(57)【要約】【課題】指定された運転モードへの切り替えを、適切かつ短時間で自動的に行うように運転モードの切り替え方法を提供する。【解決手段】複数種類の製品の生産等を行うプラント、装置又はその他の設備において、運転モードを自動的に切り替えながら製品の生産等を行う運転モードの自動切り替え方法であって、運転モードごとに運転条件及び切り替え時の切り替え条件を予め設定するステップと、運転モードの切り替えパターンを判断するステップＳ２と、切り替えを行う際に、現在の運転モードによる運転を停止させるステップＳ３と、切り替え前の運転モードの運転条件を、切り替え時のモードの切り替え条件に変更するステップＳ４と、この切り替え条件にしたがって切り替え制御を行うステップＳ６と、切り替え完了後に前記切り替え条件を切り替え後の運転条件に変更して、前記設備等の運転を開始するステップＳ１０，Ｓ１１とを有する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の製品の生産等を行うプラント、装置又はその他の設備において、運転モードを自動的に切り替えながら前記製品の生産等を行う運転モードの自動切り替え方法であって、
前記運転モードごとに運転条件及び切り替え時の切り替え条件を予め設定するステップと、
前記運転モードの切り替えパターンを判断するステップと、
切り替えを行う際に、現在の運転モードによる運転を停止させるステップと、
切り替え前の運転モードの運転条件を、切り替え時のモードの切り替え条件に変更するステップと、
この切り替え条件にしたがって、切り替え後の運転に必要な目標値に達するように制御を行うステップと、
切り替え後の運転に必要な目標値に達したときに、切り替え時のモードの切り替え条件を切り替え後の運転条件に変更して、前記プラント、装置又はその他の設備の運転を開始するステップと、
を有することを特徴とする運転モードの自動切り替え方法。
【請求項２】
各前記運転モードによる運転の制御を、多変数予測制御によって行うととともに、この多変数予測制御を利用して、切り替え後の前記運転に必要な目標値に達するように切り替えの制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の運転モードの自動切り替え方法。
【請求項３】
前記プラント、装置又はその他の設備が、改質ガソリン基材の製造設備で、この製造設備における前記運転モードが、高オクタン価ガソリン基材を生産する運転モードと、低オクタン価ガソリン基材を生産する運転モードであることを特徴とする請求項１又は２に記載の運転モードの自動切り替え方法。
【請求項４】
前記プラント、装置又はその他の設備が、常圧蒸留設備で、この設備における前記切り替えが、種類の異なる原油の運転モード間での切り替えであることを特徴とする請求項１又は２に記載の運転モードの自動切り替え方法。
【請求項５】
複数種類の製品の生産等を行うプラント、装置又はその他の設備に設けられ、運転モードを自動的に切り替えながら前記製品の生産等を行う運転モードの自動切り替え装置であって、
各前記運転モードの運転の制御を行う制御部の上位に設けられ、
運転モードの切り替え、前記プラント、装置又はその他の設備の運転の停止及び起動を行う切り替え部と、切り替え前後の運転モードの運転条件及び切り替え時のモードの切り替え条件を記憶する記憶部とを有し、切り替えを行う際に、前記切り替え部が前記記憶部から切り替え条件を読み出して前記制御部に送信し、切り替え後の前記運転に必要な目標値に達したときに、前記切り替え条件を切り替え後の運転条件に変更して、前記プラント、装置又はその他の設備の運転を開始すること、
を特徴とする運転モードの自動切り替え装置。
【請求項６】
前記制御部が多変数予測制御部であることを特徴とする請求項５に記載の運転モードの自動切り替え装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の運転モードの自動切り替え装置において、上位計算機システムの異常や各種変数の異常を検出する安全対策部を設けたことを特徴とする運転モードの自動切り替え装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、運転モードの切り替えにより、高オクタン価ガソリン基材と低オクタン価ガソリン基材との生産を切り替える改質ガソリン分留設備において、前記運転モードの切り替えを自動で行い、かつ、短時間で切り替え後の運転に必要な目標値に到達することのできる運転モードの自動切り替え方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数種類の製品の生産等を行うプラント、装置又はその他の設備として、例えば、改質ガソリンの生産を行う改質ガソリン分留設備がある。この改質ガソリン分留設備では、接触改質装置により、重質ナフサ中のパラフィン系の炭化水素をオクタン価の高い炭化水素に改質した改質ガソリンを生産するが、改質ガソリンは、有害物質のベンゼンを含むため、ＰＧリラン装置（脱ベンゼン装置）でベンゼン分留し、脱ベンゼンを行うようにしている。
【０００３】
図４は、改質ガソリン分留設備（以下、ＰＲ設備という）の構成を概略図で示す。このＰＲ設備１００は、第一蒸留塔１０１及び第二蒸留塔１０２を有していて、この二つの蒸留塔１０１，１０２でベンゼン留分（ＰＧＡ）を除去するようにしている。このＰＲ設備１００から排出された残油は、ガソリン基材として利用されるが、このガソリン基材には、高オクタン価ガソリン基材（以下、ＰＧ−Ｈと記載する）と低オクタン価ガソリン基材（以下、ＰＧ−Ｌと記載する）とがあり、予め設定された工程表指示により、ＰＧ−Ｈ生産とＰＧ−Ｌ生産とを切り替える運転をしている。
【０００４】
ＰＧ−Ｈを生産する場合は、塔底部から熱交換器１０３，１０４を通して第一蒸留塔１０１及び第二蒸留塔１０２に還流する基材の量（リフラックス量）を減少させるとともに、熱交換器１０３，１０４に供給するリボイラースチーム量を減少させることで、低オクタン価留分をベンゼンリッチ留分に回収させる。
また、ＰＧ−Ｌを生産する場合は、前記リフラックス量を増大させ、前記リボイラースチーム量を増大させて、ベンゼン留分を可能な限り取り除く。
ＰＧ−Ｈ生産モード及びＰＧ−Ｌ生産モードの各運転モードでの運転制御は、例えば、公知の多変数予測制御により、正確かつ容易に行うことができる（例えば、本願出願人による特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２３５４２０号（明細書及び図面の記載参照）
【０００６】
ところで、上記したように、ＰＧ−Ｈ生産モードとＰＧ−Ｌ生産モードとの間で運転モードの切り替えを行う際には、第一及び第二蒸留塔１０１，１０２の塔頂温度を変更するとともに、前記リフラックス量及び前記リボイラースチーム量を調整しなければならない。そのためには、塔頂部分を冷却するエアフィンクーラー等の冷却装置の稼働状態を変更する必要がある。
そして、切り替えを行う際には、一方の運転モードでの多変数予測制御をＯＦＦにして、上記の切り替え動作を手作業で行い、他方の運転モードでの多変数予測制御をＯＮにして、二つの蒸留塔の塔頂温度を相互に調整し、製品制約及び目標に張り付けた運転を行う。
【０００７】
しかし、このような運転モードの切り替え及びこれに伴う運転の調整は、手作業で行われていて、オペレータの勘や経験に基づく相互干渉や時間遅れ等を考慮したきめ細かい調整が必要であるという問題がある。そのため、オペレータの熟練度等によって、切り替え時間に大きな差が生じ、切り替えの際に多大な無駄時間が発生しているという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記の問題点にかんがみてなされたもので、指定された運転モードへの切り替えを、オペレータの勘や経験に頼ることなく、適切かつ短時間で自動的に行うようにして、切り替えの際の無駄時間を可能な限り無くすことのできる運転モードの自動切り替え方法及びその装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者は、上記目的を達成するために、一の運転モードから他の運転モードに切り替える際に、どのような条件の設定変更が必要かを予めパラメータ化し、当該運転モードの切り替えに応じて、前記パラメータに設定された条件を読み出して、切り替えを行うようにした。
【００１０】
具体的には、請求項１に記載するように、複数種類の製品の生産等を行うプラント、装置又はその他の設備において、運転モードを自動的に切り替えながら前記製品の生産等を行う運転モードの自動切り替え方法であって、前記運転モードごとに運転条件及び切り替え時の切り替え条件を予め設定するステップと、前記運転モードの切り替えパターンを判断するステップと、切り替えを行う際に、現在の運転モードによる運転を停止させるステップと、切り替え前の運転モードの運転条件を、切り替え時のモードの切り替え条件に変更するステップと、この切り替え条件にしたがって、切り替え後の運転に必要な目標値に達するように制御を行うステップと、切り替え後の運転に必要な目標値に達したときに、切り替え時のモードの切り替え条件を切り替え後の運転条件に変更して、前記プラント、装置又はその他の設備の運転を開始するステップとを有する方法である。
この方法によれば、一の運転モードから他の運転モードへの切り替えを、自動的に行うことができる。
【００１１】
この切り替えの自動化は、例えば、ディジタルＰＩＤ制御やアナログＰＩＤ制御を利用した制御システムを用いて行うことも可能であるが、多変数予測制御と組み合わせた、ファジィ制御などを含むアドバンスト制御を利用した分散型制御システム（ＤＣＳ）を用いて行うことができる。
すなわち、請求項２に記載するように、各前記運転モードによる運転の制御を、多変数予測制御によって行うととともに、この多変数予測制御を利用して、切り替え後の前記運転に必要な目標値に達するように切り替えの制御を行うようにするとよい。
【００１２】
本発明は、請求項３に記載するように、前記プラント、装置又はその他の設備が、改質ガソリン基材の製造設備に適用することができる。そして、この製造設備において、高オクタン価ガソリン基材を生産する運転モードと、低オクタン価ガソリン基材を生産する運転モードとを自動的に切り替えて、効率良く改質ガソリン基材を生産することができる。
また、本発明は、常圧蒸留装置における原油の切り替えにも適用することが可能である。すなわち、請求項４に記載するように、前記プラント、装置又はその他の設備が、常圧蒸留設備で、この設備における前記切り替えが、種類（銘柄や性状を含む）の異なる原油の運転モード間での切り替えにも適用が可能である。
【００１３】
上記の方法を実施する装置は、請求項５に記載するように、複数種類の製品の生産等を行うプラント、装置又はその他の設備に設けられ、運転モードを自動的に切り替えながら前記製品の生産等を行う運転モードの自動切り替え装置であって、各前記運転モードごとの運転の制御を行う制御部の上位に設けられ、運転モードの切り替え、前記プラント、装置又はその他の設備の運転の停止及び起動を行う切り替え部と、切り替え前後の運転モードの運転条件及び切り替え時のモードの切り替え条件を記憶する記憶部とを有し、切り替えを行う際に、前記切り替え部が前記記憶部から切り替え条件を読み出して前記制御部に送信し、切り替え後の前記運転に必要な目標値に達したときに、前記切り替え条件を切り替え後の運転条件に変更して、前記プラント、装置又はその他の設備の運転を開始するように構成してある。
【００１４】
この構成によれば、例えば、予め設定された工程表に基づいて一の運転モードから他の運転モードへの切り替え指示があると、切り替え部が一の運転モードによる生産を停止させ、切り替え時のモードの切り替え条件を記憶部から読み出して、前記制御部の運転条件を書き換える。そして、切り替え後の前記運転に必要な目標値に達したときに、当該切り替え条件を他の運転モードの運転条件に書き換え、他の運転モードによる生産を再開させる。
【００１５】
本発明では、請求項６に記載するように、前記制御部が多変数予測制御部であるとよく、また、請求項７に記載するように、上位計算機システムの異常や各種変数の異常を検出する安全対策部を設けてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を、図面にしたがって詳細に説明する。
なお、以下の説明では、ＰＧ−ＨとＰＧ−Ｌとの間で運転モードを切り替えながら改質ガソリンの生産を行う改質ガソリン分留設備を例に挙げて説明するが、本発明は他のプラント、装置又は設備にも適用が可能である。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態にかかり、切り替え制御装置の構成を説明するブロック図である。
図示するように、本発明の切り替え制御装置１０は、ＰＧ−Ｌを生産する際に、改質ガソリン分留設備の運転の制御を行う多変数予測制御器２０の上位に位置している。なお、この多変数予測制御器２０は公知のものを利用することができ、例えば、上記した特許文献１に記載の多変数予測制御器と同様のものを用いることができる。
多変数予測制御器２０は、所定の制約条件を満足させながら、ＰＧ−Ｌの生産の制御を行うＰＧ−Ｌ多変数予測制御部２１と、ＰＧ−Ｈの生産の制御を行うＰＧ−Ｈ多変数予測制御部２２とを有していて、ＰＧ−Ｌ生産とＰＧ−Ｈ生産との間で運転モードの切り替えを行う際に、塔頂温度，リフラックス量及びリボイラースチーム量を制御し、これらを適正に保つようにする。
【００１８】
なお、ＰＧ−Ｌ多変数予測制御部２１及びＰＧ−Ｈ多変数予測制御部２２は、多変数予測制御器２０の内部に別々に設けられているものとしてもよいが、運転モードの切り替えの前後で同質の制御を行うような場合には、共通の多変数予測制御部を用いることができる。すなわち、ＰＧ−Ｌ生産とＰＧ−Ｈ生産との間の運転モードの切り替えにともなう運転条件の変更によって、単一の多変数予測制御部を、ＰＧ−Ｌ多変数予測制御部２１又はＰＧ−Ｈ多変数予測制御部２２として使いわけるようにしてもよい。
【００１９】
多変数予測制御器２０の下位には、多変数予測制御器２０からの出力に基づいて、上限値及び下限値や一回当たりの制御量等の出力制限を行う出力制限器４１と、ＤＣＳコントローラのモードに基づき、ＤＣＳ５０が外部コンピュータから出力を受け付ける状態であるときに、出力制限器４１の出力をＤＣＳ５０に出力する目標設定器４２とが設けられている。
【００２０】
切り替え制御装置１０は、上位計算機システムの異常や制御変数、操作変数等の異常を検出し、異常があった場合に前記上位計算システムの切り離し等を行う安全対策部１１と、ＰＧ−Ｈ／ＰＧ−Ｌの各運転モードの切り替え時に、各運転モードにおける改質ガソリン分留設備の運転条件及び切り替え時の切り替え条件を記憶するパラメータバッファ部１２と、運転モードの切り替えの際に、パラメータバッファ部１２で指定された各運転モードの運転条件又は切り替え時の切り替え条件に応じてパラメータの変更を行い、多変数予測制御部２１Ａ，２２Ｂの切り替え及びＯＮ／ＯＦＦ等を行う運転モード切り替え部１３とを有している。
【００２１】
パラメータバッファ部１２には、バッファ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄが準備されていて、バッファ１２ＡにはＰＧ−Ｈモード→ＰＧ−Ｌモードへの切り替え条件が、バッファ１２ＢにはＰＧ−Ｌモード→ＰＧ−Ｈモードへの切り替え条件が、バッファ１２ＣにはＰＧ−Ｈモードでの運転条件が、バッファ１２ＤにはＰＧ−Ｌモードでの運転条件が記憶されている。なお、これら運転条件及び切り替え条件には、例えば、塔頂温度、リボイラースチーム量、リフレー量等が含まれている。
【００２２】
図２は、上記構成の切り替え制御装置１０による切り替え制御の手順を示すフローチャートである。
なお、以下の説明では、ＰＧ−Ｈ生産の運転モードを、ＰＧ−Ｌ生産の運転モードに切り替えるものとして説明する。
運転モードの切り替えは、予め設定された工程表に基づいて行われる（ステップＳ１）。そして、切り替えを開始する際には、切り替えの運転モードの変更パターンを選択する（ステップＳ２）とともに、切り替え前の運転モードであるＰＧ−Ｈの生産を制御する多変数予測制御部２２（図１参照）を停止させる（ステップＳ３）。
【００２３】
この実施形態では、前記した変更パターンとして四種類が準備されていて、ＰＧ−Ｌモード（ＰＧ−Ｌ生産専用のモード）、ＰＧ−Ｈモード（ＰＧ−Ｈ生産専用のモード）、ＰＧ−Ｌモード→ＰＧ−Ｈモードへの切り替えモード、ＰＧ−Ｈモード→ＰＧ−Ｌモードへの切り替えモードがある。この実施形態では、ＰＧ−ＨモードからＰＧ−Ｌモードへの切り替えモードを選択する。
【００２４】
次いで、切り替え時のモードの切り替え条件を、パラメータバッファ部１２から読み出し、多変数予測制御器２０の変更を行う。この場合は、ＰＧ−Ｈモード→ＰＧ−Ｌモードへの切り替えであるから、バッファ１２ＡからＰＧ−Ｈ→ＰＧ−Ｌの切り替え条件を読み出して、ＰＧ−Ｌ多変数予測制御部２１の運転条件を書き換える（ステップＳ４）。
書き換え終了後に、ＰＧ−Ｌ多変数予測制御部２１の起動を行い（ステップＳ５）、切り替えのための制御を開始する（ステップＳ６）。これにより、塔頂温度、リボイラースチーム量、リフレー量等の制御対象が、予め設定された目標に沿って制御される。そして、これらの制御対象が目標値に達したときに（ステップＳ７）、上記の切り替え動作を終了させて（ステップＳ８）、ＰＧ−Ｌ多変数予測制御部２１を停止させる（ステップＳ９）。この後、ＰＧ−Ｌ多変数予測制御部２１の切り替え条件をバッファ１２Ｄから読み出したＰＧ−Ｌの運転条件に書き換え（ステップＳ１０）、ＰＧ−Ｌ多変数予測制御部２１を起動させてＰＧ−Ｌの生産を開始させる（ステップＳ１１）。
【００２５】
図３は、ＰＧ−Ｌ多変数予測制御部２１によるＰＧ−Ｈ→ＰＧ−Ｌ切り替え時の制御の一例を示すグラフである。
時間Ｔ１で、ＰＧ−Ｈ多変数予測制御部２２が停止され、ＰＧ−Ｌ多変数予測制御部２１が起動する時間Ｔ２までの間に、ＰＧ−Ｈ→ＰＧ−Ｌの切り替え条件が多変数予測制御器２０に読み込まれる。また、この間の制御は、ＤＣＳが時間Ｔ２時の状態を維持する。
そして、時間Ｔ２〜時間Ｔ３までの間に、制御対象である第一蒸留塔の塔頂温度、第一蒸留塔のスチーム比、第二蒸留塔の塔頂温度、第二蒸留塔のスチーム比が、予め設定された目標に沿って制御される。なお、図３中のｖ１〜ｖ４は、各制御対象の目標値を示し、ｔ１〜ｔ４は、各制御対象の目標値ｖ１〜ｖ４に到達するまでの時間を示している。
そして、全ての制御対象が目標値に達した時間Ｔ３で、切り替え終了がディスプレイ等に表示される。このとき、ＰＧ−Ｌ多変数予測制御部２１を停止させて、ＰＧ−Ｈ→ＰＧ−Ｌの切り替え条件をＰＧ−Ｌモードでの運転条件に書き換える。この後、オペレータが、ＰＧ−Ｌ多変数予測制御部２１を起動させて、ＰＧ−Ｌの生産を開始させる。
【００２６】
本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上記の説明に限定されるものではない。
例えば、上記の説明では、二つの運転モード間での切り替えに限定して説明したが、本発明は、三つ以上の運転モードを有する場合にも適用が可能である。この場合は、運転モードの切り替えパターンを予め設定しておき、各運転モードごとに運転条件や切り替え条件をパラメータ化して設定しておくとよい。
また、本発明は、ＰＧ−ＨとＰＧ−Ｌとの間で運転モードを切り替える場合に限らず、同様の運転モードの切り替えを行う他の設備等にも適用が可能である。例えば、本発明を常圧蒸留装置の原油切り替えにも適用することが可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、指定された運転モードへの切り替えを、適切かつ短時間で自動的に行うことができ、切り替えの際の無駄時間を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態にかかり、切り替え制御装置の構成を説明するブロック図である。
【図２】図１の切り替え制御装置による切り替え制御の手順を示すフローチャートである。
【図３】ＰＧ−Ｌ多変数予測制御器による切り替え制御の一例を示すグラフである。
【図４】改質ガソリン分留設備（ＰＲ設備）の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１０  切り替え制御装置
１１  安全対策部
１２  パラメータバッファ部
１２Ａ〜１２Ｄ  バッファ
１３  運転モード切り替え部
２０  多変数予測制御器
４１  出力制限器
４２  目標設定器
５０  ＤＣＳ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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