(57)【要約】【課題】  プラントを短時間で安定して運転負荷変更する運転制御方法を提供する。【解決手段】  制御性の悪い操作量を例えば一定の速度で自動的に負荷変更させ、液面バランスが崩れるのを防止するために制御性の良い別の操作量を自動制御させることによってプラント内の各流量を変化させてゆき、プラント全体としての流量および液面のバランスを動的に保ちながら全体の負荷変更（増加又は減少）を短時間に行うプラント運転負荷変更時の自動運転制御方法。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントの運転負荷変更において、該プラントの処理能力を律する操作量のうち制御性の悪い操作量を自動的に制御して運転負荷変更させる負荷自動変更制御と、前記運転負荷変更に伴う該プラントを構成する装置又は中間タンクの液面の変動を制御性の良い別の操作量を自動制御させることにより是正して該液面を制御する液面自動バランス制御とで構成される、プラント運転負荷変更時の自動運転制御方法。
【請求項２】
さらに、流量比率を一定に保つ流量比率自動制御を備えている請求項１記載のプラント運転負荷変更時の自動運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学プラントや石油精製プラント等において、プラントの運転停止状態から定常運転状態に至る運転開始時、定常運転状態から運転停止状態に至る運転停止時、定常運転状態における単位時間あたりの処理量の増減時等のプラントの運転負荷変更時の自動運転制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学プラントや石油精製プラントにおいては、稼働時間を少しでも長くして増産を行うために、定期修理の頻度を下げ、定期修理期間の短縮を図るよう各種検討が行われている。また、これら定期修理の頻度低減や定期修理期間の短縮の活動に加えて、定期修理後に速やかにフルロードでの運転に向けて立ち上げることによって、プラントの生産量を高めることも重要になってきている。
【０００３】
プラントの運転開始は、プラント内における蒸留塔や反応器などの機器に付随した配管に設置された多数の手動バルブの開閉状態の確認およびこれらの手動バルブの開閉操作などに加えて、プラントから離れた操作室において計器やＤＣＳ（分散型制御の計装用コンピュータシステム）を通して多数の配管を流れる液体やガスの流量やタンク類の液面レベル、温度、圧力、濃度など、プラント全体の運転状況として、流量バランスなどの把握と、同時にそれぞれが必要とする時期に、適宜、数多くの操作を行う必要がある。これらの運転開始操作では定常運転時には実施することのない非定常な作業を膨大に行うため、オペレータにとって非常に大きな精神的および肉体的な負荷となっている。このことは、運転開始時だけでなく、運転停止時や定常運転状態における単位時間あたりの処理量の増減時等の他の運転負荷変更時においても当て嵌まる。これを少しでも解消し、安全に、確実に、しかも少人数で短時間にプラントの運転負荷変更を行うために、非定常運転監視の支援や非定常運転操作の自動化のためのシステムが提案されている。
【０００４】
例えば、特開昭６０−２２０１０４号公報では、蒸留プラントの自動運転開始に関して、シーケンス制御の詳細な手順を提案し、オペレータ負荷の低減とともに、運転開始に要する時間の短縮と原料ロスおよび用役ロスの低減の効果を上げている。この文献では、原油常圧蒸留装置を例にした蒸留プラントの一般的な自動運転手順の標準化と自動化について述べているが、ベテランのオペレータが行う従来型の運転手順をもとに、その手順を自動化しており、人間による作業の無駄時間と不確実性を排除することによって、時間短縮などの効果を上げているものであり、オペレータによる従来からの運転開始手順をそのまま自動化したものである。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−２２０１０４号公報（特許請求の範囲、表１、［発明の効果］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これまで、プラントの運転開始時、運転停止時、定常運転状態における単位時間あたりの処理量の増減時等の運転負荷変更時の自動化制御については、オペレータが従来行っていた運転負荷変更時の手順に忠実に従って自動化ロジックの構築が行われ、その運転負荷変更時の手順の中での変化速度の増加、待ち時間の削減、および、人が実施する作業に伴う不確実性を排除して自動化する方法が採られていたが、この方法だけでは、運転開始や運転停止、製造量の変更等に要する時間の短縮およびオペレータ負荷の低減には限界があり、大幅な改善効果を得ることはできなかった。
【０００７】
化学プラントや石油精製プラントなどのプラントでは、反応工程、抽出工程、蒸発工程、蒸留工程などの複数の工程が直列および一部並列に組み合わされて構成されている。原料は一般に最初の工程から供給され、各工程を流れて最終製品になるとともに、途中の工程から副生物や廃棄物が取り出される場合や、一部の中間生成物をリサイクルとして前工程に戻す操作が行われることがある。また、触媒や副原料が中間の工程から供給される場合もあり、中間生成物を他の用途で使用するために中間の工程から抜き出す場合もある。
【０００８】
通常、プラントの運転開始手順は、まず、後工程の昇温などを実施して循環をかけた状態で準備を整えておく操作が行われる。例えば、後工程に蒸留塔がある場合は、全還流運転状態と称して、蒸留塔の仕込みを行わず、塔頂からの留出物は全量塔内に還流として返し、塔底からの缶出物の抜取りを行わずに全量塔内上昇蒸気として焚き上げるという運転状態にする操作が行われる。これにより、蒸留塔への仕込みが開始されたとき、短時間で留出と缶出を開始して、定常運転のフローへと移行させることができる。また、撹拌式の反応槽の場合は、一定量の母液を仕込んだ後に撹拌および昇温させて、原料や触媒の仕込みが開始されれば直ちに反応が開始できる条件にまで運転を行う操作が行われる。
【０００９】
このように、一般的な運転開始の手順では、後工程の準備が整った状態で、最初の工程から原料の仕込みを開始し、その後に中間の工程で触媒や副原料の供給を開始しながら、生成された中間生成物を次々に後工程へと送っていき、各工程へと流れをつないでいくことにより最終工程までを立ち上げて、製品を得るように操作される。
【００１０】
通常、運転開始の当初は最大能力での仕込みは実施されず、低い負荷で定常運転時のフローへの移行が行われ、その後に原料や触媒や副原料の仕込み量を増加させてゆきながら、最終的にフルロードの状態にまで負荷増加が行われる。
【００１１】
以上に示した従来の運転開始手順では、一旦、低い運転負荷で定常運転のフローへと移行したのちの負荷増加に時間を要することが多く、フルロードに達するまで数時間から数日を要することも多い。特に、後工程または中間の工程に、蒸発工程など制御性の良くない工程が含まれている場合には、装置内または中間タンク内の液面変化を、装置や中間タンクへの流入流量または送出流量を制御することによって短時間で安定に調整することが困難であるため、プラント全体の流量および液面バランスの安定化に時間を要し、フルロードに達するまでに多大の時間が必要とする結果になる。また、運転停止時、定常運転状態における単位時間あたりの処理量の増減時等の他の運転負荷変更時においても、最初の工程における原料等の仕込量を徐々に変更し、これに伴って生じる各装置及び中間タンク等の液面変動を是正するため、後の工程での各流量を変更させていくという方式を採っているため、蒸発工程など制御性の良くない工程が含まれている場合には、上記と同様の理由から、プラント全体の流量および液面バランスのコントロールに時間を要し、運転停止や所定の製造量に達するまでに多大の時間が必要とする結果になる。
【００１２】
この間、プラントの操作を実施するオペレータは、プラント全体の流量バランスや液面バランスおよび温度条件や圧力条件などに注意を払いながら多数の流量などを調整する必要があり、多大な精神的および肉体的負荷を強いられることになる。
【００１３】
従って、本発明の目的は、オペレータによる従来の運転開始手順等の運転負荷変更手順を抜本的に見直した運転負荷変更手順を導出し、これをシーケンスプログラムなどによって自動化することによってオペレータに対する負荷を大幅に低減するとともに、運転開始等の運転負荷変更に要する時間を劇的に短縮する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、前記課題を達成するためにプラントの運転開始手順等の運転負荷変更手順を検討した結果、オペレータによる従来の運転手順は、プラント各部分での部分的かつ静的な安定状態を待って次の状態あるいは次の運転負荷変更操作に移行するため、安定待ちのための時間的ロスが大きく、また、プラントの各部分を静的に安定させるために必要な流量変更などの操作の回数が多くなるという現実を理解したうえで、プラントの部分的かつ静的な安定待ち時間を排除し、動的な観点での安定状態を維持し続けることによって運転開始等の運転負荷変更に要する時間を大幅に短縮できる可能性があることを見出した。
【００１５】
また、本発明者は、プラントの運転開始時等の運転負荷変更時における動的な操作性および制御性の良否について着目し、動的な操作性や制御性の悪い操作量を制御して目的とする安定状態を得ることが困難であるため、動的な操作性や制御性の悪い操作量は例えば一定の速度で自動的に運転負荷変更（負荷増加又は負荷減少）させ、動的な操作性や制御性の良い別の操作量を自動制御させることによって目的とする動的な安定状態を保ちながら短時間で安定に運転負荷変更（負荷増加又は負荷減少）が可能であることを見出した。本発明はこれらの知見に基づいて完成されたものである。
【００１６】
すなわち、本発明は、プラントの運転負荷変更において、該プラントの処理能力を律する操作量のうち制御性の悪い操作量を自動的に制御して運転負荷変更させる負荷自動変更制御と、前記運転負荷変更に伴う該プラントを構成する装置又は中間タンクの液面の変動を制御性の良い別の操作量を自動制御させることにより是正して該液面を制御する液面自動バランス制御とで構成される、プラント運転負荷変更時の自動運転制御方法を提供する。この自動運転制御方法は、さらに、流量比率を一定に保つ流量比率自動制御を備えていてもよい。
【００１７】
負荷自動変更制御は、操作性や制御性の悪い操作量を自動的に且つ他の操作量とは独立に変更（増加又は減少）させる操作を行う運転制御方法であって、一定の速度での変更だけではなく、温度や圧力などの指標を参照しながら増加速度又は減少速度を調節する方式であっても、また、増加又は減少を一時停止させる仕組みを伴う制御方式であってもよい。
【００１８】
液面自動バランス制御は、プラントを構成する装置内の液面またはプラントを構成する工程間に存在する中間タンクの液面を参照しながら、前記装置内の液面または中間タンクの液面を一定に保つように、前工程からの流入量または後工程への送り量を調整する制御方式であって、ＤＣＳに備えているＰＩＤ制御（比例・積分・微分制御）であってもよいが、自動運転制御ソフトで独自に制御ロジックを構成してもよい。
【００１９】
流量比率自動制御は、複数の原料を一定の比率で同時に仕込む場合などに一般的に使用されている制御方法であり、定常運転時にも使用するため、通常はＤＣＳの制御ループで構成されている。運転開始時、運転停止時、定常運転状態における単位時間あたりの処理量の増減時等の運転負荷変更時においても定常運転時用の流量比率自動制御をそのまま用いることができるが、流量比率パラメータについては運転負荷変更時には定常運転時と異なる値に設定することが必要な場合もある。また、運転開始時等の運転負荷変更時に負荷変更（負荷増加又は負荷減少）を行っていくにつれて流量比率パラメータを変化させていくことが必要な場合もある。
【００２０】
これらの自動運転制御の方法は、ＤＣＳ内でシーケンスプログラムや制御ループを構築することによって構成することもできるが、ＤＣＳと通信を行う運転支援用コンピュータあるいは自動運転用コンピュータを用いて実施してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のプラント運転負荷変更時の自動運転制御方法では、オペレータによる従来の運転負荷変更手順とは抜本的に異なる運転負荷変更手順を自動で実施することによって、運転負荷変更時のプラント運転負荷の増加（又は減少）に要する時間を大幅に短縮することができ、オペレータに対する負荷も大幅に低減することができ、併せてフルロードの定常運転等の安定状態に至るまでの原料ロスや用役使用量を低減することもでき、製品の増産を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明のプラント運転負荷変更時における自動運転制御方法は、該プラントの処理能力を律する操作量のうち操作性や制御性の悪い操作量を例えば一定の速度で自動的に負荷増加（又は負荷減少）させ、これによって液面バランスが崩れるのを防止するために、動的な操作性や制御性の良い別の操作量を自動制御させることによって、プラント内の各流量を変化させてゆき、プラント全体としての流量および液面のバランスを動的に保ちながら全体の負荷増加（又は負荷減少）を短時間に行う自動運転制御方法であって、操作性や制御性の悪い操作量を自動的に運転負荷変更させる負荷自動変更制御と、液面自動バランス制御とから構成される。
【００２３】
運転負荷変更時には、運転開始時、運転停止時、製造量又は処理量の変更時などが含まれる。プラントの処理能力を律する操作量には、例えば、原料の仕込量、仕込まれた原料を加熱するための蒸気量、前工程から後工程への送り流量、製品の取り出し量、抽出塔における抽剤の仕込量、蒸留塔における還流量などが含まれるが、これらに限定されない。各操作量の運転負荷変更（負荷増加又は負荷減少）は、具体的には、調節弁の開度やモータの回転数を変化させることによって行われる。
【００２４】
プラントの処理能力を律する操作量の制御性の良し悪しは、例えば該操作量に係る装置内の液面変化の応答性及び該操作量と液面変化との直線性により判定できる。すなわち、ある操作量を変化させたとき、該操作量に係る装置内の液面の変化が時間的な遅れを伴う場合（応答が遅い場合）や、該操作量と前記液面変化量とが直線性を有しない場合は、その操作量は制御性の悪い操作量となる。このような制御性の悪い操作量としては、例えば加熱用蒸気量など、温度、圧力、相変化、組成変化、反応等に関係する操作量が挙げられる。一方、制御性の良い操作量の代表的な例は、仕込み液や抜き取り液の流量等である。
【００２５】
本発明によるプラント運転負荷変更時の自動運転制御方法は、後工程または中間の工程として工程内の操作可能量を変化させて装置内または中間タンク内の液面を鋭敏に制御しようとすることが困難な工程、すなわち制御性の良くない工程が含まれているプラントであって、他の操作応答の良い制御量を用いて前記装置内または中間タンク内の液面を容易に安定させることができる場合に適用できる。
【００２６】
制御性の良くない工程としては、前記制御性の悪い操作量に関連する工程、例えば加熱用蒸気量を調整して液面を制御する蒸発工程などが挙げられる。加熱用蒸気量を調整して蒸発装置内の液面を制御することは、蒸発装置および蒸発装置内の液が一定の熱容量を持つために困難性が高い。また、蒸発装置内の温度変化や圧力変化および組成変化によって蒸発量が影響を受けること、蒸発装置に供給される液の温度が沸点よりも低くかつ温度変動が考えられることも、加熱用蒸気量の制御性を悪くする要因となる。蒸発工程のほかに制御性の良くない工程として、留出量を加熱蒸気によって変化させる蒸留工程なども挙げられる。
【００２７】
本発明においては、運転負荷の変更（増加又は減少）については、制御性の良くない工程内の操作量であって、プラントの処理能力を決定する因子である操作量を変化させることにより実施し、装置内または中間タンク内の液面の安定性については、他の制御性の良い制御量を用いて実現する。そして、運転負荷の変更に伴って比例して変更すべき流量などの変更は比例制御によって実現する。これらによって、プラント全体の各液面の安定性を動的に確保した状態で、短時間に運転負荷変更をさせることができる。以下に、負荷自動変更制御、液面自動バランス制御、流量比率自動制御についてさらに詳しく説明する。
【００２８】
［負荷自動変更制御］
負荷自動変更制御は、蒸発缶の蒸気流量のように、液面に対して制御性の良くない操作量であってプラントの処理能力を決定する要因である操作量を、安定した負荷変更に適した速度で増加又は減少させる操作を行う。通常、前記操作量の増加又は減少操作は、調節弁への操作出力値を変化させることで行うが、操作量に対する流量指示が安定していて、ＰＩＤ調節計で制御が可能な場合であって前記ＰＩＤ調節計が運転負荷変更に対して十分に高速に追従して動作する場合は、前記ＰＩＤ調節計の設定値（目標値）を変化させてもよい。調節弁への操作出力値またはＰＩＤ調節計の設定値は一定速度で変化させてもよいが、運転負荷変更の途中で段階的に変化速度を変更してもよいし、連続的に変化速度を変更してもよい。
【００２９】
［液面自動バランス制御］
液面自動バランス制御は、装置内の液面または工程間の中間に位置する中間タンクの液面を運転負荷変更時における管理範囲内に保つように、前工程からの流入量または後工程への送り量を調整する制御方式である。前工程からの流入量を後工程への送り量に一致させるか、または後工程への送り量を前工程からの流入量に一致させるように制御してもよいが、液面の変化をバッファに用いることにより、前工程または後工程で生じている流量変動をより抑えることが可能となる。前後の工程の立ち上げタイミングのずれがあっても、また、後工程への送り量や前工程からの流入量に最低流量の制限があっても、液面の変動をバッファとして用いることができるために、徐々に液面を所定の値に近づけるように前工程からの流入量または後工程への送り量を制御することによって大きな変動を吸収することができる。前記液面自動バランス制御はＤＣＳに備えているＰＩＤ制御でも実現することができるが、自動運転制御ソフトで独自に制御ロジックを構成してもよい。
【００３０】
ＤＣＳに備えているＰＩＤ制御を用いる場合には、ＰＩＤ制御パラメータを運転負荷変更時のために変更する必要が生じることがあるため、自動制御のロジックでＰＩＤ制御パラメータを自動的に変更するようにしてもよい。定常運転時における制御ループと異なる制御が運転負荷変更時に必要となる場合は、ＤＣＳと通信を行う運転支援用コンピュータあるいは自動運転用コンピュータを用いて独自に制御ロジックを構成してもよい。ＤＣＳと通信を行う運転支援用コンピュータあるいは自動運転用コンピュータを用いて独自に制御ロジックを構成する場合はＰＩＤ制御の比例動作および積分動作（ＰＩ動作）が標準となるが、ギャップ付きＰＩＤ制御のように不感帯を設けることも、偏差によってゲインを変更することも、制御周期を長く変更することも可能である。
【００３１】
前工程からの流入量または後工程への送り量の制御は、前工程からの流入量または後工程への送り量がＰＩＤ調節計で制御されている場合で、前記ＰＩＤ調節計が十分に高速に追従して動作する場合は、前記ＰＩＤ調節計の設定値（目標値）を変化させてもよいが、前記ＰＩＤ調節計の追従が遅い場合や流量指示値の信頼性が高くない場合は前工程からの流入量または後工程への送り量のＰＩＤ調節計動作をマニュアルモード（手動モード）に変更して調節弁への操作出力値をＤＣＳと通信を行う運転支援用コンピュータあるいは自動運転用コンピュータから直接変化させる方式を取ることもできる。
【００３２】
［流量比率自動制御］
流量比率自動制御は、複数の原料を同時に一定の流量比率で装置に仕込む場合などに一般的に使用されている制御方法であり、定常運転時にも使用するため、ＤＣＳの制御ループで構成されていることが多い。前記流量比率自動制御としてＤＣＳの制御ループで構成された既存の比率制御が使用できるならば、それを使用してもよい。前記流量比率自動制御がＤＣＳの制御ループで構成されていない場合は、運転開始時等の運転負荷変更時のみに使用するためにＤＣＳと通信を行う運転支援用コンピュータあるいは自動運転用コンピュータを用いて独自に制御ロジックを構成することもできる。流量比率については一定としてもよいが、運転開始時等の運転負荷変更時には定常運転時と異なる値に設定することも、運転負荷変更時に負荷変更（負荷増加又は負荷減少）を行っていくにつれて流量比率パラメータを変化させていくこともできる。
【００３３】
前記流量比率自動制御は、比率制御されるべき流量がＰＩＤ調節計で制御されている場合で、前記ＰＩＤ調節計が十分に高速に追従して動作する場合は、前記ＰＩＤ調節計の設定値（目標値）を変化させてもよいが、前記ＰＩＤ調節計の追従が遅い場合や流量指示値の信頼性が高くない場合は、前記比率制御されるべき流量のＰＩＤ調節計動作をマニュアルモード（手動モード）に変更して調節弁への操作出力値をＤＣＳと通信を行う運転支援用コンピュータあるいは自動運転用コンピュータから直接変化させる方式をとることもできる。
【実施例】
【００３４】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこの実施例によって限定されるものではない。
【００３５】
図１は酢酸濃縮プラントのフロー図である。酢酸濃縮プラントは大きく抽出工程、蒸発工程、精製工程、抽剤回収工程から構成される。抽出工程は抽出塔１を中心とする工程であり、原料である酢酸と水の混合物が原料仕込みライン１１から抽出塔１の塔頂付近へ供給され、一方で、抽出に用いる抽剤が抽剤仕込みライン１２から抽出塔１の塔底付近へと供給される。抽出塔１の塔底からは水を主とする抽残が抽残抜取りライン１３から抜き取られて抽残タンク５へと流入してゆき、抽出塔１の塔頂からは抽剤と抽剤に抽出された酢酸および少量の水がオーバーフローして中間タンクである抽出液タンク２へ流入する。
【００３６】
蒸発工程は、蒸発缶３を中心とする工程であり、抽出液タンク２から抽出液仕込みライン３１を経由して抽出液が蒸発缶３へと供給され、蒸発缶３では蒸発缶蒸気ライン３２から供給された加熱用蒸気で熱交換されて抽出液が蒸発し、抽出液がベーパーの状態になって精製塔ベーパー仕込みライン３３から精製塔４への仕込みとして供給される。
【００３７】
精製工程は精製塔４を中心とする蒸留工程であり、精製塔ベーパー仕込みライン３３から供給された少量の水を含む抽剤と酢酸の混合物蒸気は蒸留によって分離され、精製塔塔底製品ライン４２から製品としての酢酸が、精製塔塔頂ライン４１からは水と抽剤と微量の酢酸が留出する。精製塔４の塔底では精製塔塔底蒸気ライン４３から供給される加熱用蒸気で熱交換される。
【００３８】
抽剤回収工程は抽剤回収塔６とデカンター７を中心とする蒸留工程であり、抽残タンク５から水と少量の抽剤の混合物が供給されて蒸留分離され、塔底からは水が排水として抜き取られ、塔頂からは抽剤と少量の水の混合物がデカンター７へと留出する。デカンター７では水と抽剤が静置により２層に分離されて、上層の抽剤は抽剤タンク８へ、下層の水と微量の抽剤を含む液は抽残タンク５および抽剤回収塔６へと返される。
【００３９】
酢酸濃縮プラントの運転開始時には、まず、精製塔４と抽剤回収塔６をそれぞれ全還流状態にまで運転開始しておき、抽出塔１については抽剤および原料を供給して抽出塔１の塔内に液を満たし、抽出液タンク２にも必要量の抽出液を精製塔１からオーバーフローさせて準備しておく操作が行われる。蒸発工程については抽出液タンク２から抽出液を必要量だけ張り込んでおく操作が行われるが、加熱は開始しない状態で一旦止め置かれる。以上の状態まで整うと、蒸発工程の蒸発缶３の加熱が開始され、蒸発缶３内の抽出液の蒸発が始まると抽出液タンク２から蒸発缶３への抽出液の供給、および抽出塔１への原料と抽剤の供給が開始される。ここまで達した状態を運転開始の初期状態と呼ぶことにする。
【００４０】
前記運転開始の初期状態では、抽出塔１に供給される原料および抽剤の量は、定常状態におけるフルロードの流量にくらべて少量であるため、前記運転開始の初期状態からフルロードの状態に向けて、各流量を増加させていく必要がある。
【００４１】
従来方法による運転開始手順では、まず、原料仕込みライン１１の流量を一定量だけ増加させ、これに伴って抽剤仕込みライン１２の流量と抽残抜取りライン１３の流量も増加させる操作が行われ、これらの操作に伴って、抽出液ライン１４の流量も増加し、抽出液タンク液面２０が上昇を始める。抽出液タンク液面２０の液面が高くかつ上昇傾向にある場合には、抽出液仕込みライン３１の流量を増加させ、抽出液タンク液面２０の上昇傾向を抑えるようにする。抽出液仕込みライン３１の流量を増加させると、蒸発缶液面３０が上昇するため、蒸発缶蒸気ライン３２の流量を増加させて蒸発量を増やす操作が行われる。この操作によって精製塔ベーパー仕込みライン３３から精製塔への仕込み流量が増加するため、精製工程では精製塔塔底蒸気ライン４３の流量を増加する操作が行われる。一方で、抽残抜取りライン１３の流量が増加するため、抽残タンク液面５０が上昇するため、抽剤回収塔仕込みライン５１の流量を増加させる操作が行われる。以上の各操作を行い、すべての工程が安定状態に達したことを判断したのち、再び、原料仕込みライン１１の流量を一定量だけ増加させる操作が行われることになる。
【００４２】
このように、従来方法による運転開始手順では、原料仕込み流量を一定量だけ増加させてからプラント全体のバランス調整を実施し、プラント全体が安定状態になったのちに再び原料仕込み流量を増加させる手順をとっているため、フルロードまで負荷増加させるのに８時間程度を要していた。
【００４３】
本発明では、前記運転開始の初期状態から負荷増加をしていく際の、各液面の制御が容易であるか困難であるかに着目して制御方法を決定する。抽出液タンク液面２０は、抽出液ライン１４からの流入量または抽出液仕込みライン３１の流量を調整することで容易に制御することができる。しかし、蒸発缶液面３０は抽出液仕込みライン３１の流量を調整することで容易に制御することができるが、蒸発缶蒸気ライン３２の蒸気流量を調整しても蒸発缶液面３０をうまく制御することは難しい。すなわち、蒸発缶液面３０は、蒸発缶蒸気ライン３２の蒸気流量を用いることでは制御性が悪い系であることがわかる。
【００４４】
そこで、本発明の方法では、蒸発缶蒸気ライン３２の蒸気流量は、例えば一定速度で増加させることとし、これに伴って蒸発缶液面３０が低下するが、抽出液仕込みライン３１の流量を自動制御することで調整している。また、抽出液仕込みライン３１の流量変化に伴い、抽出液タンク液面２０が変化するが、抽出液ライン１４から抽出液タンク２へ流入する流量は、原料仕込みライン１１の流量と、原料仕込みライン１１の流量に対して一定比率で仕込まれるべき抽剤仕込みライン１２の流量との和から、原料仕込みライン１１の流量と抽出塔界面１０の上昇速度で決められる抽残抜取りライン１３の流量を減じることでほぼ計算でき、また原料仕込みライン１１の流量、抽剤仕込みライン１２の流量、抽残抜取りライン１３の流量を変化させた場合、これらの変化に対して抽出液ライン１４の流量は応答性が良いため、抽出液タンク液面２０を原料仕込みライン１１の流量で制御することが可能である。すなわち、抽出液ライン１４の必要とする流量が決まれば、原料仕込みライン１１の流量に対する抽剤仕込みライン１２の流量の比と、原料仕込みライン１１の流量に対する抽残抜取りライン１３の流量の比とから、原料仕込みライン１１の必要流量を容易に求めることができる。
【００４５】
原料仕込みライン１１の必要流量がこの方法で決まれば、原料仕込みライン１１の流量に対する抽剤仕込みライン１２の流量の比と、原料仕込みライン１１の流量に対する抽残抜取りライン１３の流量の比とから抽剤仕込みライン１２の必要流量と、抽残抜取りライン１３の必要流量とが求まる。なお、原料仕込みライン１１の流量に対する抽剤仕込みライン１２の流量の比は抽出効率やエネルギー効率が最もよい点として実験的に求められており、原料仕込みライン１１の流量に対する抽残抜取りライン１３の流量の比は原料の組成および抽出塔界面１０の位置および上昇速度とから経験式によって求めている。抽残抜取りライン１３の流量の変化に伴い、抽残タンク液面５０も変化するが、抽残タンク液面５０は抽剤回収塔仕込みライン５１の流量を制御することによって調整することができる。精製塔塔底蒸気ライン４３の流量については、蒸発缶蒸気ライン３２の流量に比例して増加させる制御を行うことができる。
【００４６】
これらの制御方法は定常運転時における制御ループとは異なる部分があり、また、定常運転時と同様であっても安全上の制約条件をロジックに組み込む必要があること、および、定常運転時とは異なるＰＩＤ制御パラメータを使用する必要があるため、ＤＣＳ内で特別な制御ループやロジックを構築せずに、ＤＣＳと通信する運転支援用コンピュータから制御を行う方式をとることができる。
【００４７】
なお、抽出塔１を安定に運転するためには、原料仕込みライン１１の流量、抽剤仕込みライン１２の流量を最小限界流量以上に保つ必要がある。抽出塔１を運転開始すると抽出液仕込みライン３１の流量よりも抽出液ライン１４の流量が多くなってしまい抽出液タンク液面２０の液面が急激に上昇するため、抽出液タンク液面２０の液面がある基準まで低下したのちに抽出塔１の運転を開始する方式をとるのが好ましい。
【００４８】
図２は、酢酸濃縮プラントの負荷増加推移グラフであり、従来方法による運転開始手順と本発明の方法による運転開始手順とを、縦軸に流量、横軸に時間をとって比較したものである。図２の（ａ）及び（ｂ）の縦軸及び横軸はそれぞれ同スケールである。（ａ）従来方法による運転では、原料仕込み流量推移１０１に示すように原料仕込み流量を階段状に何度か増加させ、蒸発缶蒸気流量推移１０２に示すように蒸発缶蒸気流量も何度か増加させている。（ｂ）本発明の方法による運転では、蒸発缶蒸気流量推移２０２に示すように蒸発缶蒸気流量は一定速度で増加させており、それに伴って、原料仕込み流量推移２０１に示すように原料仕込み流量を初期流量からバランスを見ながら増加させている。（ａ）の従来方法による運転と（ｂ）の本発明の方法による運転とを比較すると、本発明の方法では、負荷増加に要する時間が約７分の１に短縮されていることがわかる。また、（ａ）の従来の方法による運転ではオペレータは各流量を負荷増加作業に伴って合計で５４３回操作していたが、（ｂ）の本発明の方法による運転ではオペレータによる負荷増加作業に伴う操作回数をほぼゼロにできた。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のプラント運転負荷変更時の自動運転制御方法は、様々な化学プラントや石油精製プラント、製紙プラント、肥料プラント等のプラントの運転開始時、運転停止時、定常運転状態における単位時間あたり処理量の増減時等の運転負荷変更時の運転制御方法として有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】酢酸濃縮プラントのフロー図
【図２】酢酸濃縮プラントの負荷増加推移グラフ
【符号の説明】
【００５１】
１      抽出塔
２      抽出液タンク
３      蒸発缶
４      精製塔
５      抽残タンク
６      抽剤回収塔
７      デカンター
８      抽剤タンク
１０    抽出塔界面
１１    原料仕込みライン
１２    抽剤仕込みライン
１３    抽残抜取りライン
１４    抽出液ライン
２０    抽出液タンク液面
３０    蒸発缶液面
３１    抽出液仕込みライン
３２    蒸発缶蒸気ライン
３３    精製塔ベーパー仕込みライン
４１    精製塔塔頂ライン
４２    精製塔塔底製品ライン
４３    精製塔塔底蒸気ライン
５０    抽残タンク液面
５１    抽剤回収塔仕込みライン
１０１  従来運転での原料仕込み流量推移
１０２  従来運転での蒸発缶蒸気流量推移
２０１  本発明による運転での原料仕込み流量推移
２０２  本発明による運転での蒸発缶蒸気流量推移
【図１】
2006007185.tif 000002
【図２】
2006007185.tif 000003