反
応器内の温度を前記目標温度とするために必要な反応器
の内部と外部との間の熱交換量を時々刻々求める熱交換
量算出手段と、 該熱交換量算出手段により算出された前記熱交換量を達
成するように反応器の外部に前記熱媒体をほぼ定量的に
供給する熱媒体供給手段と、 前記熱交換量を達成するために好適の前記熱媒体の供給
温度を設定する供給温度設定手段と、 前記設定された熱媒体供給温度の反応中の時間変化特性
を求める特性演算手段と、 前記記憶された熱媒体の供給温度の時間変化特性にした
がって熱媒体の供給温度が変化するように熱媒体の供給
温度を制御する供給温度制御手段とを備えたことを特徴
とするバッチ式反応器の温度制御装置。
5. A batch-type reactor temperature control device for controlling a temperature in a batch-type reactor to a target temperature in a batch-type reactor in which a reaction involving heat of reaction is performed while supplying raw materials. In some cases, the amount of heat exchange between the inside and the outside of the reactor necessary for setting the temperature in the reactor to the target temperature is sometimes determined based on the reaction rate in the reactor, the material balance, and the heat balance. Heat exchange amount calculating means to be determined every moment; heat medium supply means for supplying the heat medium to the outside of the reactor almost quantitatively so as to achieve the heat exchange amount calculated by the heat exchange amount calculating means; Supply temperature setting means for setting a supply temperature of the heat medium suitable for achieving a heat exchange amount; characteristic calculation means for obtaining a time-change characteristic of the set heat medium supply temperature during a reaction; Change of the supply temperature of the heated heat medium Temperature control apparatus of a batch type reactor, characterized in that a supply temperature control means for controlling the supply temperature of the heat medium so that the supply temperature of the heat medium changes according to the characteristic.
【請求項6】 原料供給を行いながら反応熱を伴う反応
を行わせるようになったバッチ式反応器において、反応
器内の温度が目標温度となるように制御するバッチ式反
応器の温度制御方法であって、 反応器内の反応速度、物質収支、熱収支に基づいて反応
器内の温度を前記目標温度とするために必要な反応器の
内部と外部との間の熱交換量の時間変化特性を求め、 算出された前記熱交換量の時間変化特性を達成するよう
に反応器の外部に前記熱媒体をほぼ定量的に供給すると
した場合の前記熱交換量を達成するために好適の前記熱
媒体の供給温度の時間変化特性を求め、 前記記憶された熱媒体の供給温度の時間変化特性にした
がって熱媒体の供給温度が変化するように熱媒体の供給
温度を制御する手順とを備えたことを特徴とするバッチ
式反応器の温度制御方法。
6. A temperature control method for a batch-type reactor in which a reaction involving heat of reaction is performed while supplying a raw material, so that the temperature in the reactor is controlled to a target temperature. Wherein the time change of the amount of heat exchange between the inside and the outside of the reactor necessary for setting the temperature inside the reactor to the target temperature based on the reaction rate, the material balance, and the heat balance inside the reactor. The characteristics are obtained, and it is preferable to achieve the heat exchange amount when the heat medium is supplied almost quantitatively to the outside of the reactor so as to achieve the calculated time change characteristic of the heat exchange amount. Obtaining a time change characteristic of the supply temperature of the heat medium, controlling the supply temperature of the heat medium so that the supply temperature of the heat medium changes according to the time change characteristic of the supply temperature of the stored heat medium. A batch type counter Temperature control method of reactor.
【請求項7】 原料供給を行いながら反応熱を伴う反応
を行わせるようになったバッチ式反応器の温度制御プロ
グラムを記録した記録媒体であって、 反応中の反応器内の目標温度を入力し、 反応器内に導入される原料の供給条件を入力し、 反応器内で生じる反応の反応条件を入力し、 反応器内の温度を前記目標温度とするために反応器の内
部と外部との間で必要な熱交換量を演算し、 算出された前記熱交換量を達成するように反応器の外部
に前記熱媒体をほぼ定量的に供給するとした場合の前記
熱交換量を達成するために好適の前記熱媒体の供給温度
を演算し、 該演算した熱媒体供給温度を達成する温度制御信号を出
力することを特徴する温度制御プログラムを記録した記
録媒体。
7. A recording medium for recording a temperature control program for a batch-type reactor in which a reaction involving heat of reaction is carried out while supplying a raw material, wherein a target temperature in the reactor during the reaction is inputted. Then, input the supply conditions of the raw materials to be introduced into the reactor, input the reaction conditions of the reaction occurring in the reactor, and connect the inside and outside of the reactor with the target to set the temperature in the reactor to the target temperature. Calculating the amount of heat exchange required between, and in order to achieve the heat exchange amount when the heat medium is supplied almost quantitatively to the outside of the reactor so as to achieve the calculated heat exchange amount. A recording medium storing a temperature control program, wherein the temperature control program calculates a supply temperature of the heat medium, and outputs a temperature control signal for achieving the calculated heat medium supply temperature.
【請求項8】 原料供給を行いながら反応熱を伴う反応
を行わせるようになったバッチ式反応器の温度制御プロ
グラムを記録した記録媒体であって、 反応中の反応器内の目標温度を入力し、 反応器内に導入される原料の供給速度を入力し、 反応器内で生じる反応の反応条件を入力し、 時々刻々変化する反応器内における物質収支を演算し、 時々刻々変化する反応器内における熱収支を演算し、 時々刻々変化する反応器内の温度を前記目標温度とする
ために反応器の内部と外部との間で必要な熱交換量を演
算し、 算出された前記熱交換量を達成するように反応器の外部
に前記熱媒体をほぼ定量的に供給するとした場合の前記
熱交換量を達成するために好適の前記熱媒体の供給温度
を演算し、 前記供給温度の演算結果をそれぞれ記憶することによっ
て前記熱媒体の供給温度の時間変化特性を求め、 反応中の熱媒体の供給温度が前記時間変化特性にしたが
って変化するように熱媒体の供給温度制御信号を出力す
ることを特徴する温度制御プログラムを記録した記録媒
体。
8. A recording medium for recording a temperature control program for a batch-type reactor in which a reaction involving reaction heat is performed while supplying raw materials, wherein a target temperature in the reactor during the reaction is inputted. Then, input the feed rate of the raw material introduced into the reactor, input the reaction conditions of the reaction occurring in the reactor, calculate the material balance in the reactor that changes every moment, and calculate the reactor that changes every moment. Calculate the heat balance in the reactor, calculate the amount of heat exchange required between the inside and the outside of the reactor in order to set the temperature in the reactor that changes every moment to the target temperature, and calculate the heat exchange Calculating the supply temperature of the heat medium suitable for achieving the heat exchange amount when the heat medium is supplied almost quantitatively to the outside of the reactor so as to achieve the amount, and calculating the supply temperature Remember each result Therefore, a temperature control program is characterized in that a time change characteristic of the supply temperature of the heat medium is obtained, and a supply temperature control signal of the heat medium is output so that the supply temperature of the heat medium during the reaction changes according to the time change characteristic. Recording medium on which is recorded.
【請求項9】 前記反応条件が少なくとも反応速度及び
反応熱を含むことを特徴とする請求項8記載の記録媒
体。
9. The recording medium according to claim 8, wherein the reaction conditions include at least a reaction rate and a heat of reaction.
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