JPH0221281B2 - - Google Patents
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- JPH0221281B2 JPH0221281B2 JP7443984A JP7443984A JPH0221281B2 JP H0221281 B2 JPH0221281 B2 JP H0221281B2 JP 7443984 A JP7443984 A JP 7443984A JP 7443984 A JP7443984 A JP 7443984A JP H0221281 B2 JPH0221281 B2 JP H0221281B2
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- JP
- Japan
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- output signal
- bottom temperature
- distillation column
- reboiler
- amount
- Prior art date
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- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 30
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
本発明は、還流する塔底製品を加熱するリボイ
ラの加熱温度を調節することにより、蒸留塔の塔
底温度を制御する、蒸留塔の塔底温度制御装置に
関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 一般に化学工業に用いられている原料は高純度
で均質であることが要求される。このため、不純
物を含む原料に対して、蒸留塔を使つた蒸留操作
により分離精製して、高純度で均質な組成の原料
製品を得ている。蒸留塔に供給された原料は気体
を液体に分離されて気体は塔頂部に液体は塔底部
にたまる。塔底部の温度は、原料供給量の変動に
より大きく変化し、この変化は塔頂部にも大きな
温度変化を与え、塔頂製品の組成に影響を与え
る。したがつて、塔頂製品の組成の均一化を図
り、収率を向上させるために、リボイラを設け、
塔底製品の一部をこのリボイラを通して加熱した
後に塔底部に戻し、この戻す塔底製品の加熱温度
を制御することにより、塔底温度を所定値に制御
することとしている。 従来の蒸留塔の塔底温度制御装置を第１図に示
す。原料は原料供給管１を通じて供給され、原料
流量信号検出用のオリフイス２を通じて蒸留塔３
に供給される。蒸留塔３に供給された原料は、気
体と液体に分離され、気体は塔頂部に液体は塔底
部にたまり、塔底製品は一旦塔底に貯蔵される。
その後、塔底製品は送出管４、オリフイス９、流
量調節弁１２を介して塔底部から取り出される。 蒸留塔３の塔底部の液位を所定値に保持するた
めに、塔底液位を塔底液位検出手段６で検出し、
塔底液位調節部７のプロセス信号として与える。
塔底液位調節部７はこの信号を設定値と比較調節
演算し、その出力信号を流量調節部８の設定値信
号として与える。流量調節部８では、オリフイス
９、流量検出手段１０、開平演算手段１１を経て
得られた塔底製品流量信号を、塔底液位調節部７
の出力信号を設定値信号として比較調節演算す
る。流量調節部８の出力信号は流量調節弁１２に
印加され、蒸留塔３の塔底液位が所定値になるよ
うに、塔底製品の取り出し流量を調節する。 一方、送出管４の途中から還流管５を分岐し
て、塔底製品をリボイラ１３を通して熱量を与え
塔底部に還流させるようにしている。この還流流
量はポンプ（図示せず）により一定値が確保され
ている。蒸留塔の塔底部の温度を所定値に保持す
るため、塔底温度を塔底温度検出手段１４で取り
出し、塔底温度調節部１５のプロセス信号として
与え、設定温度信号と比較調節演算し、その出力
信号を加算手段１６に入力する。他方、原料供給
量をオリフイス２、原料供給流量検出手段１７、
開平演算手段１８で検出し、フイードフオワード
制御部１９を経由した信号を加算手段１６に入力
する。加算手段１６で加算された信号をリボイラ
のスチーム流量調節部２０の設定値信号とし、オ
リフイス２１、スチーム流量検出手段２２、開平
演算手段２３により得たリボイラ加熱用のスチー
ム流量信号と比較調節演算する。スチーム流量調
節部２０の出力信号は、スチーム流量調節弁２４
に印加され、蒸留塔３の塔底温度が所定値になる
ようにリボイラ１３のスチーム流量を調節してい
る。 塔頂温度と塔頂製品の組成間には特定の関係が
あり、塔頂製品の組成を均一に保持するために、
塔頂温度を一定に制御する必要がある。この塔頂
温度は、塔底温度の変化により大きく変動する。
そして塔底温度は原料供給量の変動により大きく
変化する。したがつて塔頂製品の組成を均一に保
持するためには、原料供給量が変化した場合の塔
底温度の変動をできるだけ小さく抑える必要があ
る。すなわち塔底温度について原料供給量の変
化による過渡的変動をできるだけ小さくするこ
と、原料供給量がどんな値でも安定制御するこ
と、が要求される。ところが従来の蒸留塔の塔底
温度制御装置では、調整時の特定の原料供給量で
は問題がないが、この特定点から原料供給量がず
れると、制御の最適点からずれてしまうため、過
渡制御特性や制御安定性が低下するという問題が
あつた。 〔発明の目的〕 本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
原料供給量が変化した場合でも最適な制御をおこ
なうことができる蒸留塔の塔底温度制御装置を提
供することを目的とする。 〔発明の概要〕 この目的を達成するために、本発明による蒸留
塔の塔底温度制御装置は、蒸留塔の塔底温度を入
力し、所定の設定値と比較調節演算する塔底温度
調節部と、前記蒸留塔に供給される原料供給量を
入力し、フイードフオワード制御をするフイード
フオワード制御部と、前記塔底温度調節部の出力
信号と、前記フイードフオワード制御部の出力信
号とを乗算する乗算手段と、この乗算手段の出力
信号と、前記フイードフオワード制御部の出力信
号とを加算する加算手段と、この加算手段の出力
信号を設定信号とし、循環する塔底製品を加熱す
るリボイラへの供給熱量を調節するリボイラ加熱
調節部とからなり、このリボイラ加熱調節部によ
りリボイラへの供給熱量を調節することにより、
前記蒸留塔の塔底温度を制御することを特徴とす
る。 また、本発明による蒸留塔の塔底温度制御装置
は、前記フイードフオワード制御部の出力信号に
前記塔底温度の所定の設定値と原料入口温度との
差信号を乗算する第２の乗算手段をさらに備え、
この第２の乗算手段の出力信号と前記フイードフ
オワード制御部の出力信号とを前記加算手段で加
算することを特徴とする。 〔発明の実施例〕 本発明の一実施例による蒸留塔の塔底温度制御
装置を第２図に示す。第１図に示す蒸留塔の塔底
温度制御装置とは、乗算手段３１および加算手段
３２とを有している点が異なつている。蒸留塔３
の塔底部における塔底温度検出手段１４の出力信
号を塔底温度調節部１５に入れて、塔底温度が所
定値となるように調節演算し、その出力信号を乗
算手段３１に導く。一方、原料供給量を、オリフ
イス２、原料供給流量検出手段１７、開平演算手
段１８で検出し、フイードフオワード制御部２３
を経由した信号を乗算手段３１と加算手段３２に
入力する。乗算手段３１の出力信号は加算手段３
２に入力され、フイードフオワード制御部２３の
出力信号と合成され、スチーム流量調節部２０の
設定信号として入力される。スチーム流量調節部
２０では、この設定信号を、オリフイス２１、ス
チーム流量検出手段２２、開平演算手段２３を経
由して得たスチーム流量信号と比較調節演算し、
その出力信号をスチーム流量調節弁２４に印加し
て、結局塔底温度が所定値となるようにスチーム
流量を制御する。 今、この制御系の各量を次表の如く定める。
ラの加熱温度を調節することにより、蒸留塔の塔
底温度を制御する、蒸留塔の塔底温度制御装置に
関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 一般に化学工業に用いられている原料は高純度
で均質であることが要求される。このため、不純
物を含む原料に対して、蒸留塔を使つた蒸留操作
により分離精製して、高純度で均質な組成の原料
製品を得ている。蒸留塔に供給された原料は気体
を液体に分離されて気体は塔頂部に液体は塔底部
にたまる。塔底部の温度は、原料供給量の変動に
より大きく変化し、この変化は塔頂部にも大きな
温度変化を与え、塔頂製品の組成に影響を与え
る。したがつて、塔頂製品の組成の均一化を図
り、収率を向上させるために、リボイラを設け、
塔底製品の一部をこのリボイラを通して加熱した
後に塔底部に戻し、この戻す塔底製品の加熱温度
を制御することにより、塔底温度を所定値に制御
することとしている。 従来の蒸留塔の塔底温度制御装置を第１図に示
す。原料は原料供給管１を通じて供給され、原料
流量信号検出用のオリフイス２を通じて蒸留塔３
に供給される。蒸留塔３に供給された原料は、気
体と液体に分離され、気体は塔頂部に液体は塔底
部にたまり、塔底製品は一旦塔底に貯蔵される。
その後、塔底製品は送出管４、オリフイス９、流
量調節弁１２を介して塔底部から取り出される。 蒸留塔３の塔底部の液位を所定値に保持するた
めに、塔底液位を塔底液位検出手段６で検出し、
塔底液位調節部７のプロセス信号として与える。
塔底液位調節部７はこの信号を設定値と比較調節
演算し、その出力信号を流量調節部８の設定値信
号として与える。流量調節部８では、オリフイス
９、流量検出手段１０、開平演算手段１１を経て
得られた塔底製品流量信号を、塔底液位調節部７
の出力信号を設定値信号として比較調節演算す
る。流量調節部８の出力信号は流量調節弁１２に
印加され、蒸留塔３の塔底液位が所定値になるよ
うに、塔底製品の取り出し流量を調節する。 一方、送出管４の途中から還流管５を分岐し
て、塔底製品をリボイラ１３を通して熱量を与え
塔底部に還流させるようにしている。この還流流
量はポンプ（図示せず）により一定値が確保され
ている。蒸留塔の塔底部の温度を所定値に保持す
るため、塔底温度を塔底温度検出手段１４で取り
出し、塔底温度調節部１５のプロセス信号として
与え、設定温度信号と比較調節演算し、その出力
信号を加算手段１６に入力する。他方、原料供給
量をオリフイス２、原料供給流量検出手段１７、
開平演算手段１８で検出し、フイードフオワード
制御部１９を経由した信号を加算手段１６に入力
する。加算手段１６で加算された信号をリボイラ
のスチーム流量調節部２０の設定値信号とし、オ
リフイス２１、スチーム流量検出手段２２、開平
演算手段２３により得たリボイラ加熱用のスチー
ム流量信号と比較調節演算する。スチーム流量調
節部２０の出力信号は、スチーム流量調節弁２４
に印加され、蒸留塔３の塔底温度が所定値になる
ようにリボイラ１３のスチーム流量を調節してい
る。 塔頂温度と塔頂製品の組成間には特定の関係が
あり、塔頂製品の組成を均一に保持するために、
塔頂温度を一定に制御する必要がある。この塔頂
温度は、塔底温度の変化により大きく変動する。
そして塔底温度は原料供給量の変動により大きく
変化する。したがつて塔頂製品の組成を均一に保
持するためには、原料供給量が変化した場合の塔
底温度の変動をできるだけ小さく抑える必要があ
る。すなわち塔底温度について原料供給量の変
化による過渡的変動をできるだけ小さくするこ
と、原料供給量がどんな値でも安定制御するこ
と、が要求される。ところが従来の蒸留塔の塔底
温度制御装置では、調整時の特定の原料供給量で
は問題がないが、この特定点から原料供給量がず
れると、制御の最適点からずれてしまうため、過
渡制御特性や制御安定性が低下するという問題が
あつた。 〔発明の目的〕 本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
原料供給量が変化した場合でも最適な制御をおこ
なうことができる蒸留塔の塔底温度制御装置を提
供することを目的とする。 〔発明の概要〕 この目的を達成するために、本発明による蒸留
塔の塔底温度制御装置は、蒸留塔の塔底温度を入
力し、所定の設定値と比較調節演算する塔底温度
調節部と、前記蒸留塔に供給される原料供給量を
入力し、フイードフオワード制御をするフイード
フオワード制御部と、前記塔底温度調節部の出力
信号と、前記フイードフオワード制御部の出力信
号とを乗算する乗算手段と、この乗算手段の出力
信号と、前記フイードフオワード制御部の出力信
号とを加算する加算手段と、この加算手段の出力
信号を設定信号とし、循環する塔底製品を加熱す
るリボイラへの供給熱量を調節するリボイラ加熱
調節部とからなり、このリボイラ加熱調節部によ
りリボイラへの供給熱量を調節することにより、
前記蒸留塔の塔底温度を制御することを特徴とす
る。 また、本発明による蒸留塔の塔底温度制御装置
は、前記フイードフオワード制御部の出力信号に
前記塔底温度の所定の設定値と原料入口温度との
差信号を乗算する第２の乗算手段をさらに備え、
この第２の乗算手段の出力信号と前記フイードフ
オワード制御部の出力信号とを前記加算手段で加
算することを特徴とする。 〔発明の実施例〕 本発明の一実施例による蒸留塔の塔底温度制御
装置を第２図に示す。第１図に示す蒸留塔の塔底
温度制御装置とは、乗算手段３１および加算手段
３２とを有している点が異なつている。蒸留塔３
の塔底部における塔底温度検出手段１４の出力信
号を塔底温度調節部１５に入れて、塔底温度が所
定値となるように調節演算し、その出力信号を乗
算手段３１に導く。一方、原料供給量を、オリフ
イス２、原料供給流量検出手段１７、開平演算手
段１８で検出し、フイードフオワード制御部２３
を経由した信号を乗算手段３１と加算手段３２に
入力する。乗算手段３１の出力信号は加算手段３
２に入力され、フイードフオワード制御部２３の
出力信号と合成され、スチーム流量調節部２０の
設定信号として入力される。スチーム流量調節部
２０では、この設定信号を、オリフイス２１、ス
チーム流量検出手段２２、開平演算手段２３を経
由して得たスチーム流量信号と比較調節演算し、
その出力信号をスチーム流量調節弁２４に印加し
て、結局塔底温度が所定値となるようにスチーム
流量を制御する。 今、この制御系の各量を次表の如く定める。
【表】
【表】
まず塔底温度TBを一定に保つためのプロセス
要求量MVは、 MV∝Fi×（Ti−Ts＋Tc） ＝Ｋ×fi×（ti−ts＋tc） …(1) とあらわされる。ここでＫは比例定数である。(1)
式は静的関係のみをあらわしているので、動的関
係を式であらわすと、 MV＝fi×GF×（ti−ts＋tc） ＝fi×GF×（ti−ts）＋fi×GF×tc …(2) となる。ここでGFはフイードフオワード制御部
２３の伝達関数である。(2)式からこの制御系をブ
ロツク線図であらわすと第３図のようになる。 （ti−ts）＝一定、として本実施例の作用を説
明する。塔底温度tB、リボイラのスチーム流量
fRB、塔底温度調節部１５の出力tcは、それぞれ
次式の如くなる。 tB＝fi×（ti−ts）×GD＋fRB×GP …(3) fRB＝fi×GF×tc＋fi×（ti−ts）×GF …(4) tc＝（ts−tB）×GC1 …(5) ここでGDは原料供給量fiと塔底温度tBとの間の
伝達関数であり、GPはリボイラのスチーム流量
fRBと塔底温度tBとの間の伝達関数であり、GC1は
塔底温度調節部１５の伝達関数である。式(3)、
(4)、(5)より tB＝１／１＋fi×GC1×GF×GP｛fi×GC1 ×GF×GP×ts＋fi×（ti−ts）×（GD＋GP×GF）｝
…(6) が成立する。原料供給料fiが変化しても、tBが所
定の一定値であるためには、(6)式より次式が成立
する。 fi×（ti−ts）×（GD＋GP×GF）＝０ ∴GF＝−GD／GP …(7) 一般的に伝達関数GP、GDは、無駄時間LP、LD
と時定数TP、TDを有する一次遅れとしてあらわ
すことができるので、 GP＝KP／１＋TP・ｓe-LP
要求量MVは、 MV∝Fi×（Ti−Ts＋Tc） ＝Ｋ×fi×（ti−ts＋tc） …(1) とあらわされる。ここでＫは比例定数である。(1)
式は静的関係のみをあらわしているので、動的関
係を式であらわすと、 MV＝fi×GF×（ti−ts＋tc） ＝fi×GF×（ti−ts）＋fi×GF×tc …(2) となる。ここでGFはフイードフオワード制御部
２３の伝達関数である。(2)式からこの制御系をブ
ロツク線図であらわすと第３図のようになる。 （ti−ts）＝一定、として本実施例の作用を説
明する。塔底温度tB、リボイラのスチーム流量
fRB、塔底温度調節部１５の出力tcは、それぞれ
次式の如くなる。 tB＝fi×（ti−ts）×GD＋fRB×GP …(3) fRB＝fi×GF×tc＋fi×（ti−ts）×GF …(4) tc＝（ts−tB）×GC1 …(5) ここでGDは原料供給量fiと塔底温度tBとの間の
伝達関数であり、GPはリボイラのスチーム流量
fRBと塔底温度tBとの間の伝達関数であり、GC1は
塔底温度調節部１５の伝達関数である。式(3)、
(4)、(5)より tB＝１／１＋fi×GC1×GF×GP｛fi×GC1 ×GF×GP×ts＋fi×（ti−ts）×（GD＋GP×GF）｝
…(6) が成立する。原料供給料fiが変化しても、tBが所
定の一定値であるためには、(6)式より次式が成立
する。 fi×（ti−ts）×（GD＋GP×GF）＝０ ∴GF＝−GD／GP …(7) 一般的に伝達関数GP、GDは、無駄時間LP、LD
と時定数TP、TDを有する一次遅れとしてあらわ
すことができるので、 GP＝KP／１＋TP・ｓe-LP
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 蒸留塔の塔底温度を入力し、所定の設定値と
比較調節演算する塔底温度調節部と、 前記蒸留塔に供給される原料供給量を入力し、
フイードフオワード制御をするフイードフオワー
ド制御部と、 前記塔底温度調節部の出力信号と、前記フイー
ドフオワード制御部の出力信号とを乗算する乗算
手段と、 この乗算手段の出力信号と、前記フイードフオ
ワード制御部の出力信号とを加算する加算手段
と、 この加算手段の出力信号を設定信号とし、循環
する塔底製品を加熱するリボイラへ供給熱量を調
節するリボイラ加熱調節部とからなり、 このリボイラ加熱調節部によりリボイラへの供
給熱量を調節することにより、前記蒸留塔の塔底
温度と制御する、蒸留塔の塔底温度制御装置。 ２ 蒸留塔の塔底温度を入力し、所定の設定値と
比較調節演算する塔底温度調節部と、 前記蒸留塔に供給される原料供給量を入力し、
フイードフオワード制御をするフイードフオワー
ド制御部と、 前記塔底温度調節部の出力信号と、前記フイー
ドフオワード制御部の出力信号とを乗算する第１
の乗算手段と、 前記フイードフオワード制御部の出力信号に前
記塔底温度の所定の設定値と原料入口温度との差
信号を乗算する第２の乗算手段と、 この第２の乗算手段の出力信号と、前記フイー
ドフオワード制御部の出力信号とを加算する加算
手段と、 この加算手段の出力信号を設定信号とし、還流
する塔底製品を加熱するリボイラへの供給熱量を
調節するリボイラ加熱調節部とからなり、このリ
ボイラ加熱調節部によりリボイラへの供給量を調
節することにより、前記蒸留塔の塔底温度を制御
する、蒸留塔の塔底温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7443984A JPS60220103A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 蒸留塔の塔底温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7443984A JPS60220103A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 蒸留塔の塔底温度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60220103A JPS60220103A (ja) | 1985-11-02 |
| JPH0221281B2 true JPH0221281B2 (ja) | 1990-05-14 |
Family
ID=13547258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7443984A Granted JPS60220103A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 蒸留塔の塔底温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60220103A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5653318B2 (ja) * | 2011-08-12 | 2015-01-14 | 鹿島石油株式会社 | イソペンタン留分の製造方法及びイソペンタン分離装置 |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP7443984A patent/JPS60220103A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60220103A (ja) | 1985-11-02 |
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