JPS6115702A

JPS6115702A - 蒸留塔の成分制御装置

Info

Publication number: JPS6115702A
Application number: JP13595184A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kojima; 文夫小島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-06-30
Filing date: 1984-06-30
Publication date: 1986-01-23

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】〔発明の技術分野〕本発明は、蒸留塔の成分制御装置の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、蒸留塔の制御は、原料を蒸留塔内に導入し、こ
の蒸留塔内で温度差をもたせて原料から沸点の異なる複
数種類の成分である半製品を分離して取出し、これを製
品として或いは次のプロセスへ送り出すものである。

従来、かかる蒸留塔の成分制御装置は第“１図のように
構成されている。即ち、この装置は、加熱流体であるＩ
Ｊ　、ｐイラ量１を再熱器２に送シ、ここで熱交換され
た蒸気を蒸留塔３へ導入し、加熱された原料４と塔下部
から導入された蒸気によって蒸留塔３内で蒸発を生じさ
ぜ、蒸気を塔内に上昇させる。このとき、塔頂から出力
される蒸気は冷却器（図示せず）を介して冷却されてリ
フラックスドラム５に貯蔵され、同ドラム５内で所要の
成分に分離され、その成分の一部はりフラックス量６と
して蒸留塔３内に循環されて塔頂から出る蒸気の温度を
制御し、前記成分の残シの成分は留出量（製品）７とし
て例えば次のプロセスへ送られる。なお、蒸留塔３内で
は上部はど沸点が低く、逆に下部はど沸点が高く、従っ
て蒸留塔３の下部には蒸発しにくい成分がたまシ、この
成分の一部は再熱器２へ、残りは缶出量８として例えば
次のプロセス等へ送られる。蒸留塔３の中間においても
沸点温度の差異に応じて各種の成分が分離抽出されるが
、ここではその説明は省略する。

ところで、上記蒸留塔の成分制御装置としては、その制
御の主目的は専ら製品としての留出成分または缶出成分
の制御にある。そこで、従来、かかる成分制御として２
通りの手段がとられていた。その１つは、第１図に示す
ように成分検出計１１又は１２によって留出成分又は缶
出成分を測定し、この成分測定値と成分目標値Ｓｖとを
各調節計１３．１４で比較し、この比較結果に基づいて
制御用弁１５又は１６を開度制御するものであり、他の
１つは図示されていないが蒸留塔３内の温度と目標温度
とを比較して制御弁１５又は１６を開度制御するもので
ある。

しかし、前者の成分を測定してフィードバック制御を行
なう手段は、成分測定までにかなりの時間がかかシ、こ
のため原料量の変動等による外乱に対する応答性が悪く
、結果的には制御性の非常に悪いものとなってしまう。

また、後者の温度測定によるフィードバック制御は成分
との関係では閉ループであシ、成分と温度との間にずれ
があるので正確な成分制御が期待できない。

〔発明の目的〕

本発明は以上のよう表欠点を除去するためになされたも
ので、蒸留塔へ導入する原料量の変動に対しても最適な
リフラックス量およびりがイラ量を求めて適切な制御を
行ない、原料量の変動に対する応答性を高め、制御性の
改善を図る蒸留塔の成分制御装置を提供することにある
。

〔発明の概要〕

本発明は、蒸留塔への原料量（以下、フィード量と相称
する）と留出量または缶出量の目標成分とを用いて変換
モデル式により最適なりフラックス量及びリポイラ量を
求めてフィードバック制御を行なう蒸留塔の成分制御装
置である。

〔発明の豐施例〕

以下、本発明の一実施例について第２図及び第３図を参
照して説明する。第２図は装置の全体構成を示し、第３
図は第２図の変換モデル演算部の具体的構成を示す。こ
れらの図において２１は蒸留塔であって、これには原料
であるフィード量２２が導入されている。この蒸留塔２
１内のフィード量２２の一部の成分は塔下部から再熱器
２３に送られるが、ここでリボイラ量２４を受けて蒸気
化されて蒸留塔２ノ内に導入され、これによシ蒸留塔２
１内では蒸発作用によって温度差が形成され、その温度
差に応じた沸点の異なる複数の成分に分離される。この
り？イラ量２４の供給される再熱器２３への経路にはり
がイラ量検出器２５及び制御弁２６が設けられ、これら
はリポイラ調節計２７と接続されている。２８は蒸留塔
２ノの下部から出力される所定の成分としての缶出量で
ある。

この蒸留塔２１の制御系としては以上のよう一５＝なリポイラ制御系のほかにリフラックス制御系があ如、
以下、この制御系について説明する。

このリフラックス制御系は、蒸留塔２ノの塔頂からの蒸
気が冷却器（図示せず）などによって冷却されてリフラ
ックスドラム３１に導入され、ここで成分の分離が行な
われる。このリフラックスドラム３１の出力端には分離
された成分の一部をリフラックス量３２として蒸留塔２
１へ還流させる経路と前記分離成分の残りを留出量３３
として次のプロセスへ移送する経路とがあシ、前者の経
路にはりフラックス量検出器３４および制御弁３５が設
けられ、後者の経路には成分検出計３６が設けられてい
る。

３７はフィード量検出器３８で検出されたフィード量２
２と成分目標値ＳＶとを用いて変換モデル式によりすは
イラ量目標値とリフラックス量目標値とを求める変換モ
デル演算部であって、ここで求められたりがイラ量目標
値は前記リボイラ制御系のリカイラ調節計２７へ与えら
れ、一方、す７ラツクス量目標値はりフラック６一ス制御系のリフラックス調節計３９に与えられる。この
リフラックス調節計３９は、す７ラツクス量検出器３４
のリフラックス量検出値とりフラックス量目標値とを比
較しその偏差を小ならしめるように制御弁３５に操作出
力を与える。

４０は、成分検出計３６で検出された成分実測値と成分
目標値ＳＶとの偏差を求める偏差演算部であって、この
偏差を変換モデル演算部３７に与えて変換モデル式のパ
ラメータを修正するものである。

前記変換モデル演算部３７は、第３図に示すようにフィ
ード量２２に前記偏差演算部４０の個差に応じて出力さ
れるパラメータ出力部３７１のパラメータ３７１を乗算
して留出量計算値りを得る乗算要素３７２と、成分目標
値ＳＶに応じた還流比信号ｒを出力する還流比発生要素
３７３と、留出量計算値と還流比信号ｒとを乗算してリ
フラックス量目標値ＤＸｒを求めるリフラックス量目標
演算要素３７４と、このリフラックス量目標値ＤＸｒに
エンタルピ比を乗算してりがイラ量目標値８Ｖ２を得る
りがイラ量目標演算要素３７５とからなっている。

次に、以上のように構成された装置の作用を説明する。

蒸留塔２１に供給される原料であるフィード量２２はフ
ィード量検出器３８によって検出され、このフィード量
検出値は変換モデル演算部３７に導入される。また、こ
の変換モデル演算部３７には成分目標値Ｓ■のほか、成
分検出計３６による成分実測値と成分目標値との偏差が
偏差演算部４０から与えられている。

ここで、変換モデル演算部３７は、外乱要素となる変動
するフィード量２２を乗算要素３７２に取込んで、この
フィード量２２に前記偏差演算部４０の偏差に応じたパ
ラメータを乗算して変換モデル式の・ぐラメータを修正
し、留出量計量値りとして出力する。一方、成分目標値
ＳＶは還流比発生要素３７３で成分目標値ＳＶに応じた
還流比ｒとして変換出力される。そして、この還流比ｒ
と前記留出量計算値りとが演算要素３７４にて乗算され
てリフラックス祉目標値８Ｖ１として求められ、との目
標値８Ｖ１はリフラックス調節計２７に与えられる。従
って、このリフラックス調節計２７は、このリフラック
ス量目標値Ｓ■１とりフラックス量検出器２５で検出さ
れたリフラックス量とを比較し、その偏差が零となるよ
うな操作出力を求めて制御弁３５に供給し、蒸留塔２１
へのリフラックス量を制御する。

また、リフラックス量目標値は演算要素３７５なってす
がイラ量目標値８Ｖ２を求める。上式においてＨ８は基
準エンタルピ、ＨＲはリフラックスのエンタルピ、ＨＢ
はりＰイラのエンタルピであって、何れも定数である。

そして、以上のようにして求めたりがイラ量目標値８Ｖ
２はすがイラ調節計２７に与えられ、リボイラ量検出器
２５で検出されたりがイラ量検出値と比較してその偏差
が零となるように制御弁２６を制御するものである。

従って、以上のような構成によれば、外乱型素となる変
動するフィード量と成分目標値とを用いて変換モデル式
によりＩＪ　、Ｉｐイラ制御系とりフラックス制御系と
の目標値を求め、この目標値とりはイラ量検出値、リフ
ラックス量検出値とを比較して各制御系を制御するので
、フィード量の変動に応じた最適なリポイラ量およびリ
フラックス量が求められ、これによってフィード量変動
に対する応答性を高めることができる。

また、成分実測値と成分目標値とに偏差が生じたとき、
変換モデルのパラメータを修正するようにしたので、よ
り適切な制御を行なうことができる。

なお、上記実施例では、変換モデル演算部３７の成分目
標値として留出量側の成分目標値を用いたが、缶出量側
の成分目標値を用いてもよい。この場合、偏差演算部４
０において用いる成分実測値は留出量でなく缶出量の成
分実測値が用いられ、さらに変換モデル演算部３７の内
容も缶出量に合せて変更するものである。また、上記実
施例は、成分目標値とフィード値から直接リディラ量、
リフラックス量を求めたが、これに代えて塔頂温度及び
塔底温度の目標値を変換モデル演算部３７で求めてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、フィード量と成分
目標値とから各制御系の目標値を求め、この目標値に基
づいて各制御系を制御するので、フィード量の変動に伴
なう外乱に対して制御系を速やかに対応させることがで
き、制御性の向上を図れる蒸留塔の成分制御装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の構成図、第２図は本発明に係る蒸留
塔の成分制御装置の一実施例を示す全体構成図、第３図
は第２図の変換モデル演算部の一具体例を示す構成図で
ある。２１・・・蒸留塔、２２・・・フィード量、２４・・・
りがイラ量、２５・・・す？イラ量検出器、２６・・・
制御弁、２７・・・リポイラ調節計、２８・・・缶出量
、３２・・・リフラックス量、３３・・・留出量、３４
・・・リフラックス量検出器、３５・・・制御弁、３６
・・・成分検出計、３７・・・変換モデル演算部、３８
・・・フィード量検出器、３９・・・リフラックス調節
計、４０・・・偏差演算部。

Claims

【特許請求の範囲】

リフラックス制御系およびリボイラ制御系を持った蒸留
塔の成分制御装置において、前記蒸留塔に供給される原
料であるフィード量検出値と前記各制御系の何れか一方
の成分の成分目標値とを用いて変換モデル式により前記
両制御系の目標値を求める変換モデル演算部と、この変
換モデル演算部によって得られた各制御系の目標値と各
制御系の検出値とに基づいてその偏差を零ならしめる制
御を行なうフィードバック制御手段とを備えたことを特
徴とする蒸留塔の成分制御装置。