JPH03181331A - 反応装置の反応温度制御方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、ポリスチレン重合反応装置等の発熱反応を伴
なう反応装置の反応温度制御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の反応装置の反応温度制御方法を、第３図に示すポ
リスチレンの重合反応器の例により説明する。

第３図において、原料混合液（スチレンモノマ、回収玉
ツマ−、エチルベンゼン、触媒溶液等）は配管２５より
予熱器６を経由して、冷却用ジャケット２３を設けた反
応槽２２に供給される。反応槽２２内で反応した重合反
応後のポリマー液は、配管７により糸外へ取り出される
。上記予熱器６出口の原料溶液の温度は原料温度検出器
（温度計）１２により検出され、この検出値は原料温度
調節計１３へ入力され、原料温度調節計１３は上記検出
値が予め設定された設定温度になるように、操作出力を
調節弁１４に出力する。そのため、調節弁Ｉ４の開度、
即ち予熱器６の熱媒流量は、上記調節計１３の操作出力
に応じて変更される。以上の各機器の働きにより、予熱
器６出口の原料溶液の温度は安定に所定値に保たれ、反
応槽２２に安定した運転を可能とする条件が与えられる
。

上記反応槽２２内における反応後のポリマー液（ポリス
チレン）の重合率を所望の値に保つためには、重合率と
相関のある反応槽２２内の重合液温度（反応温度）を所
定値に制御する必要があるが、その仕組みは以下の通り
である。反応槽２２内の反応温度は反応温度検出器１９
により検出される。この検出信号は反応温度調節計２０
に入力として与えられ、反応温度調節計２０により反応
温度設定値と比較され、両者が一致するように反応ｌ！
！度調節計２０はその出力を冷媒温度調節計１６に冷媒
温度設定値として与える。冷媒温度調節計１６は冷媒温
度計１５が検出した冷媒温度を上記反応温度調節計２０
が出力した冷媒温度設定値と等しくするよう訂正信号を
演算し、冷媒であるホットオイルを供給する配管８に設
置した調節弁１７と、同じく冷媒であるコールドオイル
を供給する配管９に設置した調節弁１８の両方に関数演
算器２１を経由して演算値を出力する。上記調節弁１７
，１Ｂは上記演算値により開度が調整され、それぞれホ
ットオイル及びコールドオイルの流￥を調整する。上記
流量が調整された冷媒であるホットオイルとコールドオ
イルは供給配管８゜９を通って供給配管１０で合流しジ
ャケット２３に供給され、ジャケット２３にて反応槽２
２を冷却した後、配管１１により糸外に至る。上記関数
／ｉｉ１’ｕ器２１は冷媒温度調節計１６の出力に応じ
て調節弁１７′と１８をスプリントレンジで操作するた
めのもので、設定例を第４図に示す。冷媒温度調節計１
６の出力５０％を境にして、５０％〜１００％の領域で
調節弁１７の開度を０〜１００％操作し、０〜５０％の
領域では調節弁１８の開度を１００〜Ｏ％操作するよう
にしている。このようにすることにより、冷媒温度調節
計１６の出力が５０％以上の領域では冷媒温度調節計１
６の出力増加に応じて高温のホットオイルの流量が増加
する（冷却量が減少する）。冷媒温度調節計１６の出力
が５０％以下の領域では冷媒温度調節計１６の出力減少
に応じて低温のコールドオイルの流量が増加する（冷却
量が増加する）こととなる。従って冷媒温度調節計１６
の出力に応じてはぼ連続的に冷却量を変更する仕組みと
なっている。

上記のように各機器が働くため、例えば定常運転中にお
いて何らかの外乱により反応温度が上昇すると、反応温
度調節計２０は冷媒温度調節計１６に対し冷媒温度設定
値を減少させる働きをする。

冷媒温度調節計１６は温度計１５の出力と冷媒温色 渡設定値を一致さ輛るため、冷媒温度調節計１６の出力
を減少しその際の冷媒温度調節計１６の出力が５０％以
下の領域の場合にはコールドオイル流量を増加させるべ
く調節弁１８の開度を増加させる。上記により冷媒温度
（温度計１５の出力）は低下し、冷却量が増大して反応
温度の上昇は抑制される。

上記とは逆に反応温度が下降しそうになると反応温度調
節計２０は冷媒温度設定値を増加させ、冷媒温度調節計
１６は出力を増加するため調節弁１８の開度を減少させ
、コールドオイル流量が城ｚｌ）する（冷媒温度調節計
１６の出力が５０％以下の領域の場合）。上記により冷
却量が減少するので反応温度の下降は抑制される。

〔発明が解決しようとする課題〕

重合反応装置において重要なことは、反応温度を適切に
所定値に保つことにある。しかしながら、従来の装置に
おいては、ポリスチレンの重合反応が高温発熱を伴うも
のであるにもかかわらず、重合液の粘度が高いため、伝
熱係数が大きく取れず操作遅れが大きい。これらにより
、反応温度の変動が大きくなるのみか、制御系が反応熱
の変動等に追従しきれず暴走反応が発生する恐れがあっ
た。

本発明は、上記課題を解決し反応温度の変動を横力少な
くすると共に暴走反応による不良製品の生産、更にはプ
ラント停止等をなくすためのものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の反応装置の反応温度制御方法は、冷却用ジャケ
ットが設けられた反応槽に予熱器を介して原料が供給さ
れ、反応温度検出器が検出した上記反応槽内の反応温度
を入力した反応温度調節計が上記冷却用ジャケットに供
給される冷媒流量を制御し、原料温度検出器が検出した
上記予熱器出口の原料温度を入力した原料温度調節計が
原料温度を調整する熱媒流量を制御する反応装置におい
て、上記反応温度検出器が出力した反応温度を関数肩算
器が入力して反応温度の増加に対して変化率が増大する
信号を出力し、その信号を入力した反応温度調節計が反
応温度に上記信号を乗算して出力して冷媒流量を制御す
ることを特徴としている。

〔作用〕

−に記において、反応槽内の反応温度が上昇した場合に
は、反応温度検出器が出力した反応塩度が関数演算器に
入力され、同関数演算器は反応温度の増加に対して変化
率が増大する信号を出力する。

関数演算器の出力信号は反応温度調節計に入力され、同
調節計は上記反応温度に一上記出力信号を乗算した信号
を出力し、冷媒流量を制御する。上記調節計は関数演算
器の出力信号を乗算した信号を出力するため、その出力
信号は反応温度の増加に対して変化率が増大し、上記冷
媒流量は反応温度の増加に対して累積的に増大し、冷却
効果が高められている。

上記に対して、反応温度が下降した場合には、関数演算
器が出力する変化率は減少するため、冷媒流量の減少は
小幅に押えられる。

上記により、反応温度が上昇する場合にはジャゲットに
供給される冷媒が大幅に冷却効果を高め、下降する場合
は小幅に止めるため、反応温度の変動を低減させること
が可能となり、ポリスチレン等を生成する場合、均一な
品質とすることができ、また暴走反応による不良製品の
生産やプラント停止りを防出することが可能となる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す。

第１図に示す本実施例は、冷却用ジャケット２３が設け
られた反応槽２２内に予熱器６が設けられた配管２５に
より原料が供給され配管７により排出され、配管８によ
り供給されたホットオイルと配管９により供給されたコ
ールドオイルが配管ＩＯにて合流し上記冷却用ジャケッ
ト２３に供給されて反応槽２２を冷却して配管ｌｌによ
り排出され、上記予熱器６出口の原料温度を原料温度検
出器１２が検出して原料温度調節計１３に入力し同調節
計１３が調節弁１４を介して上記予熱器６に供給される
熱媒量を制御し、上記反応槽２２の温度を反応温度検出
器１９が検出し反応温度調節計２０を介して冷媒温度調
節計１６に入力し、同冷媒温度調節計１６が冷媒温度計
１５により検出された配管１０を流れる冷媒の温度を入
力し関数／ｉ４算器２１を介して上記配管８に設けられ
た調節弁１７と上記配管９に設けられた調節弁１８の開
度制御を行う反応装置において、上記反応温度検出器１
９の出力信号を入力し出力信号を反応温度調節計２０に
入力する関数演Ｎ器５を備えてい装置による作用は、従
来と変らないためその説明を省略する。

上記において、定常運転中に何らかの外乱により反応温
度が上昇すると、関数演算器５の出力は反応温度検出器
１９の出力増加に応じて第２図に示すように増加し、反
応温度調節計２０の比例ゲインを乗算補正するため、反
応温度調節計２０は従来方法に比べ大幅な減少訂正信号
を冷媒温度調節計１６に設定値として出力する。従って
、冷媒温度調節計１６は従来に比べより速く大幅に調節
弁１８の開度を増加させ、（冷媒温度調節計１６の出力
が５０％以下の領域の場合）冷却量を増加させる。

以上の動作により反応温度の上昇変動は微少に保たれる
。

上記に対して、反応温度が下降気味の場合には、従来方
法に比べ冷媒温度調節計１６へ入力される設定値は小幅
な増加となり、調節弁１８の開度は従来に比べ小幅に減
少し適切な冷却量が与えられる。これにより反応温度の
下降変動は微少に保たれる。

上記本実施例は、反応槽２２における反応温度が制御し
にくい主原因として、反応温度によりブロセス特性が異
なることに着目したものである。

具体的には反応温度が上昇すれば発熱量も増大する。即
ち反応温度の増加につれて反応速度（ｋ：ｍｏｌ／ｒＴ
？・ｈ）が増大する。また、発熱１ｉｑ（ｋｃａｆｆｉ
／ボ・ｈ）と反応速度には（１）式に示す関係がある。

従って反応温度の増加に対応して発熱量９も増加をする
こととなる。

９ωｋ・ΔＨ−・−・・−−−−−−−一一一・・・・
・・−−−−−−−−・・・・−−−−−（１）但し、
ΔＨ（ｋｃａｆ／ｍｏｆｆｉ　）は反応熱このプロセス
特性を利用し良好に制御するためには、反応温度が上昇
したときは下降したときに比べ冷却量を速やかに多量に
増加させて必要な冷却量を確保し、下降したときには上
昇したときに比べ冷却量を少量減少し、絞り過ぎによる
反応温度の変動をきたさない適切な冷却量を確保するこ
ととじている。

上記により、反応槽の反応温度の変動が少なくなり均一
な品質のポリスチレンを得ることができる。また、暴走
反応による不良製品の生産やプラント停止もなくなり、
プラント停止や復旧操作による稼動率の低下を防ぐこと
ができる。

〔発明の効果〕

本発明の反応装置の温度制御方法は、反応槽を冷却する
冷媒流量について、反応温度の変化に応して変化率が増
減する関数演算器の出力に対応させることによって、反
応温度が上昇する場合にはジャケットに供給される冷媒
が大幅に冷却効果を高め、下降する場合は小幅に止める
ため、反応温度の変動を低減させることが可能となり、
ポリスチレン等を生成する場合、均一な品質とすること
ができ、また暴走反応による不良製品の生産やプラント
停止を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は上記一実
施例に用いる関数演算器の特性図、第３＆ｌは従来の方
法の説明図、第４図は上記従来の方法における冷媒温度
調節計の特性図である。 ５・・・関数演算器、６・・・予熱器、７．８，９，１
０．１１・・・配管、 １２・・・原料温度検出器、１３・・・原料温度調節計
、１４・・・調節弁、１５・・・冷媒温度計、１６・・
・冷媒温度調節計、１７．１８・・・調節弁、１９・・
・反応温度検出器、２０・・・反応温度調節計、２１・
・・関数演算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷却用ジャケットが設けられた反応槽に予熱器を介して
   原料が供給され、反応温度検出器が検出した上記反応槽
   内の反応温度を入力した反応温度調節計が上記冷却用ジ
   ャケットに供給される冷媒流量を制御し、原料温度検出
   器が検出した上記予熱器出口の原料温度を入力した原料
   温度調節計が原料温度を調整する熱媒流量を制御する反
   応装置において、上記反応温度検出器が出力した反応温
   度を関数演算器が入力して反応温度の増加に対して変化
   率が増大する信号を出力し、その信号を入力した反応温
   度調節計が反応温度に上記信号を乗算して出力して冷媒
   流量を制御することを特徴とする反応装置の反応温度制
   御方法。