JPS6247407B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6247407B2 JPS6247407B2 JP58170447A JP17044783A JPS6247407B2 JP S6247407 B2 JPS6247407 B2 JP S6247407B2 JP 58170447 A JP58170447 A JP 58170447A JP 17044783 A JP17044783 A JP 17044783A JP S6247407 B2 JPS6247407 B2 JP S6247407B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distillation column
- top temperature
- output signal
- flow rate
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
本発明は、蒸留塔の塔頂温度を還流流量を調節
することにより制御する、蒸留塔の塔頂温度制御
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。このような蒸留操作において蒸
留塔内の圧力が一定の場合には、塔頂温度と塔頂
で得られる製品の組成とが一定の関係にあること
を利用し、塔頂温度を所定値に制御することによ
り、製品の組成を制御している。これは、通常組
成を直接的に連続測定することは困難であり、ま
た測定できても測定時間が長くかかつたり測定値
の時間遅れが大きいため、制御に用いることが困
難であるためである。 従来の蒸留塔の塔頂温度制御装置を第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
体と液体とに分離され、液体は塔底部に、気体は
塔頂部に集まる。塔頂に集まつた製品は凝縮器
（図示せず）により凝縮されて還流槽５に一旦貯
蔵される。還流槽５に貯蔵された塔頂製品は、送
出管６、流量調節弁８、オリフイス９を経て取り
出される。 還流槽５の液位を所定値に保持するため、液位
を還流槽液位検出手段１２で検出し、還流槽液位
調節部１３にて設定値と比較調節演算し、その液
位調節部１３の出力信号を留出流量調節部１４の
設定値として与える。留出流量調節部１４では、
オリフイス９、留出流量検出手段１５、開平演算
手段１６により得た留出流量信号と、設定値信号
である還流槽液位調節部１３の出力信号とを比較
演算し、その出力信号を流量調節弁８に印加して
還流槽５の液位が所定値になるよう、塔頂製品の
取出し流量を調節する。 一方送出管６の途中から還流管７を分岐して、
オリフイス１０、流量調節弁１１を経て、蒸留塔
３の塔頂近傍に塔頂製品を還流させるようにして
いる。蒸留塔３のトレイに設けられた温度検出手
段１７，１８の出力信号をトレイ間温度差調節部
１９に入れて、トレイ間温度差の所定値と比較
し、その出力信号を加算手段２０に入力する。ま
た、原料供給量をオリフイス２、原料供給流量検
出手段２１、開平演算手段２２で検出し、フイー
ドフオワード制御部２３を経由した信号を加算手
段２０に入力する。加算手段２０で加算された信
号を還流流量調節部２４の設定値とし、オリフイ
ス１０、還流流量信号検出手段２５、開平演算手
段２６により得た還流流量信号と比較調節演算
し、その出力信号を流量調節弁１１に印加して、
トレイ間温度差が所定値になるように還流流量を
調節している。 塔頂製品の組成はトレイ間温度差と所定の関係
にあるため、塔頂製品の組成を均一に保つために
塔頂温度を一定に制御する必要がある。これは原
料供給量が変化した場合でも同様であつて、原
料供給量の変化による過渡的変化を小さくするこ
と、原料供給量がどのよう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
塔頂温度制御装置では、調整時の原料供給量の特
定点ではよいが、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頂温度制御装置を提
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
留塔の塔頂温度制御装置は、蒸留塔の塔頂温度を
入力し、所定の設定値と比較調節演算する塔頂温
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、前記塔頂温度調節部の出
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、前記蒸留塔の還流槽から
の塔頂製品の還流流量を調節する還流流量調節部
とを備え、この還流流量調節部により塔頂製品の
還流流量を調節することにより、前記蒸留塔の塔
頂温度を制御することを特徴とする。 また本発明による、蒸留塔の塔頂温度制御装置
は前記フオワード制御部の出力信号に前記塔頂温
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頂温度制御
装置を第２図に示す。第１図に示す蒸留塔の塔頂
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
の塔頂部におけるトレイに設けられた温度検出手
段１７，１８の出力信号をトレイ間温度差調節部
１９に入れて、トレイ間温度差が所定値となるよ
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２１、開平演算手段２２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３２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、還流流量調節部２４の設定信号として
入力される。還流流量調節部２４では、この設定
信号を、オリフイス１０、還流流量検出手段２
５、開平演算手段２６を経由して得た還流流量信
号と比較調節演算し、その出力信号を流量調節弁
１１に印加して、結局トレイ間温度差が所定値と
なるように還流流量を制御する。 今、この制御系の各量を次表の如く定める。
することにより制御する、蒸留塔の塔頂温度制御
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。このような蒸留操作において蒸
留塔内の圧力が一定の場合には、塔頂温度と塔頂
で得られる製品の組成とが一定の関係にあること
を利用し、塔頂温度を所定値に制御することによ
り、製品の組成を制御している。これは、通常組
成を直接的に連続測定することは困難であり、ま
た測定できても測定時間が長くかかつたり測定値
の時間遅れが大きいため、制御に用いることが困
難であるためである。 従来の蒸留塔の塔頂温度制御装置を第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
体と液体とに分離され、液体は塔底部に、気体は
塔頂部に集まる。塔頂に集まつた製品は凝縮器
（図示せず）により凝縮されて還流槽５に一旦貯
蔵される。還流槽５に貯蔵された塔頂製品は、送
出管６、流量調節弁８、オリフイス９を経て取り
出される。 還流槽５の液位を所定値に保持するため、液位
を還流槽液位検出手段１２で検出し、還流槽液位
調節部１３にて設定値と比較調節演算し、その液
位調節部１３の出力信号を留出流量調節部１４の
設定値として与える。留出流量調節部１４では、
オリフイス９、留出流量検出手段１５、開平演算
手段１６により得た留出流量信号と、設定値信号
である還流槽液位調節部１３の出力信号とを比較
演算し、その出力信号を流量調節弁８に印加して
還流槽５の液位が所定値になるよう、塔頂製品の
取出し流量を調節する。 一方送出管６の途中から還流管７を分岐して、
オリフイス１０、流量調節弁１１を経て、蒸留塔
３の塔頂近傍に塔頂製品を還流させるようにして
いる。蒸留塔３のトレイに設けられた温度検出手
段１７，１８の出力信号をトレイ間温度差調節部
１９に入れて、トレイ間温度差の所定値と比較
し、その出力信号を加算手段２０に入力する。ま
た、原料供給量をオリフイス２、原料供給流量検
出手段２１、開平演算手段２２で検出し、フイー
ドフオワード制御部２３を経由した信号を加算手
段２０に入力する。加算手段２０で加算された信
号を還流流量調節部２４の設定値とし、オリフイ
ス１０、還流流量信号検出手段２５、開平演算手
段２６により得た還流流量信号と比較調節演算
し、その出力信号を流量調節弁１１に印加して、
トレイ間温度差が所定値になるように還流流量を
調節している。 塔頂製品の組成はトレイ間温度差と所定の関係
にあるため、塔頂製品の組成を均一に保つために
塔頂温度を一定に制御する必要がある。これは原
料供給量が変化した場合でも同様であつて、原
料供給量の変化による過渡的変化を小さくするこ
と、原料供給量がどのよう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
塔頂温度制御装置では、調整時の原料供給量の特
定点ではよいが、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頂温度制御装置を提
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
留塔の塔頂温度制御装置は、蒸留塔の塔頂温度を
入力し、所定の設定値と比較調節演算する塔頂温
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、前記塔頂温度調節部の出
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、前記蒸留塔の還流槽から
の塔頂製品の還流流量を調節する還流流量調節部
とを備え、この還流流量調節部により塔頂製品の
還流流量を調節することにより、前記蒸留塔の塔
頂温度を制御することを特徴とする。 また本発明による、蒸留塔の塔頂温度制御装置
は前記フオワード制御部の出力信号に前記塔頂温
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頂温度制御
装置を第２図に示す。第１図に示す蒸留塔の塔頂
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
の塔頂部におけるトレイに設けられた温度検出手
段１７，１８の出力信号をトレイ間温度差調節部
１９に入れて、トレイ間温度差が所定値となるよ
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２１、開平演算手段２２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３２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、還流流量調節部２４の設定信号として
入力される。還流流量調節部２４では、この設定
信号を、オリフイス１０、還流流量検出手段２
５、開平演算手段２６を経由して得た還流流量信
号と比較調節演算し、その出力信号を流量調節弁
１１に印加して、結局トレイ間温度差が所定値と
なるように還流流量を制御する。 今、この制御系の各量を次表の如く定める。
【表】
【表】
まず、トレイ間温度差ΔＴを一定に保つための
プロセス要求量は、 MV∝Ｆi×（ΔＴs＋ΔＴc） ＝Ｋ×ｆi×（Δｔs＋Δｔc） ……(1) とあらわされる。ここでＫは比例定数である。上
式は静的関係のみをあらわしているが、動的関係
を式であらわすと、 MV＝ｆi×ＧF×（Δｔs＋Δｔc） ＝ｆi×ＧF×Δｔs＋ｆi×ＧF×Δｔc
……(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。 トレイ間温度差の設定値Δｔsを一定として本
実施例の作用を説明する。トレイ間温度差Δｔ、
還流流量ｆR、トレイ間温度差調節部の出力Δｔc
はそれぞれ次式の如くなる。 Δｔ＝ｆi×Δｔs×ＧD＋ｆR×ＧP ……(3) ｆR＝ｆi×Δｔc×ＧF＋ｆi×Δｔs×ＧF…(4) Δｔc＝（Δｔs−Δｔ）×Ｇc1 ……(5) ここでＧDは原料供給量ｆiとトレイ間温度差Δ
ｔとの間の伝達関数であり、ＧPは還流流量ｆRと
トレイ間温度差Δｔとの間の伝達関数であり、Ｇ
C1はトレイ間温度差調節部１９の伝達関数であ
る。式(3)，(4)，(5)より Δｔ＝１／１＋ｆｉ×Ｇｃ１×ＧＦ×ＧＰ｛ｆi×Ｇc
1 ×ＧF×ＧP×Δｔs＋ｆi×Δｔs×（ＧD ＋ＧF×ＧP）｝ ……(6) が成立する。原料供給量ｆiが変化しても、Δｔ
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×Δｔs×（ＧD＋ＧF×ＧP）＝０ ∴ＧF＝−ＧＤ／ＧＰ ……(7) ただし、ｆi×Ｇc1×ＧF×ＧD≫１である。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
プロセス要求量は、 MV∝Ｆi×（ΔＴs＋ΔＴc） ＝Ｋ×ｆi×（Δｔs＋Δｔc） ……(1) とあらわされる。ここでＫは比例定数である。上
式は静的関係のみをあらわしているが、動的関係
を式であらわすと、 MV＝ｆi×ＧF×（Δｔs＋Δｔc） ＝ｆi×ＧF×Δｔs＋ｆi×ＧF×Δｔc
……(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。 トレイ間温度差の設定値Δｔsを一定として本
実施例の作用を説明する。トレイ間温度差Δｔ、
還流流量ｆR、トレイ間温度差調節部の出力Δｔc
はそれぞれ次式の如くなる。 Δｔ＝ｆi×Δｔs×ＧD＋ｆR×ＧP ……(3) ｆR＝ｆi×Δｔc×ＧF＋ｆi×Δｔs×ＧF…(4) Δｔc＝（Δｔs−Δｔ）×Ｇc1 ……(5) ここでＧDは原料供給量ｆiとトレイ間温度差Δ
ｔとの間の伝達関数であり、ＧPは還流流量ｆRと
トレイ間温度差Δｔとの間の伝達関数であり、Ｇ
C1はトレイ間温度差調節部１９の伝達関数であ
る。式(3)，(4)，(5)より Δｔ＝１／１＋ｆｉ×Ｇｃ１×ＧＦ×ＧＰ｛ｆi×Ｇc
1 ×ＧF×ＧP×Δｔs＋ｆi×Δｔs×（ＧD ＋ＧF×ＧP）｝ ……(6) が成立する。原料供給量ｆiが変化しても、Δｔ
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×Δｔs×（ＧD＋ＧF×ＧP）＝０ ∴ＧF＝−ＧＤ／ＧＰ ……(7) ただし、ｆi×Ｇc1×ＧF×ＧD≫１である。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 蒸留塔の塔頂温度を入力し、所定の設定値と
比較調節演算する塔頂温度調節部と、 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、 前記塔頂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、前記
蒸留塔の還流槽からの塔頂製品の還流流量を調節
する還流流量調節部とを備え、 この還流流量調節部により塔頂製品の還流流量
を調節することにより、前記蒸留塔の塔頂温度を
制御することを特徴とする蒸留塔の塔頂温度制御
装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
前記塔頂温度は、前記蒸留塔の塔頂にある複数の
トレイの温度であり、前記塔頂温度調節部は、こ
れらトレイの温度差を所定の設定値と比較調節演
算することを特徴とする蒸留塔の塔頂温度制御装
置。 ３ 蒸留塔の塔頂温度を入力し、所定の設定値と
比較調節演算する塔頂温度調節部と、 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、 前記塔頂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
記塔頂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、前記
蒸留塔の還流槽からの塔頂製品の還流流量を調節
する還流流量調節部とを備え、 この還流流量調節部により塔頂製品の還流流量
を調節することにより、前記蒸留塔の塔頂温度を
制御することを特徴とする蒸留塔の塔頂温度制御
装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の装置において、
前記塔頂温度は、前記蒸留塔の塔頂にある複数の
トレイの温度であり、前記塔頂温度調節手段は、
これらトレイの温度差を所定の設定値と比較調節
演算することを特徴とすることを特徴とする蒸留
塔の塔頂温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17044783A JPS6061003A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 蒸留塔の塔頂温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17044783A JPS6061003A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 蒸留塔の塔頂温度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6061003A JPS6061003A (ja) | 1985-04-08 |
| JPS6247407B2 true JPS6247407B2 (ja) | 1987-10-07 |
Family
ID=15905094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17044783A Granted JPS6061003A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 蒸留塔の塔頂温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6061003A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH035609U (ja) * | 1989-06-07 | 1991-01-21 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0687921B2 (ja) * | 1986-04-07 | 1994-11-09 | 三井石油化学工業株式会社 | 蒸留塔の制御方法 |
| CN112678911A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-20 | 北京星枫先控科技有限公司 | 一种用于酚氨回收装置废水排放指标的控制方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54109071A (en) * | 1978-01-20 | 1979-08-27 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Control of distllation column |
| JPS5845703A (ja) * | 1981-09-14 | 1983-03-17 | Toshiba Corp | 蒸留塔制御装置 |
-
1983
- 1983-09-14 JP JP17044783A patent/JPS6061003A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH035609U (ja) * | 1989-06-07 | 1991-01-21 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6061003A (ja) | 1985-04-08 |
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