(57)【要約】【課題】粉体と液体とを反応させる反応装置において、スラリー調整槽に供給する粉体の急激な流量調節によって発生する粉体の詰まりを防止する。【解決手段】スラリー調整槽１０に供給される粉体の流量を、スラリー調整槽１０から反応槽３０に供給されるスラリー液の流量信号に基づくフィードフォワード制御と、スラリー調整槽１０の液面信号に基づくフィードバック制御とを組み合わせて制御する。スラリー調整槽１０に供給される液体の流量は、スラリー調整槽１０から引き出されるスラリー液の比重と、供給される粉体の流量とに基づいて制御する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される粉体と液体とを混合撹拌しスラリー液として貯留するスラリー調整槽と、該スラリー調整槽から供給されるスラリー液を反応させて所望の反応生成物を生成する反応槽とを有する反応装置において、
反応槽の液面に基づいて、スラリー調整槽から反応槽に供給するスラリー液の流量を調節するスラリー液流量調節装置と、
スラリー調整槽の液面に基づいて、スラリー調整槽に供給される粉体の流量を制御するフィードバック制御と、前記スラリー液流量調節装置によって調節されたスラリー液の流量に基づいて、スラリー調整槽に供給される粉体の流量を制御するフィードフォワード制御とを組み合わせて、スラリー調整槽に供給される粉体の流量を調節する粉体流量調節装置と、
前記粉体流量調節装置によって調節される粉体の流量に少なくとも基づいて、スラリー調整槽に供給される液体の流量を調節する液体流量調節装置とを備えることを特徴とする反応装置。
【請求項２】
前記粉体がテレフタル酸であり、前記液体がエチレングリコールである、請求項１に記載の反応装置。
【請求項３】
前記フィードフォワード制御が、粉体流量の全体制御の３０％〜５０％の範囲である、請求項２に記載の反応装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反応装置に関し、更に詳しくは、粉体と液体とを混合撹拌してスラリー液とし、これを後段の反応槽に供給するスラリー調整槽を有する粉体−液体反応装置の液面制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液体のエチレングリコール（ＥＧ）と、粉体のテレフタル酸（ＴＰＡ）とを反応させるエステル化反応に際しては、これら液体と粉体とを混合撹拌してスラリー液とした後に反応槽に導いて、２００℃程度の温度、一定の加圧下で反応させている。このような反応装置では、スラリー液が反応槽内に所定の反応時間だけ滞留して反応することが、製品品質の上から好ましく、この観点から、反応槽に一定流量のスラリー液を導入し、且つ、反応槽の液面を一定に保つための制御が行われている。
【０００３】
反応槽の液面を一定に保つために、従来から、反応槽の前段にスラリー調整槽を設け、このスラリー調整槽から反応槽に所定流量のスラリー液を供給している。図２は、このようなスラリー調整槽を備える従来の粉体―液体反応装置の構成を示している。スラリー調整槽１０には、テレフタル酸（粉体）及びエチレングリコール（液体）が、一定のモル比となるように、それぞれ流量調節器１１、１２を介して供給される。スラリー調整槽１０では、供給された粉体と液体とを所定時間、混合撹拌して、後段の反応槽３０に供給する。反応槽３０では、反応によって生成された生成物が下部から引き抜かれる。反応槽３０の液面が低下すると、その液面を一定に制御するために、スラリー調整槽１０から供給されるスラリーの流量を増加させている。
【０００４】
スラリー調整槽１０へは、その液面が一定になるように、所定流量の粉体が連続的に供給される。スラリー調整槽１０に供給される粉体の流量は、粉体供給装置を成すロータリーバルブ１３の回転数に従う見なし制御によって行われる。また、スラリー調整槽１０から供給されるスラリーの比重を比重計１４で計測することによって、スラリー液内の粉体成分と液体成分の現状のモル比が推定され、所望のモル比のスラリーを得るために、流量調節器１２によって液体の流量が制御される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の粉体―液体反応装置では、ロータリーバルブ１３の回転数による粉体供給量の見なし制御によって、スラリー調整槽１０の液面制御が行われている。しかし、見なし制御の結果として、スラリー調整槽１０の液面を正確に制御することが困難という問題があった。
【０００６】
ここで、スラリー調整槽１０の液面を所望の位置に制御するために、スラリー調整槽１０の液面を検出し、その結果に基づいて粉体及び液体を一定比率で供給するフィードバック制御が考えられる。しかし、このようなフィードバック制御によって粉体の流量を頻繁に制御すると、液面の正確な制御は可能となるものの、粉体流量の変動が大きくなり、ロータリーバルブ１３の詰まり等を誘発するおそれが生じ、また、スラリー液のモル比の変動にもつながるため、好ましくなかった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑み、ロータリーバルブにおける粉体の詰まり等を誘発することなく、粉体−液体反応器のスラリー調整槽の液面を安定化させ、もって、スラリー密度の安定化を図ることができる、粉体−液体反応装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の反応装置は、供給される粉体と液体とを混合撹拌しスラリー液として貯留するスラリー調整槽と、該スラリー調整槽から供給されるスラリー液を反応させて所望の反応生成物を生成する反応槽とを有する反応装置において、
反応槽の液面に基づいて、スラリー調整槽から反応槽に供給するスラリー液の流量を調節するスラリー液流量調節装置と、
スラリー調整槽の液面に基づいて、スラリー調整槽に供給される粉体の流量を制御するフィードバック制御と、前記スラリー液流量調節装置によって調節されたスラリー液の流量に基づいて、スラリー調整槽に供給される粉体の流量を制御するフィードフォワード制御とを組み合わせて、スラリー調整槽に供給される粉体の流量を調節する粉体流量調節装置と、
前記粉体流量調節装置によって調節された粉体の流量に少なくとも基づいて、スラリー調整槽に供給される液体の流量を調節する液体流量調節装置とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の反応装置によると、スラリー調整槽の液面変化の直接の外乱要因となる、スラリー調整槽から反応槽に供給されるスラリー液の流量に基づいたフィードフォワード制御を、スラリー調整槽の液面に基づいたフィードバック制御とを組み合わせて、スラリー調整槽に供給される粉体の流量を調節する構成を採用したので、粉体の流量の変化を小さく抑えつつ、スラリー調整槽の液面の正確な制御、及び、スラリー液のモル比（密度）の安定が可能になる。
【００１０】
本発明の反応装置は、粉体がテレフタル酸であり、液体がエチレングリコールである反応装置に好適に適用できる。この場合、前記フィードフォワード制御を、粉体流量の全体の制御の３０％〜５０％の範囲とすることが好ましい。フィードフォワードによる制御が５０％以上では、液面の正確な制御が困難であり、また、３０％未満では、供給される粉体の流量変化が大きくなり、何れも好適な制御が困難となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態例に係る粉体−液体反応装置の構成を示している。なお、図１では、図２と同様な要素には、同じ参照符号を付して示した。反応装置は、供給される粉体及び液体を混合撹拌しスラリー液として貯蔵するスラリー調整槽１０と、スラリー調整槽１０から供給されるスラリー液を加熱及び加圧して、粉体成分と液体成分とをエステル化反応させる反応槽３０とを有する。粉体としては、テレフタル酸が、液体としては、エチルグリコールが供給される。
【００１２】
粉体は、粉体を貯留する貯槽１５から流量調節弁（ロータリーバルブ）１３を介してスラリー調整槽１０に供給され、液体は、液体を貯留する貯槽１７から流量調節弁１８を介してスラリー調整槽１０に供給される。スラリー調整槽１０で混合撹拌によって得られたスラリー液は、スラリー調整槽１０の下部に配設された流量調整弁を成すスラリー引き抜き弁１９を経由して引き抜かれ、後段の反応槽３０に供給される。
【００１３】
反応槽３０からは、図示しない次段の反応槽に向けて反応生成物が引き出される。反応槽３０には、液面計３１が設置されており、その液面計３１の指示に基づいて、流量調節器３２がスラリー引き抜き弁１９の開度を微調整する。これによって、スラリー調整槽１０から反応槽３０に供給されるスラリー液の流量が調節される。
【００１４】
スラリー調整槽１０には、液面計２０が設置され、その液面計２０の計測値がスラリー調整槽１０の液面調節器２１に入力される。液面調節器２１の出力によって、粉体流量調節器２２を経由して粉体流量調節弁（ロータリーバルブ）１３の開度が制御される。反応槽３０の流量調節器３２によって制御されたスラリー液の流量信号も、スラリー調整槽１０の液面調節器２１の出力に加算して、粉体流量調節弁１３の開度を制御する。スラリー調整槽１０から供給されるスラリー液の比重を計測する比重計１４の信号は、比率調節器２３に入力され、比率調節器２３の出力により、液体流量調節器１２の出力が制御され、これによって液体流量調節弁１８の開度が制御される。
【００１５】
上記実施形態例に係る反応装置では、運転に際して、粉体及び液体が連続的に供給され、スラリー調整槽１０内でスラリー液として一旦貯留される。粉体の供給量は、反応速度を予想して予め定められた設定供給量と、液面調節器２１によって調節される微量な調整供給量とからなる。スラリー液は、スラリー調整槽１０から連続的に引き出され、反応槽３０内において一定温度に加熱され、且つ、一定圧力に加圧されて、反応を起こし、反応生成物として、反応槽３０から次段の反応槽に向けて引き出される。スラリー調整槽１０から引き出されるスラリー液の供給量も、反応速度を予想して予め設定された設定供給量と、液面計３１の指示の変動によって調節される調整供給量とから成る。
【００１６】
運転中に、反応槽３０内の液面が設定値よりも低下すると、液面計３１の検出によって、流量調節器３２によって引き出されるスラリー液の流量が調整され増加する。また、反応槽３０内の液面が上昇すると、スラリーの流量を設定値から僅かに低下させる。反応槽３０内に供給されるスラリーの流量に基づいて定められる粉体の流量信号は、スラリー調整槽１０の液面調節器２１の出力に基づいて定められる粉体の流量信号に加算される。掛かる制御によって、スラリー調整槽１０に供給される粉体の流量は、スラリー調整槽１０の液面が低下すると増加し、液面が上昇すると減少し、また、反応槽３０に供給されるスラリー液の流量が増加すると増加し、減少すると減少する。
【００１７】
上記のように、スラリー調整槽１０に供給される粉体の流量は、スラリー調整槽１０の液面によってフィードバック制御され、且つ、反応槽３０に供給されるスラリー液の流量によってフィードフォワード制御される。この粉体の流量制御では、フィードフォワード制御による調整の比率は、全体の流量調整の３０％〜５０％、好ましくは、４０％程度に設定される。
【００１８】
比率調整器２３は、スラリー液の比重を示す比重信号から、供給すべき粉体の流量と液体の流量との比率を算出し、液体の流量調節器１２に入力する。液体の流量調節器１２は、その比率と、粉体の流量調節器２２から入力された粉体の流量信号とから、液体の流量を設定し、液体流量調節弁１８の開度を制御する。
【００１９】
上記実施形態例の反応装置では、スラリー調整槽１０の液面低下の直接の外乱要因となる、スラリー調整槽１０から反応槽３０へ供給されるスラリー液の流量に基づいて、供給される粉体の流量を制御するフィードフォワード制御と、スラリー調整槽１０の液面に基づいて、供給される粉体の流量を制御するフィードバック制御とを組み合わせて、スラリー調整槽１０に供給される粉体の流量を制御する。これによって、単にフィードバック制御を行う流量制御に比べて、粉体の流量制御がより緩やかに行われるので、調節に際して粉体流量の急激な変化によって引き起こされる、粉体流量調節弁１３における粉体の詰まりが防止できる。
【００２０】
以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明の反応装置は、上記実施形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。例えば、上記実施形態例では、粉体の流量を定め、粉体の流量に基づいて液体の流量を定めるものとして、本発明を記述したが、本発明では、粉体及び液体の何れの流量を先に定めてもよく、その先後は任意に選定できる。
【００２１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の反応装置によると、スラリー調整槽に供給される粉体の流量を、スラリー調整槽の液面によるフィードバック制御と、スラリー調整槽から反応槽に供給されるスラリー液の流量によるフィードフォワード制御とを組み合わせて制御する構成を採用することにより、緩やかな粉体の流量制御が可能となり、粉体の詰まりを防止し且つ良好なモル比による粉体及び液体の供給が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係る反応装置のブロック図。
【図２】従来の反応装置のブロック図。
【符号の説明】
１０：スラリー調整槽
１１：粉体流量調節器
１３：ロータリーバルブ
１４：比重計
１５：粉体貯槽
１７：液体貯槽
１８：液体流量調節弁
１９：スラリー液引き抜き弁
２０：スラリー調整槽液面計
２１：スラリー調整槽液面調節器
２２：粉体流量調節器
２３：比率調節器
【図１】
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【図２】
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