LU87762A1 - Systeme de controle de la production de noir de carbone - Google Patents

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LU87762A1
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Charles R Blaylock
Melvin C Dennis
David J Kaul
James L Rice
Thomas L Weaver
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Cabot Corp
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Description

SYSTEME DE CONTROLE DE LA PRODUCTION DE NOIR DE CARBONE Objet de l'invention
La présente invention concerne des contrôles de production et, plus particulièrement, des contrôles de production permettant de contrôler la production du noir de carbone.
Historique de 11 invention
Quand on produit du noir de carbone, il est souhaitable de contrôler certaines variables de sortie du noir de carbone afin d'obtenir du noir de carbone de qualité essentiellement constante. Les variables de sortie du noir de carbone, qui font souvent l'objet de contrôles, sont 1'indice d'iode et le DBP. Comme les variables d'entrée et les autres paramètres des procédés de production du noir de carbone sont fréquemment modifiés en cours de production du noir de carbone, il s'est avéré difficile de produire du noir de carbone de qualité essentiellement constante. Les variables d'entrée fluctuant fréquemment au cours du procédé de production du noir de carbone, sont, par exemple, l'humidité de l'air et la qualité du combustible. Les fluctuations des variables d'entrée peuvent avoir une influence significative sur les variables de sortie du noir de carbone, telles que le nombre d'iode et/ou le DBP. D'une manière analogue, d'autres paramètres physiques non mesurables sont fréquemment modifiés au cours du procédé de production du noir de carbone et affectue également les variables de sortie du noir de carbone, telles que l'indice d'iode et/ou le DBP.
Dans certains systèmes de production du noir de carbone déjà connus, on prélève des échantillons du noir de carbone produit à des intervalles espacés, par exemple après chaque fois quelques heures de fonctionnement. Les variables de sortie sont ensuite mesurées pour chaque échantillon, comme par exemple l'indice d'iode et/ou le DBP. L'opérateur règle ensuite une ou plusieurs variables d'entrée, telles que le débit de matière première après contrôle de chaque échantillon. Le réglage de l'opérateur est généralement basé sur sa propre expérience subjective relative au système de production de noir de carbone en question, afin de tenter de ramener à leurs valeurs de consigne les variables de sortie, telles que l'indice d'iode et/ou le DBP.
Une difficulté qui se présente avec ces procédés connus pour contrôler la production du noir de carbone, est due au fait que les variables de sortie du noir de carbone, telles que l'indice d'iode et/ou le DBP, ne sont pas contrôlées pendant les intervalles de. temps entre les échantillonnages. Par conséquent, s'il se produit des modifications des variables d'entrée ou d'autres paramètres physiques du système de production de noir de carbone, la valeur des variables de sortie telles que l'indice d'iode et/ou le DBP peuvent sortir de la gamme des valeurs souhaitables mais cette modification ne sera généralement pas remarquée jusqu'au moment de l'échantillonnage suivant. Par conséquent, une quantité notable du noir de carbone produit peut ne pas correspondre aux spécifications du client. Une autre difficulté encore, propre aux procédés connus pour contrôler la production du noir de carbone, est due au fait que ces procédés sont basés sur l'analyse subjective de l'opérateur pour régler une ou plusieurs variables d'entrée, en se basant sur les valeurs des variables de sortie mesurées en laboratoire. Par conséquent, les réglages des variables d'entrée peuvent différer fréquemment d'un opérateur à l'autre et donner lieu, par conséquent, à une qualité irrégulière du noir de carbone produit.
La présente invention a donc pour objet de surmonter ces difficultés et d'éviter les inconvénients propres aux systèmes connus pour la production du noir de carbone. Résumé de 11 invention
La présente invention concerne un procédé de contrôle de la production du noir de carbone dans un réacteur de noir de carbone et comprend les étapes suivantes: (a) mesures à des intervalles de temps espacés, d'au moins une variable d'entrée utilisée pour la production du noir de carbone alors que le réacteur de noir de carbone est en fonctionnement; (b) utilisation d'au moins un algorithme pour prédire, à des intervalles de temps espacés, au moins une variable de sortie du noir de carbone, en utilisant au moins la variable d'entrée mesurée pendant l'intervalle de temps; (c) détermination, à des intervalles moyens espacés, d'une valeur moyenne d'au moins la variable de sortie prédite et des réglages à des intervalles espacés d'au moins l'une des variables d'entrée en utilisant la différence entre la valeur moyenne de la variable de sortie du noir de carbone prédite et une valeur de consigne de cette variable de sortie lorsque le réacteur est en fonctionnement, afin d'atteindre la valeur de consigne de cette variable de sortie et d'obtenir ainsi une qualité essentiellement constante du noir de carbone.
Le procédé de la présente invention comprend, en outre, et de préférence, les étapes suivants: (a) échantillonnage à des intervalles de temps espacés, du noir de carbone produit pendant le fonctionnement du réacteur de noir de carbone; (b) mesure d'au moins la variable de sortie, d'après le noir de carbone échantillonné, alors que le réacteur de noir de carbone est en fonctionnement et (c) réglage d'au moins un algorithme, en utilisant la valeur mesurée d'au moins la variable de sortie, afin de prédire plus correctement cette variable de sortie.
Dans un mode de réalisation de la présente invention, la variable de sortie prédite au moins est l'indice d'iode et la variable d'entrée réglée à des intervalles de temps espacés, est le débit de matière première. Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, la variable de sortie prédite au moins est le DBP et la variable d'entrée réglée est le débit de la solution de potassium ajoutée.
Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, un algorithme au moins est réglé en utilisant une moyenne pondérée de la variance d'erreur de la valeur prédite de la variable de sortie du noir de carbone pendant la période où l'échantillon du noir de carbone est prélevé et la variance d'erreur de la valeur mesurée de cette variable de sortie. Un algorithme au moins est réglé, de préférence, en utilisant également au moins un deuxième algorithme pour déterminer une variable de sortie optimale estimée. L'optimum estimé de la variable de sortie est basé sur la moyenne pondérée des variances d'erreur et la différence entre la valeur mesurée de la variable de sortie et la valeur moyenne de la variable de sortie prédite pendant la période de prélèvement de 1'échantillon.
La présente invention concerne également un appareil pour contrôler la production du noir de carbone dans un réacteur de noir de carbone. L'appareil comprend un moyen de mesure pour mesurer, à des intervalles de temps espacés, au moins une variable d'entrée utilisée pour la production du noir de carbone, alors que le réacteur de noir de carbone est en fonctionnement. Des moyens de calcul de l'appareil sont couplés aux moyens de mesure pour prédire, à des intervalles de temps espacés, au moins une variable de sortie du noir de carbone, en se basant sur au moins un algorithme qui utilise au moins une variable d'entrée mesurée pendant l'intervalle de temps.
Le moyen de calcul détermine, en outre, à des intervalles moyens espacés, une valeur moyenne d'au moins une variable de sortie prédite pour cet intervalle de temps. L'appareil comprend, en outre, un moyen de réglage couplé aux moyens de calcul, pour régler à des intervalles de temps en se basant sur un algorithme de réglage, au moins une variable d'entrée du noir de carbone. Le réglage est basé sur la différence entre la valeur moyenne d'au moins une variable de sortie prédite sur 11 intervalle de temps moyen et une valeur de consigne de cette variable de sortie, afin d'obtenir cette valeur de consigne alors que le réacteur est en fonctionnement, de façon à assurer une qualité essentiellement constante du noir de carbone.
Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, l'appareil comprend, en outre, un moyen d'échantillonnage pour échantillonner, à des intervalles de temps espacés, le noir de carbone produit alors que le réacteur de noir de carbone est en fonctionnement, si bien qu'au moins une variable de sortie peut être mesurée en laboratoire. Le moyen de calcul réagit à la valeur mesurée d'au moins une variable de sortie, de façon à régler au moins un algorithme en utilisant la valeur mesurée d'au moins une variable de sortie, de façon à prédire plus correctement cette variable de sortie.
Par conséquent, le procédé et l'appareil de la présente invention assurent une compensation des modifications des variables d'entrée et des autres paramètres physiques du système de production du noir de carbone, alors que le réacteur de noir de carbone est en fonctionnement, de façon à obtenir du noir de carbone de qualité essentiellement constante. Grâce à la mesure à des intervalles de temps espacés d'au moins une variable d'entrée, à la prédiction des intervalles de temps espacés d'au moins une variable de sortie avec un algorithme en utilisant au moins une variable d'entrée, à la détermination de la moyenne des variables de sortie prédites à des intervalles de temps espacés et au réglage ultérieur, à des intervalles de temps espacés, d'au moins la variable d'entrée, en utilisant la valeur moyenne prédite de la variable de sortie, le procédé et l'appareil de la présente invention permettent de produire du noir de carbone de qualité essentiellement constante. D'une manière analogue, quand on échantillonne le noir de carbone produit à des intervalles de temps espacés et qu'on mesure au moins une variable de sortie d'après le noir de carbone échantillonné et qu'on règle au moins un algorithme en utilisant cette valeur mesurée, l'appareil et le procédé de la présente invention peuvent prédire de manière plus précise la variable de sortie et donc produire également du noir de carbone de qualité essentiellement constante. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à 11 examen de la description détaillée ci-après et des figures correspondantes.
Brève description des figures
La figure 1 représente schématiquement un exemple de réacteur de noir de carbone dans lequel le système de contrôle de procédé de la présente invention peut être utilisé.
La figure 2 représente schématiquement les constituants matériels du système de contrôle de procédé de la présente invention.
La figure 3 est un diagramme synoptique qui représente le principe du procédé et du système de contrôle de procédé de la présente invention afin de contrôler l'indice d'iode et/ou le DBP.
La figure 4 est un diagramme synoptique représentant le principe du procédé et du système de contrôle réparti de la figure 2 pour la prédiction de l'indice d'iode et du DBP, conformément à la présente invention.
La figure 5 est un diagramme synoptique représentant le principe du procédé et du système de contrôle réparti de la figure 2 pour le réglage du débit des matières premières et du débit de solution de potassium ajouté pour obtenir l'indice d'iode de consigne et le DBP de consigne respectivement, conformément à la présente invention.
La figure 6 représente schématiquement un algorithme PID utilisé conformément à la présente invention pour régler le nouveau débit des matières premières et le nouveau débit de solution de potassium ajoutée, afin d'obtenir l'indice d'iode de consigne et le DPB de consigne respectivement.
La figure 7 est un diagramme synoptique qui représente le principe du procédé du contrôleur de système de la figure 2 pour le réglage de l'algorithme de l'indice d'iode et de l'algorithme du DBP à la fin de chaque période d'échantillonnage du noir de carbone, conformément à la présente invention.
Description détaillée
Le système de contrôle de la production du noir de carbone de la présente invention assure une compensation des variations des paramètres physiques dans un réacteur de noir de carbone, en réglant une ou plusieurs variables d'entrée du procédé, de façon à contrôler une ou plusieurs variables de sortie du procédé et de produire ainsi du noir de carbone de qualité essentiellement constantes. Les variables de sortie du noir de carbone qui sont contrôlées sont, par exemple, l'indice d'iode et/ou le DBP.
La figure 1 représente schématiquement un exemple de réacteur de noir de carbone dans lequel le système de contrôle de production de la présente invention peut être utilisé. Le réacteur de noir de carbone représenté est un réacteur à trois phases comprenant une zone de brûleur, une zone d'injection de matières premières et une zone de réacteur. Il convient de noter, toutefois, que le système de contrôle de la production de la présente invention peut être utilisé pour tout autre type de réacteur ou de procédé pour noir de carbone, dans lequel un hydrocarbure servant de matière première est pyrolysé par des gaz de combustion chauds, de façon à produire des produits de combustion contenant du noir de carbone sous forme de particules. Dans la zone de brûleur du réacteur de la figure 1, un combustible liquide ou gazeux est mis à réagir avec un type d'oxydant approprié, qui est, de préférence, de l'air, de façon à obtenir des gaz de combustion chauds. Les gaz de combustion ainsi obtenus sont évacués de l'extrémité aval de la zone de brûleur et s'écoulent à grande vitesse à travers la zone d'injection de la matière première. L'hydrocarbure servant de matière première est sous forme de gaz, de liquide ou de vapeur et peut être identique ou différent du combustible utilisé pour former le courant de gaz de combustion. Cette matière première est injectée dans le courant de gaz de combustion dans la zone d'injection de la matière première où se produit la pyrolyse ou décomposition thermique de l'hydrocarbure servant de matière première. Le mélange réactionnel de matières premières et de gaz de combustion est évacué ensuite vers la zone de réacteur où s'achève la formation des particules de noir de carbone. Le mélange réactionnel est refroidi ensuite par un fluide approprié qùi est généralement de l'eau à l'extrémité de la zone du réacteur, afin d'achever la réaction de formation des particules de noir de carbone. Le mélange réactionnel est refroidi ensuite davantage et les particules de noir de carbone solides sont recueillies d'une manière connue de tous les spécialistes de cette technique.
Les variables d'entrée qui sont analysées par le système de contrôle de production du noir de carbone de la présente invention sont représentées également de manière schématique à la figure 1. Les variables d'entrée sont mesurées chacune avant l'injection dans la zone de brûleur ou la zone d'injection de la matière première. Les variables d'entrée comprennent le débit de matière première , le débit de combustible, le débit d'air, la température de préchauffage de l'air, l'humidité de l'air, la qualité du gaz ou de l'autre combustible de la première phase, la qualité de la matière première et/ou le débit de la solution de potassium ajoutée. D'une manière générale, quelques-unes seulement des variables d'entrée peuvent être contrôlées avec précision afin de contrôler une ou plusieurs variables de sortie du noir de carbone, telles que l'indice d'iode et/ou le DBP. Les variables d'entrée typiquement contrôlées sont le débit de matière première , le débit de combustible, le débit d'air et/ou le débit de la solution de potassium ajoutée.
Dans un mode de réalisation de la présente invention, le système de contrôle de production calcule un indice prédit (ΐ2Νθρ) à des intervalles de temps espacés, par exemple après une à dix secondes. Les indices d'iode prédits sont calculés par un algorithme qui est basé,
U> Uilv JJ C*. X U f O UJ- IJICO J· vwUJ» WW Uw Va COu U.JLO ClUp X X. Xv|UCO VAX toute géométrie donnée du réacteur de noir de carbone, pour lequel est utilisé le système de contrôle du procédé. Les indices d'iode prédits sont soumis ensuite à un calcul de moyenne (I2^°AVg) sur ^es intervalles de temps espacés, par exemple toutes les deux minutes. En se basant sur les indices d'iode moyens prédits, on règle automatiquement une variable d'entrée contrôlée, telle que le débit de matières premières, afin d'obtenir l'indice d'iode de consigne (l2ÎToG0AL^· Par conséquent, on peut produire ainsi du noir de carbone de qualité essentiellement constante, en dépit des variations des variables d'entrée mesurables du réacteur de noir de carbone, telles que l'humidité de l'air et/ou les modifications des variables d'entrée calculées, telles que la qualité du combustible.
Conformément à un exemple de la présente invention, le système de contrôle de production est utilisé avec un réacteur à trois phases, de la matière représentée schématiquement à la figure 1. Ce réacteur, cité à titre d'exemple, utilise comme matière première un hydrocarbure et, comme combustible, du gaz naturel. Il est entendu, toutefois, que le système de contrôle de production de la présente invention peut être utilisé tout aussi bien avec tout autre type de géométrie de réacteur et avec tout autre type de matières premières et/ou de combustible. Les indices d'iode prédits (IjNOp) peuvent être calculés conformément à l'algorithme d'indice d'iode suivant: (1) Ι,Νο. * KC*OAC + KP*PC + KA*AIR + 1 ' 2 p
KT*CAT+ KH*AM + KO
Les constantes de l'algorithme sont déterminées empiriquement pour des géométries données du réacteur de noir de carbone. Par exemple, les constantes de procédé représenté à la figure 1, peuvent avoir des valeurs différentes des constantes d'algorithme pour un réacteur à deux phases (non représenté). Les constantes de l'algorithme sont définies de la manière suivante: KC - constante de combustion globale KP - constante de combustion primaire KA - constante de débit d'air KT - constante de température de préchauffage de l'air KH - constante d'humidité de l'air KO - constante d'interception du système.
Les variables d'entrée de l'alimentation sont définies comme suit: OAC - combustion globale (%) PC - combustion primaire (%) AIR - débit d'air de combustion (KSCFH) CAT - température de préchauffage de l'air de combustion (°F) AH - humidité absolue de l'air (livres d'eau par 1000 livres d'air sec)
Les variables d'entrée d'alimentation sont déterminées en mesurant certaines variables d'entrée du réacteur de noir de carbone avec des instruments de mesure, alors que le réacteur est en fonctionnement. Immédiatement après la mesure des variables d'entrée correspondantes, les variables d'entrée d'alimentation sont calculées en se basant sur 1^ équation.. suivante; :
Figure LU87762A1D00151
dans laquelle AIR représente le débit d'air (KSCFH) (pieds.cube standard par heure, en milliers); GAS représente le débit de gaz (KSCHF); et ATBG, le rapport air-gaz brûlé (SCF air/SCF gaz), qui est la valeur stoechiométrique de la quantité d'air requise pour brûler complètement le volume de gaz correspondant.
Si le réacteur de noir de carbone utilise un type de combustible autre que le gaz, par exemple un hydrocarbure liquide, alors le débit de ce combustible sera repris dans l'équation (2) à la place du débit de gaz (GAS) et dans les autres équations mentionnées ci-dessous où ce terme apparaît également. D'une manière analogue, le ATBG serait remplacé dans les mêmes équations par le rapport de la valeur stoéchiométrique de la quantité d'air requise pour brûler complètement la quantité correspondante de type de combustible utilisé. D'une manière analogue, si le réacteur de noir de carbone utilise tout oxydant approprié autre que l'air, le débit d'air de cet oxydant serait repris dans l'équation (2) à la place du débit d'air (AIR) et dans les autres équations décrites ci-dessous où ce terme apparaît également.
Figure LU87762A1D00161
dans laquelle AIR représente le débit d'air (KSCFH); GAS représente le débit de gaz (KSCFH); ATBG représente le rapport de l'air au gaz brûlé (SCF air/SCF gaz); OIL est le débit d'hydrocarbure liquide servant de matière première (gallon/heure); et ATBO est le rapport air/huile brûlée (KSCF air/gal.huile), qui est la valeur stoichiométrique de la quantité d'air requise pour brûler complètement le volume correspondant d'huile (une valeur typique est environ 1,54 KSCF/gal.huile).
Si le réacteur de noir de carbone utilise une matière première autre qu'un hydrocarbure liquide, telle qu'un hydrocarbure gazeux, alors le débit de cette matière première sera repris à la place du débit d'huile (OIL) et dans les autres équations mentionnées ci-dessous où ce terme apparaît également. D'une manière analogue, le ATBO sera remplacé dans les mêmes équations par le rapport de la valeur stoéchiométrique de la quantité d'air requise pour brûler complètement la quantité correspondante de l'autre type de matière première utilisée.
Le débit d'air (AIR) et le débit de gaz (GAS) sont mesurés en ligne par des instruments de mesure connus, avant l'injection dans la zone de brûleur du réacteur de noir de carbone. Les débitmètres pour air et gaz sont, de préférence, des débitmètres du type à orifice, qui assurent une compensation des variations des pressions et des températures du fluide en produisant les signaux de débit. Le ATBG est calculé, de préférence, en se basant sur la composition du gaz d'entrée mesurée par un chromatographe pour gaz (non représenté). Le chromato-graphe pour gaz peut être utilisé pour déterminer, soit périodiquement la composition du gaz dans la conduite, soit périodiquement en dehors de celle-ci. En se basant sur la composition de gaz mise à jour, la valeur ATBG est réglée de manière correspondante. D'une manière analogue, la mesure de la densité du gaz utilisé par le débitmètre de gaz est également réglée de manière correspondante, en se basant sur la composition du gaz lue sur le chromatographe à gaz. Si le chromatographe à gaz mesure la composition du gaz dans la conduite, il est généralement capable de mettre à jour la valeur de ATBG dans des intervalles d'au moins environ 2 à 10 minutes. D'autre part, le ATBO ne peut généralement pas être mesuré et mis à jour dans la conduite. C'est pourquoi, la valeur ATBO est mesurée, de préférence, en laboratoire pour chaque qualité particulière de matières premières ou de mélange de matières premières. La valeur ATBO peut être mise à jour, par exemple, avant une campagne de production ou même après plusieurs mois.
Le débit de matière première (OIL) est mesuré, de préférence, avec un débitmètre du type Coriolis, mesurant le débit massique de la matière première, généralement en livres/heure, et la densité de la matière première avant l'injection dans la zone d'injection de la matière première dans le réacteur. Le débit de la matière première est transformé, de préférence, en débit volumétrique corrigé, exprimé en gallons/heure (gai./h).
La température de préchauffage de l'air de combustion (CAT) est mesurée par un thermocouple, immédiatement avant l'entrée dans la zone de brûleur du réacteur. L'humidité absolue de l'air (AH) est mesurée par un détecteur d'humidité de type connu en technique et est exprimée en unités de livres d'eau/1000 livres d'air sec. Les mesures d'humidité absolue de l'air sont utilisées, de préférence, pour deux objectifs principaux. Un objectif consiste à obtenir une variable d'entrée d'alimentation mise à jour (AH) pour l'algorithme de l'indice d'iode. L'autre objectif consiste à régler le débit d'air (AIR) en fonction de l'humidité absolue de l'air mesuré (AH) afin d'obtenir un débit d'air sec essentiellement constant, qui pénètre dans la zone de brûleur du réacteur. Un algorithme PID (algorithme de contrôle, proportionnel, intégral, dérivé) de type connu en technique, est utilisé, de préférence pour régler le débit d'air en fonction des valeurs lues de l'humidité absolue de l'air mis à jour, afin d'assurer la compensation pour la quantité d'humidité dans l'air et de maintenir donc ainsi un débit d'air sec essentiellement constant.
Les constantes de 1'algorithmes de 1'indice d'iode (équation (1)) sont déterminées suivant un procédé d'identification de production connu, en utilisant une analyse à régression et elles sont déterminées pour des types donnés de géométrie des réacteurs de noir de carbone. Par conséquent, les valeurs des constantes seront différente, d'une manière analogue, pour des géométries de réacteur essentiellement différentes. Un programme de logiciel connu, comprenant les éléments suivants, "RS/1", "RS/Explore" et "RS/Discover", vendus par BBN Software Products Corporation de Cambridge, Massuchusetts, est utilisé, de préférence, pour effectuer le procédé d'analyse à régression. Le logiciel BBN peut être utilisé avec un mini-ordinateur VAX fabriqué par Digital Equipment Corporation, Maynard, Massachusetts. Le logiciel BBN facilite la mise en oeuvre des procédés de conception expérimentaux, qui sont connus de tous les spécialistes de cette technique, ainsi que des procédés d'analyse à régression connus également de tous les spécialistes de cette technique et,tout en étant pas indispensable, il offre simplement un moyen commode pour effectuer ces procédés.
Quand on effectue le procédé d'analyse à régression, les variables d'entrée et de sortie du procédé de production du noir de carbone sont identifiées. Les variables d'entrée en rapport avec l'indice d'iode sont, par exemple, celles représentées à la figure 1 et elles comprennent le débit de matière première, le débit d'air, le débit de combustible, la température de préchauffage de l'air et son humidité, la qualité du combustible ATBG et la qualité de la matière première ATBO. La variable de sortie est l'indice d'iode (I2N0). En se basant sur les variables d'entrée et sur la variable de sortie identifiée, on conçoit une série d'expériences pour identifier les paramètres de l'algorithme en utilisant, de préférence, le logiciel BBN avec un mini-ordinateur VAX.
La série d'expériences est réalisée ensuite sur un réacteur de noir de carbone ayant le type de géométrie de réacteur pour lequel l'algorithme sera utilisé. C'est pourquoi le procédé d'analyse par régression fournira normalement des constante ayant des valeurs différentes pour différents types de géométrie de réacteur. A différentes phases au cours des expériences, on effectue des modifications de la variable d'entrée de la manière prescrite par la conception des expériences. En se basant sur les expériences, on obtient un ensemble de données d'entrée et de données de sortie correspondantes. Le procédé d'analyse à régression est réalisé ensuite sur l'ensemble donné, afin d'identifier les constantes déterminées empiriquement de 1'algorithme de 1'indice d'iode (équation (1)).
Conformément à un exemple de la présente invention, et suivant le procédé d'analyse de régression précité, on a déterminé empiriquement les constantes suivantes pour une géométrie de réacteur à trois phases, semblable à celui représenté schématiquement à la figure 1 : KC - 12.5 KT = 0.094 KP * -0.123 KH - 0.238 KA « -0*184 KO =» -201 (approximativement)
Ensuite, et conformément à un mode de réalisation de la présente invention, les variables d'entrée nécessaires pour déterminer les variables d'entrée d'alimentation de l'algorithme de l'indice d'iode (équation (1)) sont mesurées toutes les secondes. Ensuite, en se basant sur ces mesures, l'algorithme de l'indice d'iode est résolu environ 1 fois par seconde, afin de produire un nouvel indice d'iode prédit (l^No.p). Ensuite et à des intervalles moyens espacés, par exemple, toutes les deux minutes, les indices d'iode prédits, calculés sur cet intervalle, sont soumis à un calcul de moyenne (^No.avg)· Une variable d'entrée contrôlée, telle que le débit d'alimentation (OIL) est réglée ensuite automatiquement à la fin de cnaque intervalle de calcul de moyenne, en fonction de la différence entre le nombre d'indice d'iode moyen prédit (l2No-AVG) et -*-a valeur de consigne de l'indice d'iode (Ï2No*G0Al)' afin d'obtenir l'indice d'iode de consigne. Il convient de noter, toutefois, qu'une ou plusieurs variables d'entrée, telles que AIR et/ou GAS peuvent être réglées à la place du débit de matière première (OIL) pour obtenir l'indice d'iode de consigne (I2N0.G0AL).
La relation existant entre l'indice d'iode et le OAC constitue la relation de réglage primaire. Le OAC est une variable de contrôle calculée et non une variable de contrôle mesurée. Comme on l'indiquera ci-après, l'équation définissant le OAC comprend parmi ses termes air, GAS et OIL. C'est pourquoi, en se basant sur la relation existant entre l'indice d'iode et le OAC, les modifications appropriées à la variable de contrôle mesurée préférée OIL, peuvent être réalisées pour obtenir l'indice d'iode de consigne (I2N0.G0AL). Le débit de matière première (OIL) est la variable d'entrée préférée à contrôler, parce que, pour une certaine raison, elle apparaît dans un terme seulement de l'algorithme de l'indice d'iode et, par conséquent, le procédé d'ajustement peut être relativement simple et direct.
Le nouveau débit de matière premières (OILNEW), qui est requis pour obtenir l'indice d'iode de consigne (^No.qqal) est estimé en se basant sur la relation suivante entre l'indice d'iode et le OAC:
(4) Δ^Νο. p KC #^OAC dans laquelle: ΔΙ2Ν0. est le l2No.G0AL m°lns la moyenne sur deux minutes (ou sur un autre intervalle de temps) de l2No.p (l2No.AVG) aOAC est le nouveau OAC (OAC]jjE^) requis pour obtenir le I2N0.GOAL moins la moyenne sur deux minutes de 1'OAC mesuré (OAC^yq); et KC est la constante globale de combustion de l'algorithme de 1'indice d'iode. L'équation (4) est ajustée d'après la dérivée partielle de l'algorithme de l'indice d'iode (équation (1)) par rapport à l'OAC. Le nouvel indice de matière première (0ILNEW) est déterminé ensuite en se basant sur les équations suivantes:
Figure LU87762A1D00221
Les équations (5) et (6) sont résolues ensuite pour OILjjew de la manière suivante:
Figure LU87762A1D00222
Par conséquent, OILj^ew peut être calculé ensuite toutes les deux minutes (ou à tout autre intervalle de temps), en utilisant la moyenne des indices d'iode prédit ( 12N0. £\j ) calculée sur cet intervalle de moyenne et le débit de matière première (0IL) peut être réglé ensuite automatiquement afin d'obtenir le I2No.qqal·
Le système de contrôle de production de noir de carbone de la présente invention présente une caractéristique supplémentaire, qui est un procédé de mesure en laboratoire hors de la conduite. A des intervalles de temps espacés et alors que le réacteur de noir de carbone est en fonctionnement, on prélève des échantillons de noir de carbone produits et 1'indice d'iode de chaque échantillon est mesuré (n^No.j^g) par des techniques connues. L'indice d'iode mesuré (I2No*LAb) et son écart standard connu (SDLAB) sont déterminés ainsi que l'écart moyen et l'écart standard (SDp) des indices d'iode prédits (ü^No.p) pour la période de l'échantillonnage. Ensuite, en fonction des valeurs de l'indice d'iode mesuré (ΐ2Νο.ΒΑΒ), son écart standard d'essai (SD-lab) moyenne et l'écart standard (SDp) des indices d'iode prédits (Π^Νο.ρ), la constante d'interception du système (KO) de l'algorithme de l'indice d'iode (équation (1)) est réglé afin de calculer un indice d'iode prédit plus précis (l2No.p), comme on le décrira ci-après plus en détail. Par conséquent, et conformément à la présente invention, la précision de l'algorithme de contrôle de l'indice d'iode (l2No.p) elle-même, peut être vérifiée systématiquement par rapport à 1'indice d'iode mesuré en laboratoire (l2No.LAB) et améliorée pendant le fonctionnement du réacteur de noir de carbone. L'échantillonnage hors de la conduite, propre à la présente invention assure donc une compensation pour les anomalies non mesurées du réacteur de noir de carbone, qui ne sont pas mesurées couramment ou ne peuvent pas être mesurées, contrairement aux variables d'entrée mesurables décrites ci-dessus.
Conformément à la présente invention, un algorithme à filtre qui est, de préférence, un algorithme à filtre Kalman, est utilisé pour modifier l'interception du système (KO) de l'algorithme de l'indice d'iode. L'interception de système (KO) est modifiée en se basant sur l'indice d'iode mesuré (l2No*LAB^ et les indices d'iode prédits (Π^Νο.ρ) déterminés pendant l'intervalle où est prélevé l'échantillon de noir de carbone, afin que l'algorithme de l'indice d'iode puisse prédire plus correctement les indices d'iode. L'indice d'iode de l'échantillon de noir de carbone (l2No*LAB^ est mesuré d'une manière connue de tous les spécialistes de ces techniques comme, par exemple, la méthode volumétrique ou par titration de 1'échantillon de noir de carbone avec une solution d'iode. L'essai de l'indice d'iode est réalisé, de préférence, suivant la méthode d'essai par absorption de l'iode ayant la désignation ASTM D1510-85. L'intervalle d'échantillonnage pendant lequel est prélevé l'échantillon de noir de carbone est compris généralement dans la gamme d'environ 2 à 20 minutes.
Conformément à la caractéristique d'échantillonnage de la présente invention, la meilleure estimation de la variance d'erreur des indices d'iode prédits courants (VIP) et la variance d'erreur de l'indice d'iode mesuré en laboratoire (Vji,) sont déterminés. La variance d'erreur est le carré de l'écart standard de l'indice d'iode. C'est pourquoi VIL est le carré de l'écart standard (SD^g) de l'indice d'iode mesuré en laboratoire pour l'échantillon de noir de carbone (l2No.LAg)» Comme on mesure généralement un seul indice d'iode en laboratoire (I2No*LAb) pendant chaque période d'échantillonnage, Vjg est essentiellement une constante qui est déterminée par une étude de laboratoire séparée de la précision ou de la reproductibilité de l'indice d'iode mesuré suivant une méthode connue dans cette technique.
Vjg est, par conséquent, remis à jour périodiquement, par exemple après quelques mois ou lorsqu'il s'est produit une modification dans le procédé pour déterminer en laboratoire l'indice d'iode (^No.jjyj). vip est la meilleure estimation de la variance d'erreur de l'indice d'iode prédit courant (l2No.p), comme on le décrira plus en détail ci-après. VIP et Vjl constituent donc chacun des indications des incertitudes des déterminations elles-mêmes des indices d'iode correspondants.
En se basant sur les variances d'erreur VIp et VlL, on utilise ensuite un gain de filtre Kalman pour indice d'iode (Kj), qui est utilisé pour mettre à jour 1'interception du système (KO) de l'algorithme de l'indice d'iode, comme on le décrira ci-après, est déterminé de la manière suivante:
Figure LU87762A1D00251
Le gain de filtre Kalman (Kj) est donc essentiellement une moyenne pondérée des variances d'erreur (Vjp et Vj^), qui indiquent chacune le degré de variation dans deux mesures ordinairement avec erreur (l2No.p et l2No-LAB)· Les valeurs Ü^No.p et l2No*LAB sont généralement différentes. C'est pourquoi le gain de filtre Kalman (Κχ) constitue en fait un coefficient de pondération basé sur une information statistique relative à la fiabilité des deux mesures différentes l2No.p et 12N0.labt qui indiquent quelle mesure est la plus précise. Par exemple, si Kj = 1, il existe alors Une variance d'erreur négligeable pour I2N0.LAB et, si Kj = 0, il existe une variance d'erreur négligeable pour ü^No.p.
En se basant sur le gain de filtre de Kalman (Ij), on utilise un algorithme à filtre Kalman pour déterminer un nouvel indice d'iode optimal estimé (I2N0.FILTER)' de ia manière suivante:
Figure LU87762A1D00252
dans laquelle I2N0.AVG es^ la ra°Yenn® des indices d'iode prédits (l2No.p) pendant la période de l'échantillonnage.
Ensuite, en se basant sur le nouvel indice d'iode optimal estimé I2N0.filmer), on calcule une nouvelle constante d'interception du système (KOjjew) PC>ur l'algorithme de l'indice d'iode, de la manière suivante:
Figure LU87762A1D00261
Il convient de noter qu'une variation de un point, par exemple, dans la constante d'interception du système (KO) correspond à une variation de un point de l'indice d'iode et, par conséquent, les indices peuvent être introduits directement dans l'équation (10) pour résoudre en fonction de KOjjew· C'est pourquoi la constante d'interception du système (KO) est réglée chaque fois que l'indice d'iode mesuré en laboratoire (I2No*LAb) devient disponible, afin de rendre plus correct l'algorithme de 11 indice d'iode (équation (1)).
Si l'on examine à nouveau les variances d'erreur, la meilleure estimation de la variance d'erreur courante vraie de l'indice d'iode prédit (VIP(k+1)) à l'intervalle de temps (k+1) et qui, comme décrit ci-après, est utilisé pour déterminer le gain de filtre Kalman (Kj), est déterminé de la manière suivante:
Figure LU87762A1D00262
dans laquelle
Vip(k+1) est la meilleure estimation de la variance d'erreur courante vraie de l'indice d'iode prédit courant (l2No.p) à l'intervalle de temps (k+1);
VjE(k) est la variance d'erreur de l'estimation optimale précédente de l'indice d'iode (^No. filmer) à l'intervalle de temps (k);
ViM(k+1) est la variance d'erreur des indices d'iode prédits (l2No.p) à l'intervalle de temps (k+1) mesuré sur la dernière période d'échantillonnage.
Le nouveau gain de filtre Kalman (Kj(k+1)) est déterminé ensuite d'après les variances d'erreur des indices d'iode prédits courants (Π^Νο.ρ) et de l'indice d'iode courant mesuré en laboratoire (^No-lab)' de la manière suivante:
Figure LU87762A1D00271
Vih(k+1) est la variance d'erreur de l'indice d'iode courant mesuré en laboratoire (Ι2Νο.Εαβ) et est définie comme suit:
Figure LU87762A1D00272
PSülab est l'écart standard en pourcentage de l'essai de l'indice d'iode, déterminé par une étude de précision ou de reproductibilité, bien connue dans cette technique. Par conséquent, le nouveau gain de filtre Kalman optimal (Kj(k+1)) est introduit dans l'équation (9) ci-dessus, pour résoudre, en fonction du nouvel indice d'iode prédit optimal ( I2N0.filTEr) · i*® ^2^9'FILTER ®®t- introduit ensuite dans l'équation (10) ci-dessus pour résoudre, en fonction de la nouvelle constante d'interception du système (KO$jEçÿ), afin que l'algorithme d'indice d'iode puisse prédire plus correctement l'indice d'iode.
La variance d'erreur du nouvel indice d'iode estimé optimal (VIE(k+1) à utiliser pour déterminer Vip(k+1) à la fin de la période d'échantillonnage suivante (VIE(k) dans l'équation (11) ci-dessus) est déterminée ensuite de la manière suivante:
Figure LU87762A1D00273
Conformément à un autre mode de réalisation de la présente invention, le système de contrôle de procédé est utilisé pour contrôler la structure du noir de carbone. La structure du noir de carbone est déterminée généralement en laboratoire par l'indice d'absorption au phtalate de dibutyle (DBP) identifié par la désignation ASTM: D2414-86. La valeur DBP constitue donc une indication de la structure du noir de carbone. Il existe, toutefois, d'autres mesures appropriées de la structure du noir de carbone, qui peuvent être contrôlées également par le système de contrôle de production de la présente invention. Une manière de contrôler le DBP consiste à injecter une solution de potassium d'addition (K+S), connue en technique, de préférence dans la matière première avant l'injection de la matière première, dans la zone d'injection de la matière première du réacteur. La solution de potassium ajoutée (K+S) est dispersée ensuite dans le mélange réactionnel, dans la zone du réacteur et a donc un effet de charge ionique sur les particules de noir de carbone formé. Par conséquent, d'une manière générale, si une concentration plus élevée de solution de potassium d'addition (K+S) est injectée dans la matière première, il y aura une tendance à moins d'agrégation entre les particules de noir de carbone formé.
Conformément à la présente invention, les valeurs DBP prédites (DBPp) sont calculées à des intervalles de temps espacés, par exemple après une à dix secondes. Les valeurs DBP prédites (DBPp) sont calculées par un algorithme DBP qui est basé, d'une part, sur des résultats d'essais empiriques pour toute géométrie donnée du réacteur de noir de carbone, dans lequel le système de contrôle de production est utilisé. Les valeurs DBP prédites sont soumises ensuite à un calcul de moyenne sur des intervalles de temps espacés, par exemple pour les deux minutes (DBPAVG). En se basant sur les valeurs moyennes prédites DBP (DBP^vç), une variable d'entrée contrôlée, telle que le débit de la solution de potassium ajoutée (K+S) est réglée automatiquement pour obtenir la valeur de consigne DBP (DBPqq^) .
Les valeurs DBP calculées (DBPp) peuvent être calculées conformément à 11 algorithme DBP suivant : (15) DBPp = (164.9 - 17.3 * X)*F pour 0 < X < 1 et (16) DBPp " (147*6 ~ 17*3 * ln(X))*F pour· X >1 dans lequel X est la concentration de l'ion potassium (K+) dans la matière première [gm K+/100 gai. huile]; et F est un facteur d'échelle calculé pour régler l'algorithme en fonction des anomalies non mesurées dans le réacteur de noir de carbone ou pour des différences entre des réacteurs (F est généralement compris dans la gamme d'environ 0,7 à environ 1,2).
Les constantes de l'algorithme DBP sont déterminées empiriquement, conformément à un procédé d'identification de procédé déjà connu en utilisant une analyse de régression pour toute géométrie donnée d'un réacteur de noir de carbone de la manière déjà décrite ci-dessus pour déterminer les constantes de l'algorithme de l'indice d'iode. C'est pourquoi les valeurs des constantes sont probablement différentes pour différents types de géométrie de réacteur. Les variables d'entrée mesurées, en rapport avec le DBP sont, de préférence, le débit de la solution de potassium ajoutée et le débit de matière première. La variable de sortie est le DBP ou toute autre mesure appropriée de la structure du noir de carbone. De la manière décrite ci-dessus pour l'algorithme de l'indice d'iode, on effectue ensuite une série d'expériences sur un réacteur de noir de carbone ayant le type de géométrie de réacteur pour lequel l'algorithme sera utilisé. En se basant sur les expériences, on obtient un ensemble de données d'entrées et de données de sortie correspondantes. Le procédé d'analyse de régression est effectué ensuite sur l'ensemble des données afin d'identifier les constantes de l'algorithme DBP. Les constantes de l'algorithme DBP, telles que définies dans les équations 15 et 16, sont déterminées empiriquement suivant le procédé d'analyse de régression décrit ci-dessus pour une géométrie de réacteur à trois phases, semblable à celui représenté schématiquement à la figure 1. L'algorithme DBP avec équation (15) et (16) est utilisé pour prédire les valeurs DBP (DBPp) à des intervalles de temps espacés, par exemple toutes les secondes. Ensuite, les valeurs DBP prédites sont soumises à un calcul de moyenne sur des intervalles de moyenne espacés (DBP^q), par exemple toutes les deux minutes. Chaque valeur moyenne DBP (DBP^ç) est utilisée ensuite pour calculer un nouveau point de réglage du débit de la solution de potassium ajoutée (K+Sjjew) en utilisant un algorithme de réglage de DBP défini de la manière suivante:
Figure LU87762A1D00301
dans lequel
Figure LU87762A1D00302
Le Xnevî est dérivé de la dérivée partielle de l'algorithme DBP (équations (15) et (16)) en fonction de la concentration de 1'ion potassium dans la matière premières (X), et défini de la manière suivante:
Figure LU87762A1D00311
KMIX est la concentration dans le mélange de la solution de potassium ajoutée K+S, qui constitue le nombre de grammes d'ion potassium (K+) par livre de solution de potassium ajouté (K+S). Xjjew est nouvelle concentration de l'ion potassium (K+) dans la matière première requise pour obtenir DBPqqal· k+sAVG es^ débit moyen de la solution de potassium ajoutée pendant l'intervalle de deux minutes et OIL^vg est débit moyen de matière première pendant l'intervalle de deux minutes. OILNEW est le point de réglage du débit courant pour la matière première, qui est réglé, de préférence, conformément à l'algorithme de l'indice d'iode, de la manière décrite ci-dessus. Par conséquent, quand on utilise les valeurs moyennes prédites DBP (DBPavg) sur l'intervalle de deux minutes, le nouveau débit de la solution de potassium ajoutée (K+Sjjew) peut être déterminée conformément à l'équation (17), afin d'obtenir la valeur DBP de consigne (DBPG0AL).
Le système de contrôle de production de la présente invention présente une caractéristique supplémentaire qui est un procédé de mesures en laboratoire du DBP en dehors de la conduite. A des intervalles de temps espacés et alors que le réacteur de noir de carbone est en fonctionnement, on prélève des échantillons du noir de carbone produit et on mesure la valeur DBP pour chaque échantillon (DBPBAB) d'une manière connue de tous les spécialistes de cette technique. L'intervalle d'échantillonnage des échantillons de noir de carbone est compris généralement dans la gamme d'environ 2 à 20 minutes. Le DBPLAB est mesuré, de préférence, suivant la méthode ASTM D2414-86 déjà mentionnée ci-dessus.
La valeur DBP mesurée (ϋΒΡΒΑΒ) et son écart standard connu (SDLAB) sont déterminés ainsi que la moyenne et l'écart standard (SDp) des valeurs DBP prédites (DBPp) pour la période de l'échantillonnage. Ensuite, en fonction de la valeur DBP mesurée (DBPBAB), son écart standard (SDLAB) et la moyenne et l'écart standard des valeurs DBPp), le facteur d'échelle (F) et l'algorithme DBP (équations (15) et (16)) sont réglés afin de calculer plus correctement les valeurs DBP. Par conséquent, la présente invention permet de vérifier systématiquement la précision de l'algorithme DBP lui-même en fonction de la valeur DBP mesurée en laboratoire (DBPBAB) et de l'améliorer alors que le réacteur de noir de carbone est en fonctionnement.
Conformément à la caractéristique d'échantillonnage de la présente invention, la meilleure estimation de la variance d'erreur des valeurs DBP prédites (VBp) et de la variance d'erreur de la valeur mesurée en laboratoire DBP (VDL) sont déterminées. est le carré de l'écart standard de la valeur mesurée en laboratoire (DBPBAB). Comme on détermine, de préférence, une seule valeur DBP mesurée en laboratoire pendant chaque période d'échantillonnage, VDl est essentiellement une constante qui est déterminée par une étude séparée de précision ou de reproductibilité du procédé de mesure DBPlaba suivant une méthode connue en technique. C'est pourquoi VDl est généralement mise à jour périodiquement, par exemple après quelques mois ou chaque fois qu'a lieu une modification du procédé pour déterminer le DBPLAB. VBp constitue la meilleure estimation de la variance d'erreur de la valeur courante prédite DBP (DBPp), comme on le décrira plus en détail ci-après.
En se basant sur les variances d'erreur VBp et VDL, on utilise un algorithme à filtre qui est, de préférence, un algorithme à filtre Kalman pour déterminer une meilleure estimation de la valeur DBP vraie pendant la période d'échantillonnage (DBPpjLTER)· Le DBPpjjyiigp est obtenu sous forme d'une moyenne pondérée entre le DBPlab et la moyenne des valeurs DBP prédites pendant la période d'échantillonnage (DBPAyg). L'algorithme de filtre Kalman DBP pour le DBPFilter est défini de la manière suivante: (22) DBPFILTER * DBPAVG + KD * (DBPLAB " DBPAVG) KD est le gain de filtre Kalman DBP qui est essentiellement une moyenne pondérée des variances d'erreur VDP et et est défini comme suit:
Figure LU87762A1D00331
Ensuite, en se basant sut le DBPFILTER' le facteur d'échelle (F) de l'algorithme DBP, équations (15) et (16) est réglé (FNE^) afin que l'algorithme DBP puisse prédire plus correctement le DBP, de la manière suivante:
Figure LU87762A1D00341
XAVG est concentration moyenne de la solution de potassium ajoutée (K+S) dans la matière première, telle que définie à l'équation (21) pendant la période d'échantillonnage. Le nouveau facteur d'échelle (FNEW) est introduit ensuite dans l'algorithme DBP (équations (15) et (16) pour remplacer l'ancien facteur d'échelle (F) et régler ainsi l'algorithme pour prédire avec plus de précision le DBP.
La meilleure estimation de la variance d'erreur courante vraie de la valeur DBP prédite (Vj)p(k+1)) à l'intervalle de temps (k+1) qui est utilisée dans l'équation (23) pour déterminer le gain courant du filtre Kalman DBP (¾) est définie comme suit: (26) VDp(k+l) - VM(k) + V^fk+l) dans laquelle
Vop(k+1) est la meilleure estimation de la variance d'erreur courante vraie de la valeur courante prédite DBP à l'intervalle de temps (k+1); VDe est la variance d'erreur de l'estimation optimale antérieure DBP (DBPfilij.ee) à l'intervalle de temps (k); et vDM(k+1) est la variance d'erreur des valeurs prédites DBP (DBPp) à l'intervalle de temps (k+1) mesurée sur la dernière période d'échantillonnage.
Le nouveau gain de filtre Kalman DPB (KD(k+1)) est déterminé ensuite sous forme d'une moyenne pondérée des variances d'erreur des valeurs courantes prédites DBP (DBPp) et de la valeur courante DBP mesurée en laboratoire (DBPlab), de la manière suivante:
Figure LU87762A1D00351
Vdl(^+1) est la variance d'erreur de la valeur courante mesurée en laboratoire DBP (DBPlab) et définie comme suit: (28) VDL(k+i) - (PSD^/iOOl2 * DBPgoal
Dans ce cas, PSDLab est l'écart standard présent du DBP de laboratoire, qui est déterminé par une étude de précision ou de reproductibilité bien connue dans cette technique. Par conséquent, le nouveau gain de filtre Kalman DBP (KD(k+1)) est introduit dans l'équation (22) ci-dessus pour la résoudre en fonction de la nouvelle valeur optimale estimée DBP (ΟΒΡρυντΕ^)' DPBFILTER est introduit ensuite dans les équations (24) ou (25) ci-dessus afin de les résoudre en fonction du nouveau facteur d'échelle (FflEw) pour que l'algorithme DBP (équations (15) et (16)) puisse prédire plus correctement le DBP.
La variance d'erreur de la nouvelle valeur optimale estimée DBP (Vpg(k+1) à utiliser pour déterminer Vpp(k+1) à la fin de la période d'échantillonnage suivante (VDE(k) dans l'équation (26) ci-dessus) est déterminé ensuite de la manière suivante:
Figure LU87762A1D00352
Conformément à d'autres modes de réalisation de la présente invention, le système de contrôle de procédé comprend, en outre, un procédé CUSUM (sommes cumulatives) pour surveiller les valeurs des variables de sortie contrôlées, telles que l'indice d'iode et/ou le DBP. Le CUSUM assure une compensation pour les tendances, soit de l'indice d'iode soit du DBP, qui peuvent résulter d'anomalies non mesurées du réacteur de noir de carbone, qui ne sont pas complètement compensées par l'algorithme de l'indice d'iode, l'algorithme DBP ou les algorithmes correspondant de filtre Kalman. Par conséquent, un CUSUM surveille le ^No.j^g et un CUSUM surveille le DBP^g chaque fois que chaque variable de sortie est mesurée pour déterminer s'il existe un décalage de la moyenne ou de l'une ou l'autre valeur qui est suffisante pour nécessiter un réglage supplémentaire du procédé.
Chaque CUSUM utilise deux sommes cumulatives, à savoir une somme côté haut (SH(i)) et une somme côté b as (SL(i)), afin de tester respectivement le l2No*LAB et te DBPlab et de déterminer s'il existe une tendance indésirable. Quand les CUSUM sont réglés à nouveau, chaque somme cumulative Sn(i) et Sl(A)) est rendue égale à zéro. Les deux sommes sont déterminées comme suit: (30) SH(1) » Max to,sH(i.1) + ïA - (GOAL + k)j (31) sL(i) = Mih to,sL(1-1) + YA - (goal - k)] dans laquelle
Sh(î-1) est une sommation de toutes les sommes précédentes côté haut, depuis la dernière remise à zéro de CUSUM; Sl(î-1) est la somme de toutes les sommes précédentes côté bas, depuis la dernière remise à zéro du CUSUM; Y-Jl est la valeur courante mesurée en laboratoire de la variable de sortie contrôlée et, par conséquent, et conformément au mode de réalisation précédent, elle peut être l2No.LAB ou DBPLAB; GOAL est la valeur de consigne de la variable de sortie contrôlée et, par conséquent, conformément au mode de réalisation précédent, elle peut être ^No.qqal ou dbPgoal; et k est le flottement admissible de la variable de sortie contrôlée, qui est généralement compris dans la gamme d'environ un écart standard ou dans lequel environ 68% des valeurs mesurées en laboratoire de la variable de sortie contrôlée correspondante (telle que l2No*LAB ou dbpLAb) se trouveront.
Un intervalle de décision (-h,h) est déterminé pour chaque variable de sortie contrôlée, la valeur exacte de celui-ci étant choisi en se basant sur l'expérience avec le réacteur de noir de carbone particulier utilisé, mais qui est généralement près des limites de tolérances déterminées pour cette variable de sortie. Par exemple, une valeur typique de h pour indice d'iode ou le DBP peut être 5. Par conséquent, l'intervalle de décision h sera 5 unités d'indice d'iode ou unités de DBP de chaque côté de la valeur de l2No*G0AL ou dbpGOAL respectivement.
Après chaque échantillonnage de noir de carbone et après les déterminations des valeurs mesurées en laboratoire pour l'indice d'iode (I2No-lab) et/ou de DBP (DBPLAB), ces valeurs sont introduites chacune dans les équations (30) et (31) pour (Y-^). Les deux sommes cumulatives Sh(ï) et Sl(ï), sont calculées ensuite pour i2No*LAB DBPlab· Ensuite, si SH(i) > h ou si SL(i) ^ -h, soit pour l'indice d'iode, soit pour le DBP, un signal d'alarme est créé pour la variable de sortie correspondante. Si un signal d'alarme est créé, 1'opérateur est alors averti d'avoir à augmenter la fréquence d'échantillonnage du noir de carbone produit, généralement suivant un facteur d'au moins 2. Si un signal d'alarme est créé pour l'indice d'iode et/ou le DBP respectivement, alors le gain Kalman (Kj) pour l'algorithme de l'indice d'iode et/ou le gain du filtre Kalman DBP (KD) pour l'algorithme DBP sont réglés chacun respectivement sur l'unité. Si, après l'échantillonnage de noir de carbone suivant, le l2No-LAB ou Ie DBPLAB tombent dans l'intervalle ±k de I2N0.GOAL DBBGOAL respectivement, alors le CUSUM est remis à zéro en réglant les sommes cumulatives et sur zéro pour la variable correspondante. Toutefois, si un signal d'alarme continue à être produit, alors le gain de filtre Kalman (Kj ou KD) pour la variable de sortie correspondante est mis égal à l'unité, jusqu'à ce que la valeur mesurée en laboratoire tombe dans 11 intervalle ±k de la valeur de consigne de cette variable.
Le figure 2 représente schématiquement les constituants du matériel du système de contrôle de production de la présente invention. Le système de contrôle de production comprend un contrôleur de système désigné généralement par 10. Le contrôleur de système 10 est d'un type connu des spécialistes de ces techniques et est, de préférence, un mini-ordinateur, tel que le mini-ordinateur VAX mentionné ci-dessus. Le contrôleur de système 10 est couplé par un bus 12 à un système de contrôle décentralisé 14. Le système de contrôle décentralisé 14 est également d'un type connu des spécialistes de cette technique, tel que le système d'instrumentation Fisher PRoVOX, fabriqué par Fisher Controls International, Inc., de Marshalltown, Iowa. Le système de contrôle décentralisé 14 est couplé à son tour par un algorithme PID (PID) à un débitmètre d'huile 16 et à une vanne de débit à réglage automatique 18. Comme mentionné ci-dessus, le débitmètre d'huile 16 est, de préférence, un débitmètre de type Coriolis. Le débitmètre d'huile 18 est monté en amont ou en aval du débitmètre d'huile 16 dans une conduite de matière première 20 du réacteur de noir de carbone. Par conséquent, le système de contrôle décentralisé 14 contrôle le fonctionnement de la vanne 18 afin de régler automatiquement le débit de matière première (OIL) pour obtenir l'indice d'iode de consigne (l2No*GOAL^ comme on le décrira plus en détail ci-après. Le système de contrôle décentralisé 14 est couplé également par un algorithme PID (PID) à un débitmètre de solution de potassium ajoutée 22 et à une vanne de débit réglable automatiquement 24. Le débitmètre 22 est, de préférence, un débitmètre de type Coriolis, tout comme le débitmètre d'huile 16. La vanne de débit 24 est montée en amont ou en aval du débitmètre 22 dans une conduite de solution de potassium ajoutée 26 du réacteur de noir de carbone. Par conséquent, le système de contrôle décentralisé 14 contrôle également le fonctionnement de la vanne 22 afin de régler automatiquement le débit de la solution de potassium ajoutée K+S pour obtenir la valeur de consigne DBP (DBPG0AL), comme on le décrira plus en détail ci-après.
Si l'on examine maintenant la figure 3, on y voit un diagrame synoptique représentant le principe du fonctionnement du système de contrôle de la production de noir de carbone de la présente invention. Les repères à S-|2 indiquent les étapes 1 à 12. Quand le système de contrôle de production est en service/ comme désigné généralement par S-|, le système de contrôle décentralisé 14 crée un indice d'iode prédit (l2No.p) et une valeur DBP prédite (DBPp), désigné par S2 conformément à l'algorithme de l'indice d'iode et à l'algorithme DBP respectivement, de la manière décrite ci-dessus. De préférence, l'algorithme d'indice d'iode et, par conséquent, les équations pour les variables d'entrée d'alimentation sont incorporées sous forme de sous-programme au système de contrôle décentralisé 14. D'une manière analogue, les équations de l'algorithme DBP sont réalisées aussi, de préférence, par le système de contrôle décentralisé 14 dans des sous-programmes. Après que chaque l2No.p et DBPp a été calculé,ces valeurs sont introduites chacune dans la mémoire de 1'ordinateur du contrôleur de système 10. Le système de contrôle décentralisé 14 calcule à la fois le l2No.p et le DBPp environ chaque seconde, en se basant sur les valeurs courantes de variable d'entrée désignées par S3. Chaque valeur l2No.p et DBPp mise à jour est introduite ensuite dans la mémoire du contrôleur de système 10. Ensuite, comme indiqué par S4, les valeurs l2No.p et DBPp mises dans la mémoire de l'ordinateur sont soumises à un calcul de moyenne sur chaque intervalle de 2 minutes par le système de contrôle décentralisé 14 et les valeurs obtenues l2No*AVG DBPAVG sont introduites dans la mémoire de l'ordinateur.
En se basant sur la valeur l2No-AVG de 1'intervalle de deux minutes, le nouveau débit de matière première (OILjjew) es^ déterminé ensuite par le système de contrôle décentralisé 14, comme indiqué par S5. D'une manière analogue, et en se basant sur le DBPAVG pendant 1'intervalle de deux minutes, on détermine également le nouveau débit de la solution de potassium ajoutée (K+SAVg)· Les équations (5) à (7) et les équations (17) à (21), telles que décrites ci-dessus, sont incorporées, de préférence, dans des sous-programmes dans le système de contrôle décentralisé 14, afin de déterminer à la fois le nouveau débit de matière première (OILjgg^) et le nouveau débit de la solution de potassium ajoutée K+SNew respectivement. En se basant sur le nouveau débit de matière première OIL^ew et le nouveau débit de la solution de potassium ajoutée K+SNEW, le système de contrôle décentralisé 14 détermine ensuite le degré de réglage de la vanne 18 et de la vanne 24 en utilisant les algorithmes PID de la manière qui sera décrite ci-dessous. Le nouveau débit de matière première OIL^w ei: Ie nouveau débit de solution de potassium ajoutée sont alors mis à jour chacun toutes les deux minutes. Les vannes 18 et 24 sont réglées à leur tour toutes les deux minutes, en se basant respectivement sur les nouvelles valeurs I2^o.^vq et DBPAVq afin d'obtenir les nouveaux débits, comme indiqué par S7.
La première phase des caractéristiques de mesure de laboratoire en dehors de la conduite, propres à la présente invention, est désignée par Sg, ce qui indique que le contrôleur de système 10 calcule la moyenne et l'écart standard de I^No.p et de DBPp chaque seconde (ou à tout autre intervalle de temps) pendant la période de 1'échantillonnage du noir de carbone. Le noir de carbone produit est échantillonné à des intervalles de temps espacés, par exemple généralement dans un délai d'environ 1 à 4 heures et 1'indice d'iode, tout comme le DBP de l'échantillon sont mesurés dans un laboratoire (l2No-LAB et DBPLAB), comme indiqué par S9. Comme déjà mentionné ci-dessus, l'intervalle d'échantillonnage du noir de carbone est compris généralement dans la gamme d'environ 2 à 20 minutes. Ensuite, la nouvelle interception de système (KO) pour l'algorithme de 1'indice d'iode est mise'à jour par le contrôleur de système 10, en se basant sur le l2No,LAB et le l2No*AVG calculés pendant la période d'échantillonnage, comme indiqué par S-jq . De préférence, les équations (8) à (14) telles mentionnées ci-dessus, sont incorporées sous forme de sous-programme dans le contrôleur de système 10. D'une manière analogue, le facteur d'échelle (F) est également réglé d'après le DBPlAb le dbpAVG pendant la période d'échantillonnage. De préférence, les équations (22) à (29), telles que mentionnées ci-dessus, sont également introduites sous forme de sous-programme dans les systèmes de contrôle décentralisé 14. La nouvelle interception du système (KOjjew) est utilisée alors pour mettre à jour l'algorithme d'indice d'iode pour déterminer des indices d'iode prédits plus précis (l2No.p), jusqu'à la prise de l'échantillon suivant de noir de carbone, comme indiqué par S-|-|. D'une manière analogue, le nouveau facteur d'échelle (F^EW^ es^ utilisé pour mettre à jour l'algorithme DBP pour déterminer de manière plus précise les valeurs DBP jusqu'à ce que 1'échantillon de noir de carbone suivant soit prélevé, comme indiqué par S-|-|. Comme l'indique S-|2/ l'algorithme de l'indice d'iode et l'algorithme DBP sont mis à jour chacun, chaque fois qu'un échantillon de noir de carbone est prélevé et, par conséquent, dans un délai d'environ 1 à 4 heures.
Si l'on examine la figure 4, on y voit un diagramme synoptique représentant le principe des procédés du système de contrôle décentralisé 14 pour prédire à la fois l'indice d'iode l^No.p, conformément à l'algorithme de l'indice d'iode et le DBPp, conformément à l'algorithme DBP, comme décrit ci-dessus. Le système de contrôle décentralisé 14 utilise tout d'abord les données d'entrée nécessaires pour calculer les variables d'entrée d'alimentation pour l'algorithme de l'indice d'iode et la variable d'entrée pour l'algorithme DBP, comme indiqué par S-| . Les variables d'entrée pour l'algorithme de l'indice d'iode comprennent le débit de matière première, le débit de gaz, le débit d'air, la température de préchauffage de l'air et l'humidité de l'air. Le ATBG (qualité du combustible) est une variable de contrôle calculée et le ATBO (qualité de la matière première) est essentiellement une variable de contrôle constante, comme mentionné ci-dessus. Les variables d'entrée pour l'algorithme DBP sont le débit de la solution de potassium ajoutée et le débit de matière première.
Après lecture des données d'entrée, le système de contrôle décentralisé compare les données d'entrée à une gamme admissible de valeurs pour chaque variable, comme indiqué par S2. Si une valeur quelconque tombe en dehors de sa gamme admissible (BAD), alors un indicateur de données mauvaises, qui est un signal numérique, est créé, comme indiqué par S3. Si l'indicateur de données mauvaises est créé, alors le l2No.p et/ou le DBP n'est pas calculé en se basant sur cette donnée. Si toutes les données tombent dans les gammes admissibles, alors l2No-p et DBPp sont calculés tous deux en se basant sur cet ensemble de données d'entrée en utilisant l'algorithme de l'indice d'iode et l'algorithme DBP, respectivement, comme indiqué par S4. Le Ί^Νο.ρ et le DBPp sont alors comparés chacun à une gamme réaliste dans laquelle chaque variable de sortie doit tomber, comme indiqué par S5. Si, soit I2N0.p soit DBPp ne se trouvent pas dans la gamme admissible, alors l'indicateur de données mauvaises est créé et les valeurs courantes pour l2No.p et/ou DBPp ne sont pas utilisées suivant que l'une des valeurs ou les deux sont en dehors de sa gamme correspondante admissible. Si le l2No.p ou le DBPp ne tombent dans leur gamme admissible, ces valeurs sont alors mises en mémoire dans l'ordinateur du contrôleur de système 10, comme indiqué par S5 et sont utilisées chacune plus tard (à la fin de " r l'intervalle de temps espacé) pour mettre à jour le débit de matière première et le débit de solution de potassium ajoutée respectivement.
Si l'on examine la figure 5, on y voit un diagramme synoptique représentant le principe des procédés du système de contrôle décentralisé 14 pour régler à la fois le débit de matière première et le débit de solution de potassium ajoutée. Comme indiqué par S3, si l'indicateur de données mauvaises a été créé pendant les procédures de prédictibn de l'indice d'iode et/ou du DBP (BAD), comme indiqué par S3 à la figure 4, alors l'indicateur de données mauvaises et éliminé et les procédures de réglage représentées à la figure 5 ne sont pas appliquées pour cet intervalle de temps espacé pour l'algorithme gui correspond aux données d'entrées mauvaises. Toutefois, si l'indicateur de données mauvaises n'a pas été créé pendant l'intervalle de deux minutes, alors le système de contrôle décentralisé 14 examine les données d'entrée pour déterminer le nouveau point de consigne de la matière première (OILnew) et/ou le nouveau point de consigne de la solution de potassium ajoutée (K+SjjEW), comme indiqué par S2· Les données d'entrée pour OILnew comprennent le AIRAVG, le GASAVG, le ATBG, le ATBO et le OACAyG, tels que définis par l'équation (7). Les données d'entrée pour le K+SNEW comprennent le K+SAVG, le OILavg, le DBPAyG et le XAyG, tels que définis par les équations (17) à (21).
Les données d'entrée sont comparées ensuite à une gamme admissible de valeurs pour chaque terme, comme indiqué par S3. Si l'une quelconque de ces valeurs tombe en dehors de sa gamme admissible correspondante, alors l'indicateur de données mauvaises est créé (BAD).
Par conséquent, le point de réglage du débit de matière première (OILjjE^) et le point de réglage de solution de potassium ajoutée (K+Sjjew) ne sont pas adaptés pour cet intervalle de temps si les données pour l'un des deux ou pour les deux sont mauvaises. Si toutes les valeurs dans leur gamme admissible, alors le OILnew et le K+£>NEW sont mis à jour tous les deux de la manière décrite ci-dessus et comme indiqué par S4. Le OILNE^ et le K+Sjjew sont alors comparés chacun à leur gamme de valeur admissible, comme indiqué par S5. Si soit le OILNEW, soit le K+SjjEçÿ tombent en dehors de sa gamme admissible correspondante (BAD), alors les procédures sont interrompues pour ce terme correspondant et son débit n'est pas réglé. Si le OILj^^ et le S+SjjEW tombent dans leur gamme admissible, alors les valeurs pour OILNEW et K+SfjEw sont traitées chacune par un algorithme PID afin de mettre à jour le débit de matière première et le débit de la solution de potassium ajoutée respectivement, comme indiqué par Sg.
Si l'on examine maintenant la figure 6, on peut y voir un algorithme PID typique qui est utilisé, de préférence, pour régler le nouveau débit de matière première (OILj|E^) ou pour régler le nouveau débit de la solution de potassium ajoutée (K+SjjEW), comme indiqué schématiquement. Le débitmètre pour la matière première 16 et le débitmètre pour la solution de potassium ajouté 22 sont couplés chacun respectivement à un transmetteur de débit (FT). Chaque transmetteur de débit (FT) est couplé à son tour au système de contrôle décentralisé 14 et transmet un signal (Fm) correspondant au débit mesuré, tel que détecté par son débitmètre correspondant. Les signaux pour les nouveaux points de réglage de débit pour la matière première et la solution de potassium ajoutée (FSp) sont ensuite comparés chacun à leurs signaux de débit mesurés correspondants (Fm) créés par les débitmètres. En se basant sur les comparaisons respectives, un signal d'erreur (e(t)) est créé et est égal au signal du point de réglage du débit correspondant (Fsp), moins le signal de débit mesuré correspondant (Fm) et cela pour chaque débit respectif. Ensuite, en se basant sur les signaux d'erreur correspondants (e(t)), un algorithme PID correspondant, connu de tous les spécialistes de cette technique, crée un signal de sortie (c(t) qui correspond au réglage qui devrait être effectué sur les vannes de débit correspondantes 18 ou 24 pour obtenir les points de réglage de débit. Chaque signal de sortie est alors envoyé à un courant correspondant vers un convertisseur pneumatique (i/P). Le courant vers les convertisseurs pneumatiques (i/P) est couplé dans chaque cas respectivement à la vanne de débit d'huile 18 et à la vanne de la solution de potassium ajoutée 24, afin de régler chacune des deux vannes. Le courant vers les convertisseurs pneumatiques (i/P) crée donc, dans chaque cas, une sortie sous pression qui correspond au signal de sortie correspondant PID (c(t)) qui règle à son tour sa vanne respective afin d'obtenir le point de réglage du débit. Par conséquent, chaque algorithme PID continue à produire des modifications du signal de sortie (c(t)) jusqu'à ce qu'il n'existe plus de signal d'erreur (e(t)) et donc que les points de réglage des débits aient été obtenus.
Si l'on examine la figure 7, on peut y voir un diagramme synoptique représentant le principe des procédures du contrôleur de système 10 pour mettre à jour l'interception du système (KO) de l'algorithme de l'indice d'iode et/ou le facteur d'échelle (F) de l'algorithme DBP à la fin de chaque période d'échantillonnage du noir de carbone. Comme indiqué par S-|, le contrôleur de système recherche dans la mémoire les valeurs ^No.p et DBPp calculées et stockées pendant la période d'échantillonnage. Si le contrôleur de système ne peut pas rappeler efficacement les données (insuccès), alors les algorithmes ne seront pas réglés. Le contrôleur de système 10 examine alors les valeurs pour le Î2No,LAB courant et le DBPLAjj courant et les compare à une gamme admissible de valeurs. Si l'une ou l'autre valeur est en dehors de sa gamme, alors son algorithme correspondant n'est pas réglé. Le contrôleur de système 10 utilise alors la méthode CUSUM qui détermine les sommes courantes SH(£) et/ou Sj^-jj pour les valeurs courantes l2No*LAB DBPLAB» comme indiqué par S3. Si soit Sjj^) > h ou SL(i) s -h, pour l'une ou l'autre variable de sortie mesurée (l2No-LAB ou DBPLAB)' le contrôleur de système crée un signal d'alarme. Si un signal d'alarme est créé, alors le gain de filtre Kalman (Kj) pour l'algorithme de l'indice d'iode et/ou le gain de filtre Kalman DBP (KD) pour l'algorithme DBP sont rendus égaux à 1 suivant qu'un signal d'alarme est créé pour l'une ou pour les deux variables de sortie. Par conséquent, la nouvelle interception de système (KO^gÿj) pour l'algorithme de l'indice d'iode et/ou le nouveau facteur d'échelle (FNEW) Pour l'algorithme DBP sont basés tous deux uniquement sur les valeurs mesurées en laboratoire, de ^^'LAB DBPLAB' respectivement. Toutefois, si un signal d'alarme n'est pas créé, alors le contrôleur de système détermine les nouvelles propriétés analytiques filtrées, l2No-FILTER DBPFILTER e*- r®9le à son tour la constante d'interception du système (KO) et le facteur d'échelle (F) afin de mettre à jour l'algorithme de l'indice d'iode et l'algorithme DBP respectivement, comme indiqué par S4. Ensuite, comme indiqué par S5, les valeurs pour la nouvelle interception de système (KOjgEçj) et le facteur d'échelle (F^v?) sont comparées à une gamme admissible pour chaque valeur. Si l'une ou l'autre valeur est en dehors de sa gamme, alors elle n'est pas utilisée pour mettre à jour son algorithme correspondant. Si les valeurs de K0NEW et FNEW sont chacune dans leur gamme, alors elles sont mises chacune en mémoire, comme indiqué par Sg. Au moment de la mise en mémoire de ces- valeurs, le contrôleur de système 10 élimine alors l'indicateur d'entrée des données, comme indiqué par S7, jusqu'à la fin de la période d'échantillonnage suivante.

Claims (13)

1. Procédé de contrôle de la production du noir de carbone dans un réacteur de noir de carbone, ledit procédé comprenant les étapes suivantes: mesure, à des intervalles de temps espacés, d'au moins une variable d'entrée utilisée dans la production du noir de carbone, alors que le réacteur de noir de carbone est en fonctionnement; utilisation d'au moins un algorithme, pour prédire, à des intervalles de temps de prédiction, au moins une variable de sortie du noir de carbone, basée sur au moins ladite variable d'entrée mesurée pendant ledit intervalle de temps espacé; détermination, à des intervalles de moyennes espacés, d'une valeur moyenne d'au moins ladite variable de sortie prédite sur ledit intervalle de moyenne; et réglage, à des intervalles de temps espacés, d'au moins lesdites variables d'entrée, suivant un algorithme de réglage, en utilisant la différence entre ladite valeur moyenne d'autre moins une valeur de sortie prédite, et une valeur de consigne d'au moins ladite variable de sortie, alors que le réacteur est en fonctionnement, afin d'obtenir la valeur de consigne de · cette variable de sortie, de façon à obtenir une qualité essentiellement constante du noir de carbone.
2. Procédé de contrôle de la production du noir de carbone, tel que décrit à la revendication 1, ledit procédé comprenant en outre les étapes suivantes: échantillonnage, à des intervalles d'échantillonnage espacés, du noir de carbone produit, alors que le réacteur de noir de carbone est en fonctionnement; mesure d'au moins une variable de sortie prédite par ledit algorithme d'après l'échantillon de noir de carbone alors que le réacteur de noir de carbone est en fonctionnement; et réglage d'au moins ledit algorithme en se basant sur ladite valeur mesurée d'au moins ladite variable de sortie, afin de prédire plus correctement au moins ladite variable de sortie.
3. Procédé de contrôle de la production du noir de carbone, tel que décrit dans l'une ou l'autre des revendications 1 à 2, dans lequel au moins ladite variable de sortie prédite est choisie dans un groupe comprenant l'indice d'iode et le DBP ; au moins ladite variable d'entrée réglée est choisie dans un groupe comprenant le débit de matière première et le débit de la solution de potassium ajoutée; et lesdites variables d'entrée mesurées à des intervalles de temps espacés sont choisis dans un groupe comprenant le débit d'oxydant, le débit des matières premières, le débit de combustible de la première phase, la température de préchauffage de l'oxydant et le débit de la solution de potassium ajoutée.
4. Procédé de contrôle de la production de noir de carbone, tel que décrit à la revendication 3, dans lequel ledit débit de matière première est réglé en utilisant la relation entre l'indice d'iode de consigne moins la valeur moyenne de l'indice d'iode prédit sur ledit intervalle de moyenne espacé et la différence entre la nouvelle combustion globale requise pour obtenir l'indice d'iode de consigne moins la valeur moyenne de la combustion globale pendant ledit intervalle de moyenne espacé; et on règle le débit de ladite solution de potassium ajoutée en utilisant la différence entre la valeur DBP moyenne pendant ledit intervalle de moyenne espacé et la valeur de consigne DBP.
5. Procédé de contrôle de la production du noir de carbone, tel que décrit dans l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel au moins ledit algorithme est réglé en utilisant une moyenne pondérée de la meilleure estimation de la variance d'erreur de la valeur courante prédite, d'au moins ladite variable de sortie du noir de carbone et de la variance d'erreur de la valeur mesurée d'au moins ladite variable de sortie.
6. Procédé de contrôle de la production du noir de carbone, tel que décrit à la revendication 5, dans lequel au moins ledit algorithme est réglé en utilisant au moins un deuxième algorithme pour déterminer une nouvelle valeur estimée, d'au moins ladite variable de sortie, en utilisant ladite moyenne pondérée des variances d'erreur et la différence entre ladite valeur mesurée d'au moins ladite variable de sortie et ladite valeur moyenne desdites valeurs prédites d'au moins ladite variable de sortie pendant la période d'échantillonnage tandis que ladite variable de sortie estimée, fournie par au moins ledit deuxième algorithme est utilisée à son tour pour régler au moins ledit algorithme, afin de prédire plus correctement au moins ladite variable de sortie.
7. Procédé de contrôle de la production du noir de carbone, tel que décrit dans l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel au moins une variable de sortie est prédite à des intervalles de prédictions espacés dans la gamme d'environ 1 seconde à 20 secondes; ladite valeur moyenne d'au moins ladite variable de sortie prédite est déterminée à des intervalles de moyennes espacés dans la gamme d'environ 1 minute à 3 minutes ; et lesdits intervalles d'échantillonnage espacés pour échantillonner le noir de carbone produit sont compris dans la gamme d'environ 0,5 heure à environ 5 heures.
8. Procédé de contrôle de la production du noir de carbone, tel que décrit dans l'une quelconque des revendications 2 à 7, ledit procédé comprenant en outre les étapes suivantes : surveillance desdites valeurs mesurées d'au moins ladite variable de sortie du noir de carbone afin de détecter une dérive indésirable de la moyenne d'au moins ladite variable de sortie.
9. Procédé de contrôle de la production du noir de carbone, tel que décrit à la revendication 8 dans lequel lesdites valeurs mesurées d'au moins ladite variable de sortie sont surveillées en additionnant la différence entre la valeur mesurée courante de ladite variable de sortie et la valeur de consigne de ladite variable de sortie, plus ou moins une valeur de fluctuation prédéterminée et la valeur de ladite sommation est comparée à un intervalle de décision prédéterminé et, si la valeur de ladite sommation tombe en dehors dudit intervalle de décision, un signal d'alarme est créé.
10. Procédé de contrôle de la production du noir de carbone, tel que décrit à la revendication 9, dans lequel ladite valeur de fluctuation est déterminée de façon à ce que, si on l'ajoute ou si on la soustrait à la valeur de consigne d'au moins ladite variable de sortie, les deux valeurs résultantes définissent essentiellement une gamme d'environ un écart standard ou dans lequel tombent plus de 60% des valeurs mesurées, d'au moins ladite variable de sortie.
11. Appareil pour contrôler la production du noir de carbone dans un réacteur de noir de carbone, ledit appareil comprenant: un moyen de mesure pour mesurer, à des intervalles de temps espacés, au moins une variable d'entrée utilisée dans la production du noir de carbone, alors que le réacteur du noir de carbone est en fonctionnement. un moyen de calcul couplé audit moyen de mesure, pour prédire à des intervalles de temps espacés, au moins une variable de sortie du noir de carbone suivant au moins un algorithme qui utilise au moins ladite variable d'entrée mesurée pendant ledit intervalle de temps espacé, ledit moyen de calcul déterminant en outre, à des intervalles de moyenne espacés, une valeur moyenne d'au moins ladite variable de sortie prédite; et un moyen de réglage couplé audit moyen de calcul pour régler, à des intervalles de temps espacés, au moins ladite variable d'entrée suivant un algorithme de réglage, en utilisant la différence entre ladite valeur moyenne d'au moins ladite variable de sortie prédite et une valeur de consigne d'au moins ladite variable de sortie, afin d'obtenir la valeur de consigne de cette variable de sortie, alors que le réacteur est en fonctionnement, de façon à assurer une qualité essentiellement constante du noir de carbone.
12. Appareil pour contrôler la production du noir de carbone dans un réacteur de noir de carbone, tel que décrit à la revendication 11, ledit appareil comprenant en outre : un moyen d'échantillonnage pour échantillonner, à des intervalles de temps espacés, le noir de carbone produit, alors que le réacteur de noir de carbone est en fonctionnement, de façon à ce qu'au moins ladite variable de sortie puisse être mesurée d'après l'échantillon de noir de carbone et dans lequel ledit moyen de calcul réagit à ladite valeur mesurée d'au moins ladite variable de sortie, afin de régler au moins ledit algorithme, en utilisant ladite valeur mesurée d'au moins ladite variable de sortie, de façon à prédire plus correctement ladite variable de sortie.
13. Appareil pour contrôler la production du noir de carbone, tel que décrit dans l'une ou l'autre des revendications 11 ou 12, dans lequel ledit moyen de calcul règle au moins ledit algorithme en utilisant au moins un deuxième algorithme pour déterminer une valeur estimée d'au moins ladite variable de sortie, en utilisant une moyenne pondérée de la meilleure estimation de la variance d'erreur de la valeur courante prédite d'au moins ladite variable de sortie et la variance d'erreur de la valeur mesurée de ladite variable de sortie et ledit moyen de calcul utilise à son tour ladite variable de sortie estimée pour régler au moins ledit algorithme, de façon à prédire correctement au moins ladite variable de sortie.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1122085C (zh) * 1997-08-28 2003-09-24 三菱化学株式会社 炭黑及其制备方法
JP2000208431A (ja) 1999-01-13 2000-07-28 Tadahiro Omi 酸化クロム不働態膜が形成された金属材料及びその製造方法並びに接流体部品及び流体供給・排気システム
KR100470926B1 (ko) * 2002-07-12 2005-02-21 세유특강(주) 스테인리스 강을 착색하기 위한 착색제 조성물 및 이를사용하여 스테인리스 강을 착색하는 방법
CN103819946A (zh) * 2014-01-22 2014-05-28 张海 一种炭黑制备的预处理装置
CN104793650B (zh) * 2015-02-10 2017-11-21 龙星化工股份有限公司 一种降低油炉法炭黑生产中不合格品比例的方法
CN114181546B (zh) * 2021-12-01 2023-01-10 青岛黑猫炭黑科技有限责任公司 一种基于粉状炭黑取样结果的炭黑生产工艺的调整方法及系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3838256A (en) * 1973-12-03 1974-09-24 Exxon Research Engineering Co Constraint control for processes with equipment limitations
GB1583545A (en) * 1976-08-04 1981-01-28 Martin Sanchez J Control systems
US4232364A (en) * 1978-12-18 1980-11-04 Honeywell Inc. Adaptive sampled-data controller
US4259308A (en) * 1979-03-12 1981-03-31 Phillips Petroleum Company Method for producing carbon black
US4256720A (en) * 1979-03-12 1981-03-17 Phillips Petroleum Company Method for producing carbon black
US4313723A (en) * 1979-03-12 1982-02-02 Phillips Petroleum Company Apparatus for producing carbon black
US4390347A (en) * 1981-12-21 1983-06-28 Texaco Inc. Trim control process for partial oxidation gas generator
US4578747A (en) * 1983-10-14 1986-03-25 Ford Motor Company Selective parametric self-calibrating control system
US4754410A (en) * 1986-02-06 1988-06-28 Westinghouse Electric Corp. Automated rule based process control method with feedback and apparatus therefor
US4768143A (en) * 1986-10-09 1988-08-30 The Babcock & Wilcox Company Apparatus and method using adaptive gain scheduling algorithm

Also Published As

Publication number Publication date
BE1003126A3 (fr) 1991-12-03
IL94626A0 (en) 1991-04-15
NL9001551A (nl) 1991-02-01
HU216237B (hu) 1999-05-28
JPH0692545B2 (ja) 1994-11-16
SE9002215L (sv) 1991-01-07
AU627901B2 (en) 1992-09-03
SE9002215D0 (sv) 1990-06-21
CZ284338B6 (cs) 1998-10-14
IT9020868A1 (it) 1992-01-05
KR910003037A (ko) 1991-02-26
NZ234044A (en) 1993-03-26
GB9014759D0 (en) 1990-08-22
ZA904505B (en) 1991-07-31
TR25250A (tr) 1993-01-01
JPH0345661A (ja) 1991-02-27
BR9003201A (pt) 1991-08-27
CA2020594C (fr) 1996-12-03
DE4021521A1 (de) 1991-01-17
ES2025399A6 (es) 1992-03-16
GB2235553B (en) 1993-10-20
HU904101D0 (en) 1990-12-28
GB2235553A (en) 1991-03-06
PT94609A (pt) 1991-03-20
CZ334390A3 (cs) 1998-07-15
FR2649513B1 (fr) 1993-04-09
YU130490A (sh) 1992-09-07
PE13491A1 (es) 1991-03-13
DD298417A5 (de) 1992-02-20
FR2649513A1 (fr) 1991-01-11
DK162290D0 (da) 1990-07-05
CA2020594A1 (fr) 1991-01-07
DK162290A (da) 1991-01-07
PL285962A1 (en) 1991-03-25
CN1050032A (zh) 1991-03-20
HUT57914A (en) 1991-12-30
IL94626A (en) 1994-05-30
AU5869190A (en) 1991-01-10
IT9020868A0 (it) 1990-07-05
IE902436A1 (en) 1991-06-19
IT1246036B (it) 1994-11-07
KR960001745B1 (en) 1996-02-05

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