(57)【要約】【課題】  塔内液又はガスを抜き出して冷却し、還流液又はガスとして塔内へ還流するように構成された蒸留塔１において、設備コストの高騰を招くことなく、且つ、環境条件や運転条件に影響されることなく、塔内還流部位に関する温度を常時安定して制御できるようにする。【解決手段】  冷却後の還流液又はガスの温度を取得する第１温度取得手段５１−１と、塔内還流部位に関する温度を取得する第２温度取得手段５２−１と、第１温度取得手段５１−１により取得される冷却後の還流液又はガスの温度が、第２温度取得手段５２−１により取得される前記還流部位に関する温度よりも低い値となるように、冷却後の還流液又はガスの温度を調整する還流液温度調整手段５３−１とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塔内液又はガスを抜き出して冷却し、還流液又はガスとして塔内へ還流するように構成された蒸留塔において、塔内還流部位に関する温度を制御するシステムであって、
冷却後の還流液又はガスの温度を取得する第１温度取得手段と、
前記塔内還流部位に関する温度を取得する第２温度取得手段と、
該第１温度取得手段により取得される冷却後の還流液又はガスの温度が、該第２温度取得手段により取得される前記塔内還流部位に関する温度よりも低い値となるように、冷却後の還流液又はガスの温度を調整する還流液温度調整手段とを備える
ことを特徴とする、蒸留塔の制御システム。
【請求項２】
該還流液温度調整手段が、還流液又はガスの流量を調整することにより、冷却後の還流液の温度を調整するように構成された
ことを特徴とする、請求項１記載の蒸留塔の制御システム。
【請求項３】
該蒸留塔が、塔内液として塔底液が抜き出されて冷却・還流されるように構成された蒸留塔である
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の蒸留塔の制御システム。
【請求項４】
該蒸留塔が、前記塔内還流部位として塔内上段部に還流液又はガスが還流されるように構成された蒸留塔である
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の蒸留塔の制御システム。
【請求項５】
該第２温度取得手段が、前記塔内還流部位に関する温度として、塔頂ガスの温度を取得するように構成された
ことを特徴とする、請求項４記載の蒸留塔の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に各種の化学プラント等において用いられる蒸留塔の制御システムに関する。詳しくは、塔内液又はガスを抜き出して冷却し、還流液又はガスとして塔内へ還流するように構成された蒸留塔において、塔内の還流部位に関する温度を制御するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の化学プラントでは、原料やその分解物を蒸留して目的物を精製するために、各工程において蒸留塔（精留塔）が用いられている。
【０００３】
以下、化学プラントの一種であるエチレン製造プラントを例に挙げて、本発明の背景となる従来技術について説明する。但し、本発明の適用対象範囲は、この例に限定されるものではない。
エチレン製造プラントの典型的な構成の例としては、ナフサ等の原料を分解炉にて熱分解する工程（分解工程）と、得られた分解ガスを急冷・精留する工程（急冷工程）と、急冷・精留された分解ガスを圧縮する工程（圧縮工程）と、圧縮された分解ガスを各成分に分離・精製し、主製品であるエチレン、プロピレン等を得る工程（精製工程）とを備えた構成が挙げられる。
【０００４】
以下、これら一連の工程のうち急冷工程について、より具体的に説明する。
図３は、一般的なエチレンプラントの急冷工程に用いられる蒸留設備の構成の一例を模式的に示す図である。ガソリン精留塔である急冷塔１は、分解工程により得られた分解ガスＭを供給され、この分解ガスＭを精留するものである。得られた精留ガスＰは、次の圧縮行程へフィードされるようになっている。
【０００５】
更に、急冷塔１は、自身の塔内液を抜き出して冷却し、還流液として塔内へ還流することにより、塔内を冷却するように構成されている。
具体的に、急冷塔１の塔底部から抜き出された塔内液（塔底部液）ａは、まず油水分離器２によって３つの画分ｂ，ｃ，ｄに分画される。そして、主にガソリン留分からなる画分ｂと、ガソリン留分の混合した水である画分ｃは分離され、別工程等に送られる。
【０００６】
一方、水からなる画分ｄは、後述する熱交換器群６を経由した後、熱交換器３−１及び３−２によって冷却され、還流液（クエンチ水）ｅ−１，ｅ−２として、塔内の上段と中段とに分けて還流される（以下、それぞれの還流について、適宜「上段還流」「中段還流」と呼ぶ。また、それぞれの還流に関する還流液の温度や還流量等を、適宜「上段還流量」「中段還流量」のように省略して表示するものとする。）。これらの還流によって、それぞれ塔内の上段及び中段が冷却されるようになっている。
【０００７】
ここで、熱交換器３−１及び３−２の冷媒Ｂについて説明する。
一般的に、熱交換器の冷媒としては、海水や再冷水、或いは、温度が一定になるよう調整された水やその他の冷媒（以下、適宜「調整冷媒」と呼ぶ。）が用いられている。これらの冷媒のうちどれを用いるかは、各冷媒の以下の特性を踏まえた上で、様々な条件に応じて選択される。
海水は、環境条件等の変化により年間・日間でその温度が大きく変動する。また、再冷水も、海水ほどではないが、環境条件やプラントの運転条件等の変化により年間・日間でその温度が変動する。このため、海水や再冷水は温度調節が難しく、大量に使用する必要がある。しかし、海水や再冷水は、調整冷媒と比較して遥かにコストが安いという利点を有する。
一方、調整冷媒は、環境条件等の変化による影響を受けず温度が安定しており、またそのために、使用量が少なくて済むという利点を有する。また、冷却すべき温度が低い場合には、水を用いて冷却することができないため、水以外の調整冷媒が用いられる。
図３に示すエチレンプラントの急冷工程の蒸留設備では、熱交換器３−１及び３−２の冷媒Ｂとして、主に海水や再冷水が用いられる（例えば、非特許文献１〜３）。よって、以下、特に断り書きの無い場合には、冷媒Ｂとして海水や再冷水を使用する場合を前提として話を進める。
【０００８】
また、上段還流及び中段還流の各流路には、還流液ｅ−１，ｅ−２の流量を調整すべく、それぞれ流量調整装置４−１．４−２が設けられている。各流量調整装置４−１．４−２は、流量を変更するためのバルブと、流量を測定する流量測定器とを備え、還流液ｅ−１，ｅ−２の各流量を目的とする値に調整することができるようになっている。通常は、これらの流量調整装置４−１．４−２を用いて上段及び中段の還流液ｅ−１，ｅ−２の還流量を増減させることによって、塔の上段及び中段における塔内温度（以下、それぞれ適宜「塔内上段温度」「塔内中段温度」と呼ぶ。）をそれぞれ調整することができる。即ち、冷却された還流液の量を増やすことによって、塔内温度が低下するという一般的な現象を利用したものである。
【０００９】
なお、上段還流において、塔頂から得られるガスＰの温度（以下、適宜「塔頂ガス温度」と呼ぶ。）は、塔内上段温度と連動して変化し、通常は塔内上段温度とほぼ等しくなることから、上段の還流液ｅ−１，ｅ−２の流量を調整することによって、塔内上段温度と同様に塔頂ガス温度を調整することができる。
【００１０】
更に、油水分離器２から熱交換器３−１及び３−２へと至る流路には、通常、熱交換器群６が介在する。熱交換器群６は、多数の熱交換器が直列及び／又は並列に接続されて構成されている。個々の熱交換器はプラントの各所において熱交換を行なう。
【００１１】
なお、図３に示す蒸留設備の構成は上述のように一例に過ぎず、一般の急冷工程に用いられる蒸留設備の構成はこれに限られるものではない。例えば、図３に示す蒸留設備では、油水分離器２からの還流液ｄがまず熱交換器３−２によって熱交換されてから、上段還流液ｅ−１と中段還流液ｅ−２とに分岐され、上段還流液３−１のみが更に熱交換器３−１によって熱交換されるという構成を取っているが、このような構成ではなく、油水分離器２からの還流液ｄがまず上段還流液と中段還流液とに分岐され、それぞれ別個の熱交換器によって熱交換されるという構成を取る場合もある。
【００１２】
ところで、一般的な蒸留塔は、塔頂ガスをコンデンサで冷却して凝縮液とした上で、これを還流液として塔内へ循環させるように構成されている。この場合、凝縮液は飽和状態であるため、還流される凝縮液の温度（還流温度）は飽和温度で一定である。よって、圧力が一定の条件下においては、凝縮液の還流量を変化させるだけで、塔内の冷却の度合を調整することができる。
【００１３】
一方、急冷工程に用いられる上述の急冷塔１では、還流液の蒸発潜熱で塔を冷却する一般的な蒸留塔と違い、還流液の顕熱で塔内を冷却するので、塔内の冷却は還流温度が支配的となる（例えば、非特許文献１〜３）。還流液として用いる塔底部液ａは飽和状態ではないので、還流液ｅ−１，ｅ−２の還流量の変化や、熱交換器３−１及び３−２の冷媒である海水や再冷水等の温度変化、更には熱交換器群６の運転状況により、上段及び中段へ還流される際の還流液ｅ−１，ｅ−２の温度（以下、それぞれ適宜「上段還流温度」「中段還流温度」と呼ぶ。）が変化してしまう。従って、塔内上段温度（又は塔頂ガス温度）及び塔内中段温度に対して、それぞれ上段還流温度及び中段還流温度を十分低く維持できないことがある。この場合、上段還流量及び中段還流量の変更に対する塔内上段温度（又は塔頂ガス温度）及び塔内中段温度の応答量に、大きな差異が発生する。
【００１４】
例として、上段還流量を適当量増量する場合について考えると、上段還流温度が高い状態では塔内上段温度（又は塔頂ガス温度）の低下幅が小さくなり、上段還流温度が低い状態では塔内上段温度（又は塔頂ガス温度）の低下幅が大きくなる。この様な状況下では、ある時はほんの少し上段還流量を変更しただけでも塔内上段温度（又は塔頂ガス温度）が大きく変化するのに対して、ある時は多大に上段還流量を変更しても塔内上段温度（又は塔頂ガス温度）が殆ど変化しないという状態になるため、塔内上段温度（又は塔頂ガス温度）を常時安定的に自動制御することは極めて困難である。
【００１５】
そこで従来は、上段還流量を変化させることによって塔内上段温度（又は塔頂ガス温度）を自動制御できるようにすべく、上段還流温度を塔内上段温度（又は塔頂ガス温度）に対して十分低く保つために、熱交換器３−１の冷媒である海水や再冷水等の流量を調整していた。
しかしながら、この手法では、海水や再冷水等の温度には季節変化や日次変化があるため、海水や再冷水等の温度変化に合わせて冷媒流量を調整せねばならず、調整頻度が多くなってしまうという課題がある。また、冷媒流量の調整のためには流量調節弁等の設備が必要となるが、熱交換器３−１に用いられる海水や再冷水等の流量は一般に極めて多いため、大口径の調節弁が必要であり、設備コストが高くなってしまうという課題がある。
【００１６】
また、別の対策として、熱交換器３−１によって冷却される還流液の量を制御することにより、上段還流温度を調整するという手法も実施されてきた（例えば、非特許文献１〜３）。還流液の量を制御する手法としては、例えば、熱交換器３−１を通過する還流液（クエンチ水）の経路にバイパスを設置する手法等が採られてきた。
しかしながら、この手法では、配管、計器等の設備が複雑になり、高コストになるという課題がある。
【００１７】
更に、上記の各対策を実施したとしても、夏場等に海水の温度が高くなった場合や、プラントの運転条件によって再冷水の温度が高くなった場合、また、蒸留塔の負荷が高くなった場合には、還流液（クエンチ水）を目的の温度となるように冷却することが不可能となり、塔内上段温度（又は塔頂ガス温度）が調整不能になってしまう。従来の自動調整の方法では、それにもかかわらず塔内上段温度を調整しようとして、還流量を過剰に増やしてしまうという課題がある。
一方、上記の各対策を実施しない場合には、何らかの手法で塔内上段温度（又は塔頂ガス温度）を手動調整しなければならず、常時安定して自動制御することが極めて困難であるという課題がある。
【００１８】
また、熱交換器群６の運転状況によっても、上段還流温度は影響を受ける。熱交換器群６はプラントの様々な箇所において熱交換を行なっているので、熱交換器群６を通過した後の還流液の温度は、プラントの運転条件によって変動する。これによって上段還流温度も変動してしまい、結果として塔内上段温度の制御が極めて困難となってしまう。
【００１９】
なお、以上の記載では上段還流を例として説明したが、同様の課題は中段還流についても生じ得る。
また、図３の様に塔底液を抜き出して塔内の上段及び中段に分けて還流する構成の蒸留塔に限らず、塔底液以外の塔内液又はガスを抜き出して還流する構成の蒸留塔や、塔内の上段又は中段の何れかのみに還流液又はガスを還流する構成の蒸留塔においても、同様の課題は生じ得る。
【非特許文献１】「エチレン装置での低温度レベル廃熱回収向上による省エネルギー」，出光石油化学（株）千葉工場エチレン課システムグループ HYPERLINK "http://www.eccj.or.jp/succase/01/c/c_90.html" http://www.eccj.or.jp/succase/01/c/c_90.html
【非特許文献２】「エチレン装置での低温度レベル廃熱回収向上による省エネルギー」，福永健二（出光石油化学株式会社），省エネルギー実施事例発表関東地区大会事例集，平成１３年度省エネルギー優秀事例全国大会
【非特許文献３】「製造業における省エネルギー実現のためのソリューション技術  石油化学工場における省エネルギーの実際  システム活用による運転・設備管理と省エネルギー」，福永健二（出光石油化学株式会社），オートメーション  Vol. 47, No.4, Page 53 - Page 58（２００２年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上述のように、還流液又はガスが塔内へ還流される際の還流温度は、環境条件や運転条件等の様々な要因の影響を受けて変動してしまう。このため、塔内の還流部位に関する温度を常時安定して制御することは、従来は極めて困難であった。
従って、設備コストの高騰を招くことなく、且つ、環境条件や運転条件に影響されることなく、塔内上段温度・塔頂ガス温度や塔内中段温度など、塔内の還流部位に関する温度を常時安定的に自動制御できる方法が求められていた。
【００２１】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち、本発明の目的は、塔内液又はガスを抜き出して冷却し、還流液又はガスとして塔内へ還流するように構成された蒸留塔において、設備コストの高騰を招くことなく、且つ、環境条件や運転条件に影響されることなく、塔内還流部位に関する温度を常時安定して制御できるシステムを提供することに存する。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、還流液又はガスが還流される塔内還流部位に関する温度よりも、冷却後の還流液の温度が低い値となるように調整することにより、前記還流部位に関する温度を常時安定して制御することが可能となり、上記課題が効果的に解決されることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００２３】
即ち、本発明の趣旨は、塔内液を又はガス抜き出して冷却し、還流液又はガスとして塔内へ還流するように構成された蒸留塔において、塔内還流部位に関する温度を制御するシステムであって、冷却後の還流液又はガスの温度を取得する第１温度取得手段と、前記塔内還流部位に関する温度を取得する第２温度取得手段と、該第１温度取得手段により取得される冷却後の還流液又はガスの温度が、該第２温度取得手段により取得される前記塔内還流部位に関する温度よりも低い値となるように、冷却後の還流液又はガスの温度を調整する還流液温度調整手段とを備えることを特徴とする、蒸留塔の制御システムに存する（請求項１）。なお、本明細書において「塔内還流部位に関する温度」とは、塔内還流部位の温度と連動して変化する温度のことをいうものとする。
ここで、特に還流液又はガスを冷却する冷媒として海水や再冷水を用いる場合には、該還流液温度調整手段が、還流液又はガスの流量を調整することにより、冷却後の還流液又はガスの温度を調整するように構成することが好ましい（請求項２）。
また、該蒸留塔が、塔内液として塔底液が抜き出されて冷却・還流されるように構成された蒸留塔であることが好ましい（請求項３）。
更に、該蒸留塔が、前記塔内還流部位として塔内上段部に還流液又はガスが還流されるように構成された蒸留塔であることが好ましい（請求項４）。
この場合、該第２温度取得手段が、前記塔内還流部位である塔内上段部に関する温度として、塔頂ガスの温度を取得するように構成することが好ましい（請求項５）。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の蒸留塔の制御システムによれば、還流液又はガスが還流される塔内還流部位に関する温度よりも、冷却後の還流液又はガスの温度が低い値となるように調整することにより、設備コストの高騰を招くことなく、且つ、環境条件や運転条件に影響されることなく、前記還流部位に関する温度を常時安定して制御することが可能となる（請求項１）。
特に、還流液又はガスの流量を調整することによって冷却後の還流液又はガスの温度を調整するように構成すれば、還流液冷却用の冷媒として海水や再冷水を用いる場合にも、冷媒流量の調整等の作業が不要となるので、常時安定した温度制御を安価に実現することができる（請求項２）。
また、塔内液として塔底液が抜き出されて冷却・還流されるように構成された蒸留塔では、還流液が飽和状態でないために還流液の温度が変動するが、このような蒸留塔でも、本発明の制御システムを適用することにより、常時安定した温度制御を安価に実現することができる（請求項３）。
更に、本発明の適用対象となる蒸留塔において、還流液又はガスが還流される塔内の還流部位は任意であるが、特に、還流液又はガスが塔内上段部位に還流されるように構成された蒸留塔に本発明の制御システムを適用すれば、蒸留により得られる精製ガスの温度を安価に且つ常時安定に制御することが可能となる（請求項４）。
この場合、塔内還流部位（塔内上段部位）に関する温度として、塔頂ガスの温度を取得するように構成すれば、塔内の温度を測定する場合と比べて構成が簡素化されるとともに、蒸留によって得られる精製ガスの温度をより直接的に制御できる（請求項５）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、以下の実施の形態は代表例であって、本発明はこれに制限されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に係る制御システムを適用した蒸留設備の構成を模式的に示す図である。図１に示す蒸留設備の基本的な構成は、図３に示した従来の蒸留設備の構成と同一である。即ち、図１の蒸留塔１は、塔底液（塔内液）を抜き出して冷却し、還流液として塔内上段部位及び塔内中段部位（塔内還流部位）へと還流するように構成されている。なお、図３に示した各構成要素と同様の構成要素については、同一の符号により示している。
【００２７】
そして、図１に示す蒸留設備には、塔頂ガス温度（塔内還流部位に関する温度）の制御を行なうべく、制御システム５−１が設けられている。この制御システム５−１は、第１温度取得手段５１−１と、第２温度取得手段５２−１と、還流液温度調整手段５３−１とから構成されている。
【００２８】
第１温度取得手段５１−１は、熱交換器３−１による冷却後の上段還流液の温度を取得するものである。また、第２温度取得手段５２−１は、蒸留塔１の塔頂から得られる精製ガスＰの温度（塔頂ガス温度）を取得するものである。
具体的に、これらの温度取得手段５１−１及び５２−１は、それぞれ熱交換器３−１から蒸留塔１に至る還流経路及び蒸留塔１の塔頂ガスＰの経路に設置されて、対応する温度を連続的又は断続的に測定し、その測定値を後述する還流液温度調整手段５３−１に適宜入力するようになっている。
【００２９】
また、還流液温度調整手段５３−１は、第１温度取得手段５１−１により取得される冷却後の上段還流液の温度が、第２温度取得手段５２−１により取得される塔頂ガス温度よりも低い値となるように、前記還流液の温度を調整するものである。
具体的に、還流液温度調整手段５３−１は、第１温度取得手段５１−１及び第２温度取得手段５２−１から、冷却後の上段還流液の温度及び塔頂ガス温度を入力されるようになっている。また、流量調整装置４−１を制御して、上段還流量を所定の値に調整できるように構成されている。
【００３０】
そして、還流液温度調整手段５３−１は、第１温度取得手段５１−１から入力される上段還流温度をＴ1、第２温度取得手段５２−１から入力される塔頂ガス温度をＴ2とした場合に、下の数式（１）に表わされるように、塔頂ガス温度Ｔ2と上段還流温度Ｔ1との差であるＴDを算出する。
Ｔ2−Ｔ1＝ＴD（℃）      ・・・（１）
【００３１】
ここで、熱交換器３−１における冷媒（海水）の通過量及び温度が一定の条件下で、上段還流量を変更すると、塔頂ガス温度Ｔ2と上段還流温度Ｔ1が変化するため、塔頂ガス温度と塔頂ガス温度の差ＴDが変化する。
【００３２】
そこで、還流液温度調整手段５３−１は、塔頂ガス温度と上段還流温度との差ＴDが常に所定値Ｒ（℃）以上となるよう、即ち、下の数式（２）を満たすように、流量調整装置４−１を制御して上段還流量を増減する。
ＴD≧Ｒ（℃）      ・・・（２）
【００３３】
なお、所定値Ｒ（℃）は、０よりも大きい値であれば特に制限されないが、通常は、蒸留塔１の構成や環境条件・運転条件等に応じて、適宜適切な値（例えば３℃）を選択し、予め還流液温度調整手段５３−１に記憶しておく。
【００３４】
より詳細には、還流液温度調整手段５３−１は、まず、塔頂ガス温度Ｔ2を任意の値に制御するように、流量調整装置４−１を制御して上段還流量を調整する。
即ち、塔頂ガス温度の変更量をΔＴとすると、下記式を満たすように制御を行なう。
ΔＴ≧ＴD＋α（℃）      ・・・（３）
【００３５】
なお、αは所定値Ｒに応じて決まる所定の定数を表わす。
ここで、還流量を増加させる方向に調整する場合、もしΔＴ＜ＴD＋αとなる様であれ
ば、それ以上は還流量を増加させない。
【００３６】
また、更に好ましくは、ΔＴ＝ＴD＋αとなるように運転しておき、外乱等によりΔＴ
＜ＴD＋αとなった場合には、上段還流量を調整してΔＴ≧ＴD＋αとなるように制御す
ればよい。
【００３７】
これにより、上段還流温度Ｔ1が塔頂ガス温度Ｔ2より常に所定値Ｒ（℃）以上低く保たれ、上段還流量の変更に対する塔頂ガス温度Ｔ2の応答量が大きく変動することがなくなり、上段還流量の調整によって塔頂ガス温度Ｔ2を常時安定的に自動制御することが可能となる。
【００３８】
更には、上段還流量を操作変数として、また、塔頂ガス温度と上段還流温度との差ＴD及び塔頂ガス温度Ｔ2を制御変数としてそれぞれ設定し、多変数モデル予測制御を行なうことにより、ＴDを常時所定値Ｒ（℃）以上の値で安定して制御することが可能となる。また、更に他の制御変数として、例えば塔底の温度等を設定することにより、より安定した制御が可能となる。
【００３９】
なお、図１の還流液温度調整手段５３−１は、流量調整装置４−１に接続され、上段還流液の流量を調整することにより、上段還流液の温度を調整するように構成されていた。特に、冷媒として流量の調整が困難な海水や再冷水等を用いる場合には、この様な構成によって、冷媒流量の調整等の作業が不要となり、常時安定した温度制御を安価に実現することができるので好ましい。
【００４０】
但し、上段還流液の温度を調整する手法はこれに限定されるものではない。例えば、冷媒として流量の調整が比較的容易な調整冷媒等を用いる場合には、還流液温度調整手段５３−１が熱交換器３−１の冷媒側の温度や流量を制御することによって、上段還流液の温度を調整する様に構成しても良い。
【００４１】
また、図１の第２温度取得手段５１−１は、塔頂ガス温度を取得するように構成されていたが、上段還流における還流液の還流部位である塔内上段部の温度を取得し、これを用いて還流液温度調整手段５３−１による演算を行なっても良い。但し、塔頂ガス温度を取得するように構成すれば、塔内の温度を取得する場合と比べて構成が簡素化されるとともに、蒸留によって得られる精製ガスの温度をより直接的に制御できるので好ましい。
【００４２】
更に、図１の制御システム５−１は、塔内上段部位の温度を制御するものであるが、これと同様に、塔内中段部位の温度を制御する制御システムを設けても良い。図２に、上記実施形態の変形例として、このような制御システムを設けた蒸留設備の構成を模式的に示す。図２に示す蒸留設備の基本的な構成、並びに、塔内上段部位の温度を制御する制御システム５−１の構成は、図１に示す蒸留設備と同様である。なお、図１に示した各構成要素と同様の構成要素については、同一の符号により示している。
【００４３】
そして、図２に示す蒸留設備には、塔内中段部位の温度の制御を行なうべく、制御システム５−２が設けられている。この制御システム５−２は、第１温度取得手段５１−２と、第２温度取得手段５２−２と、還流液温度調整手段５３−２とから構成されている。それぞれの機能は、制御システム５−１における第１温度取得手段５１−１、第２温度取得手段５２−１、還流液温度調整手段５３−１の機能と基本的に同一である。これによって、塔内中段部位の温度についても、常時安定して制御することが可能となる。
もちろん、塔内上段部位の制御を行なう制御システム５−１を設けず、塔内中段部位を行なう制御システム５−２のみを設けても良い。
【００４４】
なお、図１及び図２を用いて説明した制御システム５−１，５−２は、塔底液（塔内液）を抜き出して冷却し、還流液として塔内上段部位及び塔内中段部位（塔内還流部位）へと還流するように構成された蒸留塔１に対する適用例であるが、本発明の制御システムが適用可能な蒸留塔の構成はこれに限定されるものではない。例えば、還流液が還流される塔内部位は特に制限されず、塔内の何れの部位に還流液を還流する構成の蒸留塔であっても、本発明は適用可能である。また、還流液を二つに分岐させて塔内の異なる部位に還流させる構成のみでなく、還流液を分岐させずに塔内の単一の部位に還流させる構成や、還流液を三つ以上に分岐させて塔内の異なる部位に還流させる構成の蒸留塔に対しても、本発明は同様に適用可能である。何れも場合も、蒸留塔の構成や運転条件、制御の目的等に応じて、適切な変形を加えて本発明の制御システムを適用すればよい。
【００４５】
また、塔底液を抜き出して冷却・還流する構成の蒸留塔に限らず、塔内の他の部位から塔内液又はガスを抜き出して冷却し、還流液又はガスとして塔内へ還流する構成の蒸留塔にも、本発明は適用可能である。ここで「液又はガス」とは、液，ガス，それらの混合物の何れをも含む広い意で用いる。また、塔内から抜き出されて再び塔内へ還流されるまでの間に、液とガスとの間で転移が起こっても構わないものとする。
【００４６】
更に付言すれば、本発明の制御システムの適用可能な蒸留塔は、エチレン精製プラントの急冷工程に用いられる蒸留塔に限定されるものではない。塔内液又はガスを抜き出して冷却し、還流液又はガスとして塔内へ還流するように構成された蒸留塔であれば、各種の化学プラントやその他の様々な分野において用いられる任意の蒸留塔に、本発明を適用することが可能である。
【００４７】
以上説明した本発明の制御システムは、冷媒として海水や再冷水を用いる蒸留設備に適用することによって、海水や再冷水等の温度変化によるプロセスへの影響を緩和できる、プロセスの変動に対して温度制御を安定化できるという効果が得られる。
また、冷媒として調整冷媒を用いる蒸留設備に適用した場合には、冷媒の使用量を最小限に抑えることができる、プロセスの変動に対して温度制御を安定化できるという効果が得られる。
【００４８】
なお、本発明の制御システムは、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ハードディスクや各種周辺機器等を備えた通常のコンピュータシステム（例えば各種ネットワークサーバ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ等）を用いることによって、容易に実現することができる。こうしたコンピュータシステムでは、ＣＰＵがハードディスク等に記憶されたコンピュータプログラムに従って各種の演算処理を実行するとともに、ＣＰＵの各種演算処理に必要なデータがＲＡＭに適宜記憶・更新される。また、コンピュータシステムには更に各種の機器（キーボード、マウス等の入力機器、ディスプレイ、プリンタ等の出力機器、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ等の記憶媒体読取・書込装置、通信ネットワークとのインターフェースなど）が内蔵又は接続され、ＣＰＵの演算処理によって制御される。すなわち、これらＣＰＵ，ＲＡＭ，ハードディスク等や各種周辺機器等の機能によって、上記の各手段５１−１〜５３−１，５１−２〜５３−２が実現される。
【００４９】
本発明の制御システムの各手段５１−１〜５３−１，５１−２〜５３−２に相当する機能は、通常は、ハードディスクに記録されたコンピュータプログラムをＲＡＭに読み出し、そのコンピュータプログラムを起動してＣＰＵで実行することにより、ＣＰＵの動作として、又はＣＰＵとＲＡＭ，ハードディスク，各種周辺機器等との協動動作として実現される。ここで、このコンピュータプログラムを、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク等のコンピュータ読取可能な各種の記憶媒体に記録しておき、必要に応じて随時、コンピュータシステムが有する記憶媒体読取装置を通じて、これを直接、又はハードディスクにインストールして使用するのが好ましい。或いは、コンピュータシステムから情報通信ネットワークを通じてアクセス可能な外部記憶領域（他のコンピュータ等）に当該コンピュータプログラムを記録しておき、必要に応じて随時、前記の外部記憶領域から情報通信ネットワークを通じてこれを直接、又はハードディスクにインストールして使用するのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明によれば、塔内液又はガスを抜き出して冷却し、還流液又はガスとして塔内へ還流するように構成された蒸留塔において、設備コストの高騰を招くことなく、且つ、環境条件や運転条件に影響されることなく、前記還流部位に関する温度を常時安定して制御することが可能となる。従って、このような構成の蒸留塔が使用されており、常時安定した温度制御が求められる分野、例えば、エチレン精製プラントに代表される各種の化学プラント等の分野において、極めて高い利用可能性を有するものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御システムを適用した蒸留設備の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の上記実施形態の変形例に係る蒸留設備の構成を模式的に示す図である。
【図３】一般的なエチレンプラントの急冷工程に用いられる従来の蒸留設備の構成の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  蒸留塔（精留塔・急冷塔）
２  油水分離器
３−１，３−２  熱交換器
４−１．４−２  流量調整装置
５−１，５−２  蒸留塔の制御システム
５１−１．５１−２  第１温度取得手段
５２−１．５２−２  第２温度取得手段
５３−１．５３−２  還流液温度調整手段
６  熱交換器群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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