JPS62197808A - 流通装置のための温度制御方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、発熱反応または吸熱反応を伴う流通装置の温
度制御のための装置及び方法に関する。

〈従来の技術〉 種々の化学プラントに於て、吸熱反応または発熱反応を
伴う流通式触媒層、反応炉等からなる流通装置を用いる
場合があるが、その温度制御が困難であるという問題が
あった。例えば、第１図に示されているように、触媒リ
アクタ１内に触媒を充填してなる触媒層２が設けられ、
電熱式その他の加熱手段４．５か前記触媒リアクタ１を
囲繞するように配設されるのが一般的であるが、矢印１
〜１２により図示されているように、熱伝達の方向が多
岐に亘り、しかも各点の温度問に相与干渉か強く作用す
るため、熱伝達を正確に予想し、触媒層２の温度を制御
することが極めて困難でおる。

また、例えば、触媒層２に於ける反応が発熱反応である
場合には、第２図に示されているように、触媒層の発熱
反応が温度に依存することとなり、未反応時及び反応時
の間の温度分布に顕著な差異が存在し、これを自動的に
制御することが極めて困難であり、特に、加熱手段と触
媒層との間に熱伝達の遅れ等を原因として加熱温度が過
大となった場合には、触媒層温度が暴走し、触媒を破損
するなどのトラブルを招ぎ１９る。従って、このような
触媒リアクタの運転のためには熟練したオペレータが必
要であり、また極めて煩雑な作業となっていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 このような従来技術の欠点に鑑み、本発明の主な目的は
、自動化が困難であった流通装置の温度制御を正確かつ
自動的に行ない冑る流通装置の温度制御のための装置及
び方法を提供することにある。

〈問題点を解決するだめの手段〉 このような目的は、本発明によれば、流体を流通可能な
流通装置の温度を制御するための装置であって、前記流
通装置内の流体流れ方向に沿って配設された複数の加熱
手段と、前記加熱手段に付設された第一の温度検出手段
と、前記流通装置内にて前記各１１０熱手段に対応する
位置に配設された第二の温度検出手段と、前記第一の温
１宴検出手段の検出結果を所定の第一の目標温度に一致
させるように前記加熱手段の作動を制御する第一の制御
手段と、前記第二の温度検出手段の検出結果を所定の第
二の１１標温度に一致させるように前記第一の制御手段
の前記第一の目標温１宴を制御するための第二の制御手
段とを備えることを特徴とする流通装置のだめの湿１食
制６＋１菰置を提供することにより達成される。

また、このような装置を用い、前記第二の制御手段によ
り、前記第一の制御手段の前記第一の目標温度を、前記
第二の温度検出手段の検出結果が昇温目標温度に達する
レベルに定め、前記各加熱手段を同時に作動さける昇温
過程と、前記第二の制御手段により、前記第一の制御手
段の前記第一の目標温度を、前記第二の温１食検出手段
の検出結果が過渡的目標温度に達するレベルに定め、前
記各加熱手段を、対応する第二の温度検出手段により前
記過渡的目標温度に対応する温度が１７られるまで順次
個別に作動させ、前記第二の温度検出手段の検出結果が
最終的な目標温度に達するまで前記過渡的目標温度を徐
々に増大させる微調整過程とを行なうようにすると良い
。

〈作用〉 このように、流通装置を流体の流れ方向に沿って複数の
区間に区分し、個々の区間をカスケード制御することに
にり正確な温度制御か可能となり、１３に１ノロ黙過程
を昇温過程と微調整過程とに区分１ることにより、迅速
な立ち上げと、精密な制御が可能となり、更に定常運転
に際しては、微調整モードを継続することにより、外乱
があった場合でも精密な制御を継続して行なうことが可
能となる。

〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

第３図は本発明に基づく、流通装置としての触媒層のた
めの温度制御装置の構成を図式的に示している。触媒リ
アクタ１は、管路７内に成る艮ざに亘って触媒を充填し
てなる触媒層２を設けてなるもので、図示されている矢
印２０の向きに流体からなる反応物質が流通する。この
触媒リアクタ１の長さ方向に沿って４つの、例えば電熱
要素からなる加熱手段３〜６が配設されている。

各加熱手段３〜６には、これらの加熱手段を制御するた
めの温度センサ９ａ〜９ｄがそれぞれ設けられている。

加熱手段３〜６に設けられた温度センサ９ａ〜９ｄは、
ＰＩＤ調節計などからなる４つの温度調節計１０ａ〜１
０ｄにそれぞれ温度信号を供給し、これら温度調節胴が
駆動装置１１ａ〜１”ｌｄを介して対応する加熱手段３
〜６をフィードバック制御により加熱する。

一方触ｔＪＪ、層２の内部にも、長さ方向に沿って４つ
の温度センサ８ａ〜８ｄが配設されている。これら温度
レンーリ８ａ〜８ｄは、触媒リアクタ１内に長手方向に
沿って設置された多数の熱雷対から適宜選択されたもの
であって良い。温度センサ８ａ〜８ｄにより得られた温
度信号は、マイクロプロセッサを内Ｒするコントローラ
１２に供給され、このコントローラ１２は、前記した温
度調節計１Ｑａ〜１０ｄの設定温度をそれぞれ制御する
。

次に、特に第５図に基づいて、本発明に基づく装置の作
動要領について説明する。

先ず、触媒リアクタの立ち上げに際しては、触媒リアク
タの最終目標温度が例えば４００’Ｃである場合に、触
媒層２の内部の温度がこれよりも１０度低い３９０℃に
達するように、すべての加熱手段３〜６について公知の
カスケード制御を行なう。触媒層２内の各点の温度が３
９０’Ｃに達したなら、次に触媒層全域の温度を最終目
標温度を８℃低い温度に制御し、しかも流体の流れ方向
に従い上流側から下流側に向けて各ｇ度調節訓１０ａ〜
１０ｄの設定目標温度を順次変更する。これは、フン１
〜ローラ１２に内蔵されたマイクロプロセッサを用いて
各温度調節計１０ａ〜１０ｄの目標温度を制御すること
により達成される。

即ち、昇温モードにより触媒層仝休の温度が３９０°Ｃ
を越えた時点、即ち点Ａから、温度調節計１０８の設定
温度のみを制御することにより、触媒層２内の温度セン
サ８ａの指示が３９２°Ｃを越えるまで加熱手段３を制
御し、点已に至る。次に加熱手段４を制御することにに
り点Ｃから点りに至り、温度センサ８ｂに於ける検出温
度が３９２℃に達するようにする。このにうにして点Ｆ
、点Ｆ、点Ｇ、点１１に示されるにうに、各加熱手段毎
に同様の制御を行ない、４番［１の加熱手段６の制御が
完了した時点で、触媒層２に於りる１］標温度値を３９
６°Ｃに高め同様の制御を各加熱手段３〜６について行
なう。

このように、触媒層２内の温度を４点にて測定し、その
うちの１点のみを目標温度に制御した場合には、伯の３
点もその影響を受は変動することとなり、触ＩＳ層２の
各部分が複雑に干渉し合うため安定な制御が困難である
。そこで、本発明によれば、４つの加熱手段を順次個別
に制御し、触媒層全域を、個々の部分毎に僅かずつ平衡
状態に制御することにより、全体的な制御動作の支足化
を図るようにしたものである。本実施例の場合、コント
ローラ１２は、マイクロプロセッサを内蔵し、各温度調
節計１０ａ〜１０ｄの目標温度を制御するコントローラ
と、加熱手段毎の制御をシーケンス的に行うプログラム
コントローラとを兼備したものからなっている。

このような手順を繰返し、最終的には触媒層２内の）晶
１哀はン１ノ８ａ〜８ｄがずぺて最終口（票温度４００
’Ｃ±１°Ｃの範囲に収まるようにする。このようにし
て触媒層２の全域力（最終目標温度に達したならば、こ
の微調整モードを継続しつつ定常運転を行う。このにう
にして、触媒の活性劣化など種々の外乱に対しても触媒
リアクタを好適に制御し続けることが可能となる。

〈発明の効果〉 このように、本発明によれば、コントローラ１２を所定
のプログラムに従って作動させることにより、従来困難
であった触媒リアクタ等の流通装置の温度制御を安定か
つ正確にしかも自動的に行なうことができ、生産性向上
及び省力化に関して多大の効果を秦することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用し得る触媒リアクタ装置内の温度
伝達の方向を示す模式図である。 第２図は触媒による反応がある場合とない場合とに於け
る触媒リアクタ及び加熱手段内部の温度分布を示すグラ
フである。 第３図は本発明に基づく触ｒＭ層のための温度制御装置
の概要を示す図式的ブロック図で必る。 第４図は第３図に示された実施例の機能的な構造を示す
ブロック図である。 第５図は第３図及び第４図に示された実施例による温度
１１１制御の過程を示す３次元グラフでめる。 １・・・触媒リアクタ　　２・・・触媒層３〜６・・・
加熱手段　　７・・・管路８ａ〜８ｄ、９ａ〜９ｄ・・
・温度レンサ１０ａ〜１０ｄ・・・温度調節計 １１ａ〜１１ｄ・・・駆動装置 １２・・・コントローラ　２０・・・矢印時　許　出　
願　人　　千代田化工建設株式会社代　　　理　　　人
　　弁理士　人　島　陽　−第１図 ア 第２図 第３５１１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体を流通可能な流通装置の温度を制御するため
   の装置であって、 前記流通装置内の流体流れ方向に沿って配設された複数
   の加熱手段と、 前記加熱手段に付設された第一の温度検出手段と、 前記流通装置内にて前記各加熱手段に対応する位置に配
   設された第二の温度検出手段と、 前記第一の温度検出手段の検出結果を所定の第一の目標
   温度に一致させるように前記加熱手段の作動を制御する
   第一の制御手段と、 前記第二の温度検出手段の検出結果を所定の第二の目標
   温度に一致させるように前記第一の制御手段の前記第一
   の目標温度を制御するための第二の制御手段とを備える
   ことを特徴とする流通装置のための温度制御装置。
2. （２）流体を流通可能な流通装置内の流体流れ方向に沿
   って配設された複数の加熱手段と、流体を流通可能な流
   通装置の温度を制御するための装置であって、前記流通
   装置内の流体流れ方向に沿って配設された複数の加熱手
   段と、前記加熱手段に付設された第一の温度検出手段と
   、前記流通装置内にて前記各加熱手段に対応する位置に
   配設された第二の温度検出手段と、前記第一の温度検出
   手段の検出結果を所定の第一の目標温度に一致させるよ
   うに前記加熱手段の作動を制御する第一の制御手段と、
   前記第二の温度検出手段の検出結果を所定の第二の目標
   温度に一致させるように前記第一の制御手段の前記第一
   の目標温度を制御するための第二の制御手段とを備える
   装置を用いて流通装置の温度制御を行なうための方法で
   あって、前記第二の制御手段により、前記第一の制御手
   段の前記第一の目標温度を、前記第二の温度検出手段の
   検出結果が昇温目標温度に達するレベルに定め、前記各
   加熱手段を同時に作動させる昇温過程と、 前記第二の制御手段により、前記第一の制御手段の前記
   第一の目標温度を、前記第二の温度検出手段の検出結果
   が過渡的目標温度に達するレベルに定め、前記各加熱手
   段を、対応する第二の温度検出手段により前記過渡的目
   標温度に対応する温度が得られるまで順次個別に作動さ
   せ、前記第二の温度検出手段の検出結果が最終的な目標
   温度に達するまで前記過渡的目標温度を徐々に増大させ
   る微調整過程とを行なうことを特徴とする流通装置のた
   めの温度制御方法。