(57)【要約】  本発明は、酸含有生成物用の給送装置（１１４）と、塩基含有生成物用の少なくとも一つの給送装置（１１６）と、を有する少なくとも一つの反応チャンバー（１０２）を備える中和プラント（１００）に関し、これらの給送装置の少なくとも一つは、反応チャンバー内への流入量を制御する少なくとも一つのバルブ手段（１１８等）を備え、イオンコントローラ装置（１０４等）は、反応チャンバー内に存在する混合物の実際のｐＨ（１２２）に基づいて少なくとも一つの実際のイオン濃度を決定するように構成された少なくとも一つの評価デバイス（１０６等）と、実際のイオン濃度と目標イオン濃度とにしたがってバルブ手段を制御する少なくとも一つのイオンコントローラ（１１０等）を備える少なくとも一つのイオンコントローラデバイス（１０８等）とを備える。
2018537266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸含有生成物用の第１の給送装置（１１４）と、塩基含有生成物用の少なくとも一つのさらなる給送装置（１１６）と、を有する少なくとも一つの反応チャンバー（１０２）を備え、
前記給送装置（１１４，１１６）の少なくとも一つが、前記反応チャンバー（１０２）内への流入量を制御する少なくとも一つのバルブ手段（１１８，１２０）を備える、中和プラント（１００）であって、
前記イオンコントローラ装置（１０４，２０４，２０５）が、前記反応チャンバー（１０２）内に存在する混合物の実際のｐＨ（１２２）に基づいて少なくとも一つの実際のイオン濃度を決定するように構成された少なくとも一つの評価デバイス（１０６，２０６）を備え、
前記イオンコントローラ装置（１０４，２０４，２０５）が、前記実際のイオン濃度と目標イオン濃度とにしたがって前記バルブ手段（１１８，１２０）を制御するように構成された少なくとも一つのイオンコントローラ（１１０，２１０．１，２１０．２，２１１）、を備える少なくとも一つのイオンコントローラ・デバイス（１０８，２０８）を備える、
ことを特徴とする中和プラント。
【請求項２】
前記評価デバイス（１０６，２０６）が、前記実際のｐＨに基づいて第１の実際のイオン濃度を決定するように構成された第１の評価モジュール（２０６．１）を備え、
前記評価デバイス（１０６，２０６）が、前記実際のｐＨに基づいて少なくとも一つのさらなる実際のイオン濃度を決定するように構成された少なくとも一つのさらなる評価モジュール（２０６．２）を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の中和プラント（１００）。
【請求項３】
前記第１の実際のイオン濃度が、実際のＯＨ−イオン濃度であり、および／または、
前記さらなる実際のイオン濃度が、実際のＨ３Ｏ＋イオン濃度である、
ことを特徴とする請求項２に記載の中和プラント（１００）。
【請求項４】
前記イオンコントローラ・デバイス（１０８，２０８）が、第１のイオンコントローラ（２１０．１）と、少なくとも一つのさらなるイオンコントローラ（２１０．２）とを備え、
前記第１のイオンコントローラ（２１０．１）が、前記第１の実際のイオン濃度と前記第１の目標イオン濃度とにしたがって前記バルブ手段（１１８，１２０）を制御するように構成され、
前記さらなるイオンコントローラ（２１０．２）が、前記さらなる実際のイオン濃度と前記さらなる目標イオン濃度とにしたがって前記バルブ手段（１１８，１２０）を制御するように構成されている、
ことを特徴とする請求項２および３のいずれか一項に記載の中和プラント（１００）。
【請求項５】
前記第１のイオンコントローラ（２１０．１）が、ＯＨ−イオンコントローラ（２１０．１）であり、および／または
前記さらなるイオンコントローラ（２１０．２）が、Ｈ３Ｏ＋イオンコントローラ（２１０．２）である、
ことを特徴とする請求項４に記載の中和プラント（１００）。
【請求項６】
前記イオンコントローラ装置（１０４，２０４，２０５）が、前記第１のイオンコントローラ（２１０．１）および前記さらなるイオンコントローラ（２１０．２）から、動作状態のイオンコントローラ（２１０．１，２１０．２）を決定するように構成された少なくとも一つのイオンコントローラ選択デバイス（２３２）を備え、
前記動作状態のイオンコントローラ（２１０．１，２１０．２）のみが前記バルブ手段（１１８，１２０）を制御する、
ことを特徴とする請求項４および５のいずれかに記載の中和プラント（１００）。
【請求項７】
前記イオンコントローラ選択デバイス（２３２）が、前記第１の実際のイオン濃度と前記第１の目標イオン濃度との間の制御偏差、および／または、前記さらなる実際のイオン濃度と前記さらなる目標イオン濃度との間の制御偏差に基づいて、前記動作状態のイオンコントローラ（２１０．１，２１０．２）を決定するように構成されている、ことを特徴とする請求項６に記載の中和プラント（１００）。
【請求項８】
前記イオンコントローラ選択デバイス（２３２）が、前記第１の実際のイオン濃度と前記第１の目標イオン濃度との間の制御偏差の大きさを決定するように構成された第１の被制御変数偏差モジュール（２３２．１）を備え、
前記イオンコントローラ選択デバイス（２３２）が、前記さらなる実際のイオン濃度と前記さらなる目標イオン濃度との間の制御偏差の大きさを決定するように構成された少なくとも一つのさらなる被制御変数偏差モジュール（２３２．２）を備え、
前記イオンコントローラ選択デバイス（２３２）が、前記決定された大きさを比較するように構成された少なくとも一つの比較モジュール（２３２．３）を備え、
前記イオンコントローラ選択デバイス（２３２）が、前記比較結果に基づいて、前記動作状態のイオンコントローラ（２１０．１，２１０．２）を決定するように構成されている、
ことを特徴とする請求項６および７のいずれかに記載の中和プラント（１００）。
【請求項９】
前記イオンコントローラ選択デバイス（２３２）が、前記第１のイオンコントローラ（２１０．１）と前記さらなるイオンコントローラ（２１０．２）との間の実質的に円滑な切り替えが実現されるように、前記非動作状態のイオンコントローラ（２１０．１，２１０．２）を切り替えて追従状態にするように構成されている、ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の中和プラント（１００）。
【請求項１０】
前記イオンコントローラ（１１０，２１０．１，２１０．２）が、ＰＩＤコントローラ（１１０，２１０．１，２１０．２）である、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の中和プラント（１００）。
【請求項１１】
前記イオンコントローラ装置（１０４，２０４）が、前記反応チャンバー（１０２）内に存在する前記混合物（１２２）の実際のｐＨおよび／または目標ｐＨを補正するように構成された少なくとも一つの補正デバイス（２３０）を備える、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の中和プラント（１００）。
【請求項１２】
一体化されたイオンコントローラ（２１１）が設けられ、
前記一体化されたイオンコントローラ（２１１）が、実際の一体化されたイオン濃度と目標の一体化されたイオン濃度とにしたがって前記バルブ手段（１１８，１２０）を制御するように構成され、
前記実際の一体化されたイオン濃度を、前記実際のＯＨ−イオン濃度と前記実際のＨ３Ｏ＋イオン濃度とにしたがって決定するように構成された第１の決定モジュール（２３３．１）が設けられ、および／または
前記目標の一体化されたイオン濃度を、前記目標ＯＨ−イオン濃度と前記目標Ｈ３Ｏ＋イオン濃度にしたがって決定するように構成されたさらなる決定モジュール（２３３．２）が設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の中和プラント（１００）。
【請求項１３】
酸含有または塩基含有混合物（１２２）を含む少なくとも一つの反応チャンバー（１０２）と、前記反応チャンバー（１０２）内への流入量の制御された給送を行う少なくとも一つのバルブ手段（１２０）を備える少なくとも一つの給送装置（１１６）と、を備える中和プラント（１００）内の前記酸含有または塩基含有混合物（１２２）を中和する、コンピュータにより実現される方法であって、
前記方法が：
ａ）前記反応チャンバー（１０２）内に存在する前記混合物（１２２）の実際のｐＨと少なくとも一つの目標イオン濃度とを提供し、
ｂ）前記実際のｐＨを評価デバイス（１０６，２０６）に転送し、前記評価デバイス（１０６，２０６）が、前記実際のｐＨから少なくとも一つの実際のイオン濃度を導出し、
ｃ）前記実際のイオン濃度をイオンコントローラに転送し、前記イオンコントローラが、ｂ）から得られた前記実際のイオン濃度と目標イオン濃度との制御偏差を決定し、
ｄ）前記反応チャンバー（１０２）内への流入量の給送を、ｃ）から得られた前記制御偏差にしたがって前記バルブ手段（１２０）を操作することにより制御する、
ステップを含む方法。
【請求項１４】
ステップａ‘）において、前記実際のｐＨが補正デバイス中に転送され、ａ）から得られた前記目標ｐＨが任意に前記補正デバイス中に転送され、前記補正デバイスが、酸と塩基の組み合わせと、温度と、塩形成とを含むグループから選択された、水の解離に及ぼす一つまたは複数の影響を通じて、前記実際のｐＨと任意に前記目標ｐＨとを補正し、引き続くステップｂ）において、前記補正された実際のｐＨおよび目標ｐＨが前記評価デバイス（１０６，２０６）に転送される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
中和プラント（１００）用のイオンコントローラ装置（１０４，２０４，２０５）であって、
前記中和プラント（１００）の反応チャンバー（１０２）内に存在する混合物（１２２）の実際のｐＨから少なくとも一つの実際のイオン濃度を決定するように構成された少なくとも一つの評価デバイス（１０６，２０６）と、
前記実際のイオン濃度と目標イオン濃度とにしたがって前記中和プラント（１００）の前記反応チャンバー（１０２）内への給送装置（１１４，１１６）の少なくとも一つのバルブ手段（１１８，１２０）を制御するように構成された少なくとも一つのイオンコントローラ（１１０，２１０．１，２１０．２）、を有する少なくとも一つのイオンコントローラ・デバイス（１０８，２０８）と、
を備えるイオンコントローラ装置（１０４，２０４，２０５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸含有生成物用の第１の給送装置（feed）と、塩基含有生成物用の少なくとも一つのさらなる給送装置と、を有する少なくとも一つの反応チャンバーを備える中和プラントに関し、給送装置の少なくとも一つは、反応チャンバーへの流入量を制御する少なくとも一つのバルブ手段と、バルブ手段を制御するように構成された少なくとも一つのイオンコントローラ装置とを備えている。本発明はさらに、酸含有または塩基含有生成物を中和する方法、およびイオンコントローラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸含有生成物または塩基含有生成物を、主生成物および／または副生成物として製造する化学プラントは、工業界に見受けられる。例えば、２，４−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）を製造するように構成されたプラントは、塩酸を副生成物として製造することができる。塩酸は最初、好適な貯蔵容器に中間生成物として貯蔵されてもよく、引き続きその他の化学的プラントにさらに輸送されても、および／またはそこで利用可能とされてもよい。
【０００３】
障害（disruption）があると、塩酸の貯蔵容量が限界に達し塩酸がそれ以上貯蔵できなくなるという影響が生じることがある。従来技術では、そうした場合には、化学プラントを停止させるのが通例である。特に、製造された酸または塩基が単に副生成物であるような場合では、化学プラントの停止は、作業者にとって相当な経済的不利益を伴うものであり、その理由は、主生成物がそれ以上製造できなくなるからである。
【０００４】
加えて従来技術から、中和プラントにおいて酸含有生成物を塩基含有生成物により中和すること（またはその逆）が、概して公知である。従来技術の中和プラントは、反応チャンバーを含んでいてもよい。反応チャンバーは、例えば酸含有生成物用の第１の給送装置と、例えば塩基含有生成物用のさらなる給送装置とを備えていてもよい。給送装置の少なくとも一つは、反応器チャンバーへの対応する生成物の流れを制御するバルブ手段を備えていてもよい。
【０００５】
例えば上記のＴＤＩプラントでは、この中和プラントは、ＴＤＩプラントの副生成物、今回の場合では塩酸用の第１の給送装置と、塩基含有生成物、例えば水酸化ナトリウム溶液用のさらなる給送装置とを備えていてもよい。この例では、さらなる給送装置は具体的には、水酸化ナトリウム溶液の流入、すなわち被操作変数を制御する、例えば増減させるバルブ手段を備えている。これは典型的には、反応チャンバー内の混合物の測定された実際のｐＨに応じて実現される。
【０００６】
しかしながら、これに伴う一つの問題は、バルブ手段を制御するように構成されたｐＨコントローラを有するコントローラ装置を非線形に操作しなければならないということである。この理由は、被操作変数、例えば水酸化ナトリウム水溶液の流入が、水の解離、酸および共役塩基の／塩基および共役酸の平衡、ならびにＨ３Ｏ＋濃度の対数検出のせいで、被制御変数、すなわち制御されることになるｐＨに非線形に影響を及ぼすからである。関連するｐＨ範囲では、ｐＨに及ぼす被操作変数の影響に１桁の大きさの変化が生じる。したがって制御工程には、利得スケジューリング（測定されるｐＨに依存するコントローラ利得の変動）を介した、コントローラ・パラメータの複雑な調整が必要である。
【０００７】
特に目標ｐＨからの大きな偏差（例えば＞ｐＨ  ２だけ）については、コントローラが被操作変数の積極的な変更を行う必要がさらにある。特にｐＨコントローラについてはこれを実現するのは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって本発明により対処される問題は、単純なやり方で中和工程の制御を改善できる中和プラントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上で導き出され提示された問題は、請求項１に記載の中和プラントにより、発明の第１の態様にしたがって解決される。中和プラントは、酸含有生成物用の第１の給送装置と、塩基含有生成物用の少なくとも一つのさらなる給送装置と、を有する少なくとも一つの反応チャンバーを備えている。給送装置の少なくとも一つは、反応チャンバー内への流入量を制御する少なくとも一つのバルブ手段を備えている。イオンコントローラ装置は、反応チャンバー内に存在する混合物の実際のｐＨに基づいて、少なくとも一つの実際のイオン濃度を決定するように構成された少なくとも一つの評価デバイスを備えている。イオンコントローラ装置は、実際のイオン濃度および目標イオン濃度に応じてバルブ手段を制御する少なくとも一つのイオンコントローラを備える少なくとも一つのイオンコントローラ・デバイスを備えている。
【００１０】
従来技術とは対照的に、実際のイオン濃度が、特に測定された実際のｐＨから決定され、これがイオンコントローラの（補助的な）被制御変数として使用される場合には、中和工程の制御の改善が単純なやり方で実現される。具体的にはこれは、制御問題の線形化を実現することができる、すなわち、関連するｐＨ範囲の少なくとも実質的な部分にわたり、この系に対して少なくとも一つのコントローラの実際上線形の挙動を実現することができる。このｐＨ範囲では、ｐＨに及ぼす被操作変数の影響の大きさに１桁の変化が生じる。本発明に係る解決策により、利得スケジューリング（測定されるｐＨに依存するコントローラ利得の変動）を介したコントローラ・パラメータの複雑な調整は、しなくともよくなる。目標ｐＨからの大きな偏差（例えば＞ｐＨ  ２）については、イオンコントローラにより被操作変数の積極的な変更を行う一方で、目標ｐＨからのそれより小さい偏差（例えば＜ｐＨ  ２）については、イオンコントローラによる被操作変数の変更は数桁小さくすることが実現可能であり、したがって工程のｐＨは速やかに完全に収束して所望の目標ｐＨになる。
【００１１】
中和プラントは、少なくとも一つの反応器チャンバーを備えている。化学品中和工程が反応器チャンバー内で進行することが、反応器チャンバーの特徴である。少なくとも二つの液体生成物の液体混合物、例えば酸含有生成物および塩基含有生成物が、反応器チャンバー内にあってもよい。第１の生成物は、反応器チャンバー内に、第１の給送装置、例えばパイプラインを介して渡してもよく、第２の生成物は、反応器チャンバー内に、さらなる給送装置、これも例えばパイプラインを介して渡してもよい。これら少なくとも二つの給送装置は、共通の一つの給送装置の形態で実現してもよいことは理解されよう。さらに、中和工程が、複数の反応器チャンバーを用いた多段階工程であってもよいことは理解されよう。反応器チャンバーの中和機能は、チューブ型の反応器または混合器により実現してもよい。
【００１２】
給送装置の少なくとも一つは、反応器チャンバー内への流入量を制御する、すなわち例えば増減させるバルブ手段を備えている。具体的には少なくとも給送装置は、少なくとも一つのバルブ手段を備えており、これを通して、制御系の被操作変数として働く生成物／生成物流が搬送される。例えば酸含有生成物が中和される場合であれば、被操作変数として働く生成物、例えば塩基含有生成物の給送装置は、バルブ手段を少なくとも備える。バルブ手段は、基本となる質量流制御系または体積流制御系に一体化されていてもよい。
【００１３】
少なくとも一つのバルブ手段は、イオンコントローラ装置への通信リンクを備えている。イオンコントローラ装置は、バルブ手段を制御するように、すなわち例えば、イオンコントローラ装置によって決定された被操作変数にしたがってバルブのアクチュエータが調整されることになるように構成される。給送装置を通る流量は、こうして（最高値まで）増加させられる、または（最小値、例えば０まで）減少させられる。
【００１４】
イオンコントローラ装置は、与えられた実際のｐＨからイオン濃度を導出するように構成された評価デバイスが設けられているという特徴を有する。ｐＨとイオン濃度との間に一定の関係があることが分かっている。この制御問題は、反応器チャンバー内の混合物の提供された実際のｐＨから、実際のイオン濃度を決定する、具体的には計算する場合に、線形化することができる。目標イオン濃度は、対応するやり方で決定することができる。
【００１５】
イオンコントローラ装置は、少なくとも一つのイオンコントローラを備える少なくとも一つのイオンコントローラ・デバイスを備えている。イオンコントローラは、イオン濃度値を入力として取得し処理するコントローラである。具体的にはイオンコントローラは、反応器チャンバー内の混合物の実際のイオン濃度と目標イオン濃度に応じて、少なくとも一つの生成物／生成物流の流入を制御する。この被操作変数は、実際のイオン濃度から目標イオン濃度への制御偏差から決定してもよい。上に記載のとおり、被操作変数は、バルブ手段に通信リンクを介して転送してもよい。バルブ手段の被操作手段、例えばアクチュエータはその後、被操作変数にしたがって調整される。
【００１６】
中和工程については、目標イオン濃度を直接指定してもよい。あるいは、例えばイオンコントローラ装置により目標イオン濃度に変換することができる目標ｐＨを指定してもよい。目標イオン濃度は、所望の目標ｐＨに対応する。目標イオン濃度／目標ｐＨは、混合物を環境中、例えば河川等に取り込むことが許容されるための、この混合物に対する規制基準であってもよい。ＴＤＩプラントの上述の例では、指定される目標ｐＨは、例えば７．８±０．３の目標ｐＨであってもよい。目標ｐＨは、その他の値を有していてもよいことは理解されよう。
【００１７】
イオンコントローラ装置は、データ処理デバイス、例えばコンピュータ等の中に少なくとも部分的に実装されていてもよいことは理解されよう。
【００１８】
本発明の中和プラントの第１の代表的な実施形態では、評価デバイスは、実際のｐＨに基づいて第１の実際のイオン濃度を決定するように構成された第１の評価モジュールを備えていてもよい。評価デバイスは、実際のｐＨに基づいて少なくとも一つのさらなる実際のイオン濃度を決定するように構成された少なくとも一つのさらなる評価モジュールを備えていてもよい。二つの異なる実際のイオン濃度を決定することにより、幅広い実際のｐＨ範囲（例えばｐＨ  ０からｐＨ  １４）を、二つの実際のイオン濃度範囲に分割することができる。その結果、現時点での制御状況にとって最良の実際のイオン濃度を使用することが常に可能である。特に好ましい代表的な実施形態では、第１の実際のイオン濃度は、実際のＯＨ−（水酸化物イオン）イオン濃度であってもよく、そして／またはさらなる実際のイオン濃度は、実際のＨ３Ｏ＋（オキソニウム）イオン濃度であってもよい。オキソニウムは、プロトン化された水分子（Ｈ３Ｏ＋）を指す。水酸化物イオンは、塩基が水と反応した場合に形成される負に帯電したイオンである。酸類の添加を通じては、酸から水分子へのプロトンの移送を通じた平衡濃度によりｐＨは低下する一方、アルカリ性の溶液ではオキソニウムイオンの濃度が減少するのでｐＨは上昇する。
【００１９】
中和工程は、概して単一のイオンコントローラを用いて制御することができる。さらなる実施形態において実際のｐＨを目標ｐＨに特に正確に即座に収束させるために、イオンコントローラ・デバイスは、第１のイオンコントローラと、少なくとも一つのさらなるイオンコントローラとを備えていてもよい。第１のイオンコントローラは、第１の実際のイオン濃度と第１の目標イオン濃度にしたがってバルブ手段を制御するように構成されていてもよい。さらなるイオンコントローラは、さらなる実際のイオン濃度とさらなる目標イオン濃度にしたがってバルブ手段を制御するように構成されていてもよい。
【００２０】
好適な実施形態では、第１のイオンコントローラは、ＯＨ−イオンコントローラであってもよい。入力パラメータとして、ＯＨ−イオンコントローラは、具体的には実際のＯＨ−イオン濃度を取得してもよい。ＯＨ−イオンコントローラはさらに、目標ＯＨ−イオン濃度を取得し制御偏差を決定してもよい。加えてまたはかわりに、さらなるイオンコントローラは、Ｈ３Ｏ＋イオンコントローラであってもよい。入力パラメータとして、Ｈ３Ｏ＋イオンコントローラは、具体的には実際のＨ３Ｏ＋イオン濃度を取得してもよい。Ｈ３Ｏ＋イオンコントローラはさらに、目標Ｈ３Ｏ＋イオン濃度を取得し制御偏差を決定してもよい。ＯＨ−イオンコントローラが効果を発揮する方向は具体的には、Ｈ３Ｏ＋イオンコントローラが効果を発揮する方向とは逆である。被操作変数が塩基の流れである場合では、ＯＨ−イオンコントローラが効果を発揮する方向は逆であり、Ｈ３Ｏ＋イオンコントローラが効果を発揮する方向は正である。被操作変数が酸の流れである場合では、ＯＨ−イオンコントローラが効果を発揮する方向は正であり、Ｈ３Ｏ＋イオンコントローラが効果を発揮する方向は逆である。
【００２１】
二つのイオンコントローラを有するイオンコントローラ・デバイスでは、これらのイオンコントローラは、競合するイオンコントローラとして構成されている場合が好ましい。換言すれば、二つのイオンコントローラのうちの一方が動作状態にあると同時に、もう一方のイオンコントローラが非動作状態にある場合が好ましい。よって二つのうちの一方だけが常時動作状態にある。動作状態のイオンコントローラの被操作変数だけをバルブ手段に転送する。本発明に係る一実施形態における少なくとも二つのイオンコントローラから、好適な動作状態のイオンコントローラを選択するためには、イオンコントローラ装置は、第１のイオンコントローラとさらなるイオンコントローラから動作状態のイオンコントローラを決定するように構成された少なくとも一つのイオンコントローラ選択デバイスを備えていてもよく、動作状態のイオンコントローラだけがバルブ手段を制御する。
【００２２】
二つのイオンコントローラのうち一方だけが常に動作状態にあるので、制御工程の現時点での環境／本要求にとって最良であるイオンコントローラを選択することが可能である。このことにより、制御工程をさらに改善することが可能となる。具体的には、イオンコントローラ選択デバイスは、第１の実際のイオン濃度と第１の目標イオン濃度との間の制御偏差、および／またはさらなる実際のイオン濃度とさらなる目標イオン濃度との間の制御偏差に基づいて、動作状態のイオンコントローラを決定するように設定されていてもよい。制御偏差が特に、現時点での好ましいイオンコントローラを選択するための良好な基準であることが分かっている。
【００２３】
特に好適な実施形態では、イオンコントローラ選択デバイスは、第１の実際のイオン濃度と第１の目標イオン濃度との間の制御偏差の大きさを決定するように構成された第１の被制御変数偏差モジュールを備えていてもよい。イオンコントローラ選択デバイスは、さらなる実際のイオン濃度とさらなる目標イオン濃度との間の制御偏差の大きさを決定する少なくとも一つのさらなる被制御変数偏差モジュールを備えていてもよい。イオンコントローラ選択デバイスは、それらの決定された大きさ、すなわち第１の実際のイオン濃度と第１の目標イオン濃度との間の制御偏差の大きさ、およびさらなる実際のイオン濃度とさらなる目標イオン濃度との間の制御偏差の大きさを比較するように構成された少なくとも一つの比較モジュールを備えていてもよい。イオンコントローラ選択デバイスは、動作状態のイオンコントローラを、比較結果に基づいて選択するように構成されていてもよい。大きさに関して大きい方の制御偏差を有するイオンコントローラが、動作状態のイオンコントローラとして決定される場合が有利であることが、具体的に分かっている。
【００２４】
イオンコントローラ選択デバイスが、少なくとも二つのイオンコントローラのうちどちらのイオンコントローラを動作状態にすべきか、そしてどちらを非動作状態にすべきかを、例えば特定の時間間隔で、または実際上連続的に確認する場合が好ましい。被制御変数の飛びを生じさせずに、好適なイオンコントローラを動作状態に、そしてもう一方を非動作状態に常にするためには、非動作状態のイオンコントローラを追従状態にする場合が好ましい。中和プラントの一実施形態では、イオンコントローラ選択デバイスを、非動作状態のイオンコントローラを切り替えて追従状態にするように構成して、第１のイオンコントローラとさらなるイオンコントローラとの間の実質的に円滑な切り替えが達成されるようにしてもよい。円滑な切り替えは具体的には、被操作変数が切り替えの瞬間に一定であることを意味すると理解されるものとする。
【００２５】
代わりの実施形態では、少なくとも二つのイオンコントローラは一体化されて単一のイオンコントローラになっていてもよい。一体化されたイオンコントローラを好ましくは設けてもよい。一体化されたイオンコントローラは、実際の一体化されたイオン濃度と目標の一体化されたイオン濃度にしたがってバルブ手段を制御するように構成されていてもよい。実際のＯＨ−イオン濃度と実際のＨ３Ｏ＋イオン濃度にしたがって実際の一体化されたイオン濃度を決定するように構成された第１の決定モジュールを設けてもよい。目標ＯＨ−イオン濃度と目標Ｈ３Ｏ＋イオン濃度にしたがって、目標の一体化されたイオン濃度を決定するように構成されたさらなる決定モジュールを設けてもよい。具体的には、ＯＨ−イオンコントローラとＨ３Ｏ＋イオンコントローラを一体化して一つのコントローラを設けてもよい。ＯＨ−イオン濃度とＨ３Ｏ＋イオン濃度を一体化して、例えば一体化されたイオン濃度にしてもよい。ＯＨ−イオン濃度の範囲では、コントローラが効果を発揮する方向が、Ｈ３Ｏ＋イオン濃度範囲とは逆でなければならないので、一体化されたコントローラが効果を発揮する方向を、ＯＨ−イオン濃度範囲については負符号（negative prefix）を介して（間接的に）逆転させてもよい。一体化されたイオン濃度は、Ｈ３Ｏ＋イオン濃度がＯＨ−イオン濃度より大きい場合には、Ｈ３Ｏ＋イオン濃度であってもよい。一体化されたコントローラは、被操作変数として塩基の流れの場合には、例えば正に動作してもよいし、または被操作変数として酸の流れを用いる場合には逆に動作してもよい。Ｈ３Ｏ＋イオン濃度がＯＨ−イオン濃度よりも小さい場合には、一体化されたイオン濃度は、ＯＨ−イオン濃度であってもよい。上記のように、これは、負符号を用いて実現してもよい。ＯＨ−イオン濃度範囲についてはコントローラが効果を発揮する方向は、間接的に正から逆（または逆から正）に、負符号を介して切り替えてもよい。一体化されたイオン濃度は、目標ｐＨ、および実際のｐＨの両方について計算され、残りのコントローラに、目標の一体化されたイオン濃度／実際の一体化されたイオン濃度として供給される。
【００２６】
一つのコントローラを有する実施形態については、ＯＨ−イオン濃度とＨ３Ｏ＋イオン濃度の間の遷移（一方の濃度がもう一方の濃度より大きくなること）が滴定曲線のブレークスルー（ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ）において実現されるように、ｐＨの補正が好ましくは確立されることが、保証されていなければならない。このことは具体的には、両方のイオン濃度範囲にわたって同一の系応答（被操作変数の変更時のイオン濃度の挙動）を実現するのに必要である。したがって、両方のイオン濃度範囲について、一つのコントローラを用いて閉じた制御ループの満足な挙動（すなわち良好な制御応答（実際の値が目標値に追随すること）そして擾乱変数の抑制）を確立することができる。
【００２７】
原理的に、様々なコントローラをイオンコントローラとして使用してもよい。好適な実施形態では、イオンコントローラはＰＩＤコントローラ（比例―積分―微分―コントローラ）であってもよい。具体的には、全てのイオンコントローラがＰＩＤコントローラであってもよい。
【００２８】
さらには、提供された、例えば事前に測定された実際のｐＨは、温度の影響、塩形成プロセス、および同様な影響のせいで誤差のある場合があることが分かっている。したがって、本発明に係る一実施形態では、反応チャンバー内に存在する混合物の実際のｐＨを補正するよう構成された少なくとも一つの補正デバイスをイオンコントローラ装置が備えることを提案する。具体的には、実際のｐＨは、水の解離に及ぼす公知の影響（酸および塩基の組み合わせ、温度、塩形成）により補正してもよい。補正された実際のｐＨはその後、この補正された実際のｐＨに基づいて少なくとも一つの実際のイオン濃度を決定する、具体的には計算する評価デバイスに提供／転送されてもよい。温度の影響と塩の影響の補正を具体的に実行して、イオンコントローラの切り替えを（近似的に）滴定曲線のブレークスルー点で生じさせることができるようにしてもよい。目標ｐＨは、対応するやり方で補正してもよい。もし切り替えが、滴定曲線のブレークスルー点で実現される場合、補助的な被制御変数、実際のＯＨ−イオン濃度、および実際のＨ３Ｏ＋イオン濃度の、被操作変数の変化に対する（線形の）系応答は、符号を除いて同一であってもよい。したがって、両方イオンコントローラは、効果を発揮する方向（逆、正）を除いて、同一の方法でパラメータ化してもよい。
【００２９】
上記のように、一つのコントローラを有する変形例においては、ｐＨ制御系は、Ｈ３Ｏ＋からＯＨ−への遷移が滴定曲線のブレークスルー点で実現されることを求められる。このことは、全ｐＨ範囲にわたってＰＩＤコントローラの一組のパラメータを用いて、閉じた制御ループの満足な挙動を実現するために必要である。
【００３０】
さらには、反応チャンバー内に存在する混合物の実際のｐＨを測定するように構成された少なくとも一つの測定デバイスを設けてもよい。測定デバイスは、例えばｐＨメーターを備えていてもよい。測定デバイスさらに、イオンコントローラ装置との通信リンクを有していてもよい。実際のｐＨの測定は好ましくは、（実際上）連続的に実行してもよい。
【００３１】
本発明のさらなる態様は、酸含有生成物または塩基含有生成物を中和する方法である。方法は：
反応チャンバー内に存在する混合物の実際のｐＨを提供することと、
実際のｐＨから少なくとも一つの実際のイオン濃度を決定することと、
決定された実際のイオン濃度と目標イオン濃度にしたがって、少なくとも一つの生成物の反応チャンバーへの流入を制御することとを含む。
【００３２】
この方法は、中和プラント、具体的には上記の中和プラントにおいて実行してもよい。この方法は、具体的にはコンピュータにより実現される方法であってもよい。
【００３３】
酸含有生成物流と塩基含有生成物流が、反応器チャンバー内に流入して混合物を形成してもよい。混合物のｐＨは、測定されてもよく、そして具体的には提供されてもよい。評価デバイスは、少なくとも一つの実際のイオン濃度を、提供された、具体的には測定された実際のｐＨから決定してもよい。少なくとも一つの実際のイオン濃度は、好ましくは計算されてもよい。反応チャンバー内への流入の制御は具体的には、自動的に実現してもよい。
【００３４】
本発明のさらなる態様は、中和プラント用のイオンコントローラ装置である。イオンコントローラ装置は、少なくとも一つの実際のイオン濃度を、中和プラントの反応チャンバー内に存在する混合物の実際のｐＨから決定するように構成された少なくとも一つの評価デバイスを備えていてもよい。イオンコントローラ装置は、中和プラントの反応チャンバーへの給送装置の少なくとも一つのバルブ手段を、実際のイオン濃度と目標イオン濃度にしたがって制御するように構成された少なくとも一つのイオンコントローラを有する、少なくとも一つのイオンコントローラ・デバイスを備えている。
【００３５】
方法、装置、およびプラントの特徴は、互いに自由に組み合わせてもよい。具体的には、記載のおよび／または従属請求項の特徴は、それ自体として独立に新規性を有していてもよく、あるいは互いに自由に組み合わされる場合には、独立請求項を完全にまたは部分的に迂回した特徴であってもよい。
【００３６】
ここに、新規中和プラント、新規方法、および新規イオンコントローラ装置を構成しさらには開発するための、非常に多くの選択肢が存在する。この点において、一方では独立請求項に従属するように設けられた特許請求項を参照し、他方では図面と併せて代表的な実施形態の記載を参照するものとする。図面においては：
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る中和プラントの代表的な実施形態を示し、
【図２ａ】本発明に係るイオンコントローラ装置の代表的な実施形態を示し、
【図２ｂ】本発明に係るイオンコントローラ装置のさらなる代表的な実施形態を示し、
【図３ａ】本発明に係る方法の代表的な実施形態を示し、
【図３ｂ】本発明にかかる方法のさらなる代表的な実施形態を示し、
【図４】水酸化ナトリウム溶液の流れＮａＯＨを被操作変数として用いた、５５０ｋｇ／ｈの塩酸の流れＨＣｌの中和についてのシミュレーション例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本明細書において以下では、同一の参照番号は同一の構成要素に使用する。
【００３９】
図１に、本発明に係る中和プラント１００の第１の代表的な実施形態を示す。中和プラント１００は、反応器チャンバー１０２と、今回の場合における本発明に係るイオンコントローラ装置１０４の第１の代表的な実施形態を備えている。
【００４０】
反応チャンバー１０２は、中和工程がその中で実行されるように構成されてもよい。第１の給送装置１１４を介して、例えば、酸含有生成物を反応チャンバー１０２内に導入してもよい。第２の給送装置１１６を介して、塩基含有生成物を反応チャンバー１０２内に導入してもよい。二つの生成物の流入を、本明細書において以下に説明するとおり制御して、生成物が互いを中和するように、すなわち混合物１２２が所望の（中性の）ｐＨを有するようしてもよい。混合物１２２はその後、出口１１２を介して周囲に取り込んでもよい。例えば、混合物１２２は、河川、湖、または同種のものに、この混合物がこうした環境にダメージを与えないように取り込んでもよい。
【００４１】
ここに中和工程を、塩酸を例にして記載するが、この塩酸は水酸化ナトリウム溶液の添加により中和されることになる。具体的には、塩酸と水酸化ナトリウム溶液を含む反応器チャンバー内の混合物１２２を中和して、この混合物が、指定可能で所望のｐＨ、すなわち目標ｐＨを有するようにする。代表的なプラントでは、こうする目的は、生じた混合物を環境、例えば河川に給送することである場合もある。ここで、目標ｐＨは、例えば７と８．５の間、例えば７．８±０．３であってもよい。
【００４２】
以下の例となる反応が、反応器チャンバー１０２内で生じることがある：
【００４３】
Ｈ３Ｏ＋（ａｑ）＋Ｃｌ−（ａｑ）＋Ｎａ＋（ａｑ）＋ＯＨ−（ａｑ）
→  ＮａＣｌ（ａｑ）＋２Ｈ２Ｏ      （ａ）
【００４４】
換言すれば、塩酸と水酸化ナトリウム溶液が反応して、水に溶けた塩化ナトリウムと水を与えることがある。
【００４５】
反応器チャンバー１０２はさらに、少なくとも一つの測定デバイス１２５を備えていてもよい。測定デバイス１２５は具体的には、混合物１２２の実際のｐＨを捉えるように構成される。測定デバイス１２５は、例えばｐＨメーターを備えていてもよい。
【００４６】
今回の代表的な実施形態の少なくとも二つの給送装置１１４、１１６のそれぞれは、少なくとも一つのバルブ手段１１８、１２０を備えていてもよい。バルブ手段１１８、１２０は、給送装置１１４、１１６を通る流量を制御するように構成される。換言すれば、反応器チャンバー１０２内への（それぞれの）流入量は、バルブ手段１１８、１２０を介して制御することができる。少なくとも二つの生成物の一方の流入だけを制御できることは理解されよう。例えば中和プラントにより対処される問題が、この工程を中断しなくてもよいようにするためにもう一つの工程の副生成物を中和するというものである場合には、イオンコントローラ装置１０４により制御されるのは、概して被操作変数、例えば水酸化ナトリウム溶液の流入だけである。この場合には、水酸化ナトリウム溶液給送装置が、イオンコントローラ装置１０４により制御されるバルブ手段を有しているだけで充分である。
【００４７】
反応チャンバーは模式的に示されているだけであるということは理解されよう。反応チャンバーは、例えば、複数のチャンバーおよび／または、導入された物質／生成物の均一な混合を実現するための少なくとも一つの攪拌手段を備えていてもよい。
【００４８】
本発明に係る代表的なイオンコントローラ装置１０４は、評価デバイス１０６とイオンコントローラ・デバイス１０８を備えている。評価デバイス１０６は具体的には、プロセッサと記憶手段とを備える好適なデータ処理デバイスであってもよい、またはこのデータ処理デバイスを備えていてもよい。評価デバイス１０６は具体的には、少なくとも一つの実際のイオン濃度を、信号入力１２４を介して提供され測定された実際のｐＨから決定するように構成される。
【００４９】
イオンコントローラ・デバイス１０８は、少なくとも一つのイオンコントローラ１１０、例えばＰＩＤコントローラ１１０を備えている。信号入力１２６を介して提供された、少なくとも一つの決定された実際のイオン濃度と目標イオン濃度とに基づいて、少なくとも一つのイオンコントローラ１１０は、少なくとも一つのバルブ手段１１８、１２０を、通信リンク１２８を介して制御することができる。目標イオン濃度は具体的には、指定可能な目標ｐＨに対応する。
【００５０】
図２ａに、本発明に係るイオンコントローラ装置２０４の代表的な実施形態を示す。イオンコントローラ装置２０４は、補正デバイス２３０と、評価デバイス２０６と、イオンコントローラ選択デバイス２３２と、イオンコントローラ・デバイス２０８とを備えている。第１の信号入力２２４を介して、反応チャンバー内に存在する混合物の（現時点の）実際のｐＨを（任意の）補正デバイス２３０に提供してもよい。さらなる信号入力２２６を介して、目標ｐＨを補正デバイス２３０に提供してもよい。
【００５１】
補正デバイス２３０は、実際のｐＨおよび／または目標ｐＨを補正するように構成されたデータ処理手段、例えばプロセッサと記憶手段とを備えていてもよい。具体的には、第１の補正モジュール２３０．１は、測定され提供された実際のｐＨを、水の解離に及ぼす公知の影響（例えば、酸と塩基の組み合わせ、温度、塩形成）を考慮することによって補正するように設けられていてもよい。例として、塩形成の影響なしに補正された実際のｐＨは、２５℃の温度で計算されたものであってもよい。計算は、以下のとおりに行ってもよい：
【００５２】
ｐＨ＿補正後＝ｐＨ−ｄｐＨブライン−ｄｐＨ（Ｔ），      （ａ２）
【００５３】
ここで、例えばｄｐＨブラインは、ｐＨに及ぼすブラインの影響を補正するためのものであり、ｄｐＨ（Ｔ）は、温度の影響を補正するための温度依存ｐＨ補正である。
【００５４】
目標ｐＨは、さらなる補正モジュール２３０．２において同一の方法で変換してもよい。
【００５５】
構造的にただ一つの信号入力または複数の信号入力が提供されてもよいことは理解されよう。さらには、目標ｐＨもまた、イオンコントローラ装置２０４の記憶デバイスに蓄積され、読み出し可能であってもよいことは理解されよう。また同様に、（事前に）補正されたｐＨ値を提供できる場合には、補正デバイス２３０を使用しなくてもよいことは理解されよう。例えば、その時点で自動補正を実行している測定デバイスを設けてもよい。
【００５６】
代表的な本実施形態では、補正された実際のｐＨと補正された目標ｐＨ（本明細書において以下に、実際のｐＨおよび目標ｐＨと称するもの）は、評価デバイス２０６に提供される。好適な本実施形態では、評価デバイス２０６は、４つの評価モジュール２０６．１〜２０６．４を備えている。
【００５７】
第１の評価モジュール２０６．１は、実際のｐＨを入力として取得する。第１の評価モジュール２０６．１は、実際のＯＨ−イオン濃度を実際のｐＨから決定するように構成されている。ＯＨ−イオン濃度は具体的には、下記の計算スキームにしたがって計算してもよい：
【００５８】
実際のＯＨ−イオン濃度＝１０（−１４＋実際のｐＨ）    （ｂ）
【００５９】
目標ＯＨ−イオン濃度は、評価モジュール２０６．２においてこれに応じて計算してもよい：
【００６０】
目標ＯＨ−イオン濃度＝１０（−１４＋目標ｐＨ）    （ｃ）
【００６１】
本発明のその他の実施形態では、目標ＯＨ−イオン濃度を、目標ｐＨの代わりに指定してもよく、そして例えば記憶手段に記憶してもよく、そこから読み出し可能であってもよいことは理解されよう。この場合には、式（ｃ）にしたがった計算はしなくてもよい。
【００６２】
第３の評価モジュール２０６．３は、実際のｐＨを入力として取得する。第３の評価モジュール２０６．３は、実際のＨ３Ｏ＋イオン濃度を実際のｐＨから決定するように構成されている。Ｈ３Ｏ＋イオン濃度は具体的には、下記の計算スキームにしたがって計算してもよい：
【００６３】
実際のＨ３Ｏ＋イオン濃度＝１０（−実際のｐＨ）    （ｄ）
【００６４】
目標Ｈ３Ｏ＋イオン濃度は、評価モジュール２０６．４においてこれに応じて計算してもよい：
【００６５】
目標Ｈ３Ｏ＋イオン濃度＝１０（−目標ｐＨ）    （ｅ）
【００６６】
換言すれば、ｐＨ値は、この計算スキームにより真数化される。本発明のその他の実施形態では、目標Ｈ３Ｏ＋イオン濃度を、目標ｐＨの代わりに指定してもよく、例えば記憶手段に記憶してもよく、そこから読み出し可能であってもよいことは理解されよう。この場合には、式（ｅ）にしたがう計算はしなくてもよい。
【００６７】
図２ａの代表的な実施形態から導かれ得るように、イオンコントローラ・デバイス２０８は好ましくは、二つのイオンコントローラ２１０．１および２１０．２を備えている。第１のイオンコントローラ２１０．１、具体的にはＯＨ−イオンコントローラ２１０．１は、目標ＯＨ−イオン濃度と実際のＯＨ−イオン濃度を入力として取得する。第２のイオンコントローラ２１０．２、具体的にはＨ３Ｏ＋イオンコントローラ２１０．２は、目標Ｈ３Ｏ＋イオン濃度と実際のＨ３Ｏ＋イオン濃度を入力として取得する。両イオンコントローラ２１０．１および２１０．２は、被操作変数を制御偏差から導出するように構成されている。
【００６８】
本明細書において以下に記載するとおり、イオンコントローラ選択デバイス２３２は、少なくとも一つのバルブ手段を制御するのに二つのイオンコントローラ２１０．１，２１０．２のうちいずれを実際に使用するかを選択することができる。反応器チャンバー内の混合物の最も正確な考え得る制御、よってｐＨレベルの適合を実現するために、イオンコントローラのうち、大きさに関して被制御変数偏差が大きい方のコントローラが選択されることは、具体的に分かっている。換言すれば、イオンコントローラ２１０．１、２１０．２の一方だけが常に動作状態にある一方で、もう一方は非動作状態にされる。
【００６９】
特に、三つのモジュール２３２．１〜２３２．３を、この目的のためにイオンコントローラ選択デバイス２３２内に設けていてもよい。第１の被制御変数偏差モジュール２３２．１は、ＯＨ−イオン濃度についての制御偏差を決定するように構成される。第２の被制御変数偏差モジュール２３２．２は、Ｈ３Ｏ＋イオン濃度についての制御偏差を決定するように構成される。このことは、特に下記計算スキームに基づいて実現してもよい：
【００７０】
制御偏差＝絶対値（目標イオン濃度−実際のイオン濃度）    （ｆ）
【００７１】
各制御偏差の計算された大きさ（絶対値）は、被制御変数偏差モジュール２３２．１、２３２．２により、第３のモジュール２３２．３、具体的には比較モジュール２３２．３に提供されてもよい。比較モジュール２３２．３は、提供された制御偏差の大きさを互いに比較するように構成される。その後、イオンコントローラ２１０．１、２１０．２の一方を、比較結果にしたがって動作状態にしてもよい。具体的には、大きさに関して制御偏差の大きい方のイオンコントローラ２１０．１、２１０．２を動作状態にする。
【００７２】
非動作状態のイオンコントローラ２１０．１、２１０．２は、イオンコントローラ選択デバイス２３２により、追従状態に設定されてもよい。ここで、追従状態とは具体的には、非動作状態のイオンコントローラ２１０．１、２１０．２が、動作状態のイオンコントローラ２１０．１、２１０．２．の被操作変数に追従することを意味していると理解されるものとする。動作状態にある間、イオンコントローラ２１０．１、２１０．２の間の円滑な切り替え（被操作変数が、切り替えの瞬間に一定であること）を実現することができる。
【００７３】
図２ｂに、本発明に係るイオンコントローラ装置２０５のさらなる代表的な実施形態を示す。イオンコントローラ装置２０５は、上記のイオンコントローラ装置２０４とは、具体的には参照番号２１１、および２３３．１、２３３．２により記載されるブロックに関して異なっている。
【００７４】
評価モジュール２０６．１からの実際のＯＨ−イオン濃度と、評価モジュール２０６．３からの実際のＨ３Ｏ＋イオン濃度を、第１の決定モジュール２３３．１に入力として供給してもよい。第１の決定モジュール２３３．１は具体的には、実際の一体化されたイオン濃度を以下の計算スキームにしたがって計算するように構成される：
実際のＨ３Ｏ＋イオン濃度＞実際のＯＨ−イオン濃度の場合には、
実際の一体化されたイオン濃度＝実際のＨ３Ｏ＋イオン濃度、それ以外の場合には、実際の一体化されたイオン濃度＝（−１）＊実際のＯＨ−イオン濃度。
【００７５】
評価モジュール２０６．２からの目標ＯＨ−イオン濃度と評価モジュール２０６．４からの目標Ｈ３Ｏ＋イオン濃度は、さらなる決定モジュール２３３．２に入力として供給してもよい。さらなる決定モジュール２３３．２は具体的には、目標の一体化されたイオン濃度を下記計算スキームにしたがって計算するように構成される：
目標Ｈ３Ｏ＋イオン濃度＜目標ＯＨ−イオン濃度の場合には、
目標の一体化されたイオン濃度＝目標Ｈ３Ｏ＋イオン濃度、そうでなければ、目標の一体化されたイオン濃度＝（−１）＊目標ＯＨ−イオン濃度。
【００７６】
さらに図２ｂの代表的な実施形態から明らかなように、（単一の）一体化されたイオンコントローラ２１１を設けて適宜構成する。入力として、イオンコントローラ２１１は、目標の一体化されたイオン濃度を決定モジュール２３３．１から、そして実際の一体化されたイオン濃度を決定モジュール２３３．２から受信する。一体化されたイオンコントローラ２１１は、被操作変数を制御偏差から導出するように構成される。その後バルブ手段を、被操作変数を用いて制御してもよい。
【００７７】
イオンコントローラ装置２０４および２１１の動作のモードを、より詳細には以下で図３ａおよび３ｂにより、そして上記の図２ａおよび２ｂにより記載する。図３ａおよび３ｂに、本発明に係る方法の代表的な実施形態の代表的なダイヤグラムを示す。
【００７８】
第１のステップ３０１では、反応器チャンバー内の混合物の実際のｐＨを測定してもよい。具体的には、測定された実際のｐＨを、イオンコントローラ装置２０４に提供してもよい。引き続く（任意の）ステップ３０２では、測定された実際のｐＨを補正してもよい。具体的には、例えば混合物の温度により、誤差を含む測定された実際のｐＨが得られる場合がある。補正デバイス２３０は、補正された実際のｐＨを計算することができる。さらには、指定可能な目標ｐＨもまた、適宜補正してもよい。イオンコントローラ装置２０４が、既に正確なｐＨ値の提供をうけている場合には、補正をしなくてもよいことは理解されよう。目標ｐＨもまた、同一のステップにおいて任意に補正してもよい。
【００７９】
引き続きステップ３０３において、少なくとも、提供された正確な実際のｐＨ（本明細書において以下に実際のｐＨと称するもの）から、少なくとも一つの実際のイオン濃度を決定してもよい。ステップ３０３において、実際のＨ３Ｏ＋イオン濃度と実際のＯＨ−イオン濃度が、評価デバイス２０６からの実際のｐＨから決定されることが好ましい。具体的には、イオン濃度にしたがって実際のｐＨおよび任意に目標ｐＨを変換することにより、制御問題の線形化を実行する。この変換は、Ｈ３Ｏ＋濃度もしくはＯＨ−のいずれか、またはＣＯＨ−濃度を与えることにより実行してもよい。補助的な被制御変数（Ｈ３Ｏ＋濃度としてのｐＨ、またはＯＨ−濃度としてのｐＨ）の反応を、被操作変数の変化に、同程度の大きさで反応せることが、この変換の具体的な目的である。このことは具体的に、イオンコントローラ間の切り替えを改善し対等にするには有利である。したがって、温度の影響と塩の影響の補正は、イオンコントローラ２１０．１、２１０．２の切り替えが滴定曲線の（近似的に）ブレークスルー点において実現されるように、好ましくは実現されてもよい。
【００８０】
次のステップ３０４では、制御のために二つのイオンコントローラ２１０．１、２１０．２のいずれを動作状態にするか、決定してもよい。二つのイオンコントローラ２１０．１、２１０．２のいずれを動作状態にするかの選択は、イオンコントローラ選択デバイス２３２により、具体的には制御偏差の参照により決定してもよい。大きさに関して制御偏差が大きい方のイオンコントローラ２１０．１、２１０．２を動作状態にしてもよい。前記コントローラはこれに応じて工程を制御する。非動作状態のイオンコントローラ２１０．１、２１０．２を追従状態に設定してもよい。
【００８１】
ステップ３０５では、動作状態にされたイオンコントローラ２１０．１、２１０．２はその後、少なくとも一つのバルブ手段を、評価デバイス２０６から提供された実際のイオン濃度と、評価デバイス２０６から提供された目標イオン濃度にしたがって制御する。
【００８２】
図３ｂを鑑みると、ステップ３０４および３０５のかわりに、ステップ３０６および３０７が設けられている。具体的にはステップ３０６では、実際の一体化されたイオン濃度と目標の一体化されたイオン濃度の計算が、モジュール２３３．１および２３３．２を用いて実現される。
【００８３】
ステップ３０７ではその後、動作状態の一体化されたイオンコントローラ２１１が、決定された実際の一体化されたイオン濃度にしたがって、少なくとも一つのバルブ手段を制御する。
【００８４】
上記のステップが、少なくとも部分的に平行して実行されてもよいことは理解されよう。具体的には、中和工程の（実際上）連続的な監視と制御を実現してもよい。
【００８５】
図４に、５５０ｋｇ／ｈの塩酸流れＨＣｌを、被操作変数として水酸化ナトリウム溶液流れＮａＯＨを用いて中和する代表的なシミュレーション例を示す。図４の上側のグラフにｐＨブレークスルー曲線を示す。真ん中のグラフにイオン濃度（Ｈ３Ｏ＋、ＯＨ−）を示す。下側のグラフに一体化されたイオン濃度を示す。
【００８６】
もし、滴定曲線のブレークスルー点で切り替えが実現されるならば、補助的被制御変数、実際のＯＨ−イオン濃度、および実際のＨ３Ｏ＋イオン濃度の、被操作変数の変化に対する（線形の）系応答は、符号を除けば同一であり、これは図４の真ん中のグラフから明らかなとおりである。したがって、両イオンコントローラは、効果を発揮する方向（逆、正）を除けば、同一方法によりパラメータ化してもよい。下側のグラフに示されるとおり、両イオン濃度範囲にわたって、同一の系応答（被操作変数の変化時のイオン濃度の挙動）を達成することができる。
【図１】
2018537266.tif 000003
【図２ａ】
2018537266.tif 000004
【図２ｂ】
2018537266.tif 000005
【図３ａ】
2018537266.tif 000006
【図３ｂ】
2018537266.tif 000007
【図４】
2018537266.tif 000008
【国際調査報告】
2018537266.tif 000009
2018537266.tif 000010
2018537266.tif 000011
2018537266.tif 000012