CN102224399A - 聚合物整理方法 - Google Patents

Abstract

一种聚合物整理方法，它包括：从聚合反应器中回收聚合物粉末；将聚合物粉末喂入到质量流螺旋输送机的入口端和在至少一部分质量流螺旋输送机以内测定聚合物质量用的一个或更多个质量测量装置；采用一个或更多个质量测量装置，在螺旋输送机内测量聚合物粉末质量以及螺旋输送机和在螺旋输送机内聚合物粉末的结合质量中的至少一个；和基于在质量流螺旋输送机内聚合物粉末的所测量的质量以及所测量的结合质量中的至少一个，测定聚合物粉末穿过质量流螺旋输送机的质量流量。还公开了使用质量流螺旋输送机，控制聚合工艺的方法。

Description

聚合物整理方法

相关申请的交叉参考

本申请要求2008年12月2日提交的美国临时申请序列号No.61/200610的权益，其公开内容在此通过参考全文引入。

发明领域

此处公开的实施方案一般地涉及聚合物整理。更具体地，此处公开的实施方案涉及聚合物整理方法，其中包括测量聚合物粉末的质量流量。更具体地，此处公开的实施方案涉及聚合物整理方法，其中包括测量和控制聚合物粉末的质量流量中的至少一个。

背景技术

在制造中使用之前，原始的聚合反应产物，或原始的聚合物，典型地经历各种加工步骤，统称为聚合物整理。

例如，美国专利No.6867270中的图1和相关的详细说明中阐述了在气相反应器中进行聚合，生产原始聚合物产物的一种方法。根据该专利的图1所示，在气相反应器内，可在流化床内进行聚合，其中可通过从气相反应器75的底座连续向上流动流化气体物流，将反应混合物(其中包括聚合物颗粒、催化剂、反应物和惰性气体的床)维持在流化状态下。可从反应器75的顶部经管线135取出循环气体。可通过压缩机145压缩循环的循环气体，并通过换热器155冷却，之后在反应器75的底座处以流化气体物流形式再引入。流化气体物流也可含有补充的反应物和惰性气体，它们可通过管线161和/或管线160引入到管线135内。当生产新鲜聚合物时，可通过置于反应器75下端部分内的一个或更多个排放出口30，引出聚合物产物。可将聚合物产物转移到产物腔室205内，然后引入到产物出料槽215内，其使得能够经转移管线25转移聚合物产物到产物净化箱200内。

也可在液相反应器，例如溶液聚合反应器内进行类似的聚合反应。例如，可在流化床内进行液相聚合反应，其中可通过流化液体物流的连续流动，维持反应混合物(包括聚合物颗粒、催化剂、反应物和溶剂的床)处于流化状态下。在聚合之后，可例如通过闪蒸，离心或其他类型的分离，从聚合产物中回收溶剂。在与溶剂相分离之后，可从反应器中引出聚合物产物，并将其转移到产物净化箱内，以供在进一步加工之前，储存和脱气聚合物。

在液相或气相聚合反应体系内，可将氮气和/或蒸汽注入到净化箱内，以便除去反应物并终止或防止任何连续的聚合。例如聚合物粉末形式的聚合物产物然后可从产物净化箱中转移到下游操作中，所述下游操作可包括挤出或包装操作，且在此处称为“聚合物整理”。

在聚合物整理过程中，来自这种液相或气相聚合的所得聚合物可与添加剂配混和/或与其他聚合物共混，形成然后可用于制造制品的组合物。例如，配混的聚合物共混物可通过模头挤出，形成造粒的聚合物树脂，所述聚合物树脂可例如通过注塑或吹塑来进一步加工。添加剂尤其可包括抗氧化剂，成核剂，酸清除剂，增塑剂，稳定剂，抗腐蚀剂，发泡剂，紫外光吸收剂，猝灭剂，抗静电剂，滑爽剂，颜料，染料和填料，和固化剂，例如过氧化物。

固体处理是聚合物整理方法的整体中的一部分。典型地使用输送带从净化箱传输聚合物，例如聚合物粉末形式的聚合物到混合器中，在此聚合物可与其他聚合物和添加剂配混。为了生产一致地具有所需性能的聚合物配混物，必须仔细地测量、控制并维持待配混的各组分的相对比例。

各种装置用于在聚合物整理过程中称取固体，其中包括专门的称量仓，料斗和称重的输送带。例如，美国专利No.4395131公开了称量料斗用于测量固体，例如聚合物粉末的重量的用途，其中可使用螺旋输送机，将固体喂料到配有磅秤的称量料斗中。

称量仓或料斗典型地可提供离开仓的聚合物粉末质量流的精确测量，这被称为重量损失测量法。然而，称量仓方法单独没有提供连续的测量，因为称量仓在填充和排放段之间交替。此外，所使用的仓或料斗的尺寸越大，则重量损失的质量流量测量的精度越小，因为在仓或料斗内质量变化的绝对值可以比仓或料斗的总质量小数个数量级，并进而要求不同的测量秤。此外离开称量仓的聚合物粉末的质量流量尽管精确，但可能不是通过下游的输送带并进入到混合器内的聚合物流量的真实表示。

称取固体的另一装置，例如美国专利No.6523721中所公开的，包括具有称量装置，例如负荷单元(load cell)的称量输送带用以称取在输送带上的固体材料量。利用在输送带上的聚合物粉末质量，测量物料沿其输送的输送带的长度，以及输送带的速度，可测定聚合物粉末的质量流量。然而，因粉化(dusting)、滑动或径迹(tracking)导致在称重传送带上聚合物粉末的不均匀分布和在输送带上聚合物粉末的无意识运动可显著影响称重的带式输送机的质量流量测量的精度。

此外，聚合物粉末质量流量测量中的任何不精确和/或不一致可导致对聚合物粉末和其他聚合物和/或添加剂的质量流量和/或质量流量比例的控制差，这反过来可导致最终的聚合物产品差的质量和/或一致性。

因此，需要聚合物整理的系统与方法，其中包括测量和控制固体聚合物材料的质量流量的更加坚固的装置以供与其他聚合物和/或添加剂混合，以便改进设备的可靠度和所得聚合物产品的一致性。

发明概述

在一个方面中，此处公开的实施方案涉及聚合物整理方法，其中包括从聚合反应器中回收聚合物粉末；将聚合物粉末喂入到质量流螺旋输送机的入口端处，其中该质量流螺旋输送机包括：外壳；至少部分包含在外壳内用以轴向穿过质量流螺旋输送机输送聚合物粉末的至少一个螺旋钻；和在至少一部分外壳内测定聚合物粉末质量的一个或更多个质量测量装置；旋转至少一个螺旋钻，经螺旋输送机轴向输送聚合物粉末；在螺旋输送机的出口端处回收聚合物粉末；采用一个或更多个质量测量装置，测量在螺旋输送机内聚合物粉末的质量以及螺旋输送机和螺旋输送机内聚合物粉末的结合质量中的至少一个；和基于在质量流螺旋输送机内聚合物粉末的测量质量和所测量的结合质量中的至少一个，测定穿过质量流螺旋输送机的聚合物粉末的质量流量。

在另一方面中，此处公开的实施方案涉及聚合物整理的系统，它包括用于在填充循环过程中提供聚合物粉末流入到缓冲料斗内和在倒空循环过程中不提供聚合物粉末流动的至少一种装置；流体连接缓冲料斗到质量流螺旋输送机内的流动管线，该质量流螺旋输送机包括：外壳；至少部分包含在外壳内用以轴向穿过质量流螺旋输送机输送聚合物粉末的至少一个螺旋钻；在至少一部分外壳内测定聚合物粉末质量的一个或更多个质量测量装置；测定聚合物粉末从缓冲料斗到质量流螺旋输送机内的质量流量用的至少一个质量测量装置；测定聚合物粉末穿过质量流螺旋输送机的质量流量用的至少一个质量测量装置；至少一个的数字控制系统和可编程逻辑控制器，其用于：在倒空循环过程中，基于聚合物粉末从缓冲料斗到质量流螺旋输送机内所测定的质量流量，调节聚合物粉末到质量流螺旋输送机内的进料速率，螺旋钻的旋转速度，和添加剂到质量流螺旋输送机内的进料速率中的至少一种；和在填充循环过程中，基于聚合物粉末穿过质量流螺旋输送机所测定的质量流量，调节聚合物粉末到质量流螺旋输送机内的进料速率，螺旋钻的旋转速度，和添加剂到质量流螺旋输送机内的进料速率中的至少一种。

附图简述

图1是此处公开的实施方案的聚合物整理方法的简化流程图。

图2是此处公开的实施方案的聚合物整理方法的简化流程图。

图3是此处公开的实施方案的聚合物整理方法的简化流程图。

图4是此处公开的实施方案的聚合物整理方法的简化流程图。

图5是此处公开的实施方案的聚合物整理方法的简化流程图。

图6是此处公开的实施方案的聚合物整理方法的简化流程图。

详细说明

在公开并描述本发明的化合物、组分、组合物、装置、软件。硬件、设备、结构、示意图、体系和/或方法之前，要理解，除非另有说明，本发明不限于具体的化合物、组分、组合物、装置、软件、硬件、设备、结构、示意图、体系、方法或类似物，因为它们可以变化，除非另有说明。还要理解，此处所使用的术语为的是仅仅描述特定的实施方案，不打算限制本发明。

还必须注意，正如在说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式，“一个(a)”，“一个(an)”和“该(the)”包括复数个提到物，除非另有说明。

在一个方面中，此处公开的实施方案涉及聚合物整理的方法。在另一方面中，此处公开的实施方案涉及聚合物整理的方法，该方法包括测量聚合物粉末的质量流量。在再一方面中，此处公开的实施方案涉及测量和控制聚合物粉末的质量流量中的至少一种。

正如此处公开的实施方案所使用的，“聚合物粉末”是指从聚合物净化箱中回收的粉末形式的未加工的聚合反应产物，或未加工的聚合物，它们可被输送到聚合物整理方法中，其中包括挤出和包装。

根据此处公开的实施方案，聚合物整理方法可包括使用质量流螺旋输送机。根据此处公开的实施方案的质量流螺旋输送机可包括：i)外壳；ii)一个或更多个螺旋钻，其中各自至少部分容纳在外壳内；用于输送聚合物粉末通过输送机；和iii)一个或更多个质量测量装置用以测定在质量流螺旋输送机的至少一部分外壳内聚合物粉末的质量。在一些实施方案中，质量测量装置可以是磅秤用以测量质量流螺旋输送机和包含在其内并通过质量流螺旋输送机输送的聚合物粉末的重量。在其他实施方案中，可使用质量测量装置，测量仅仅一部分的质量流螺旋输送机和内容物的重量。可计算质量流螺旋输送机的重量，它是恒定的，以便精确地测定在质量流螺旋输送机内聚合物粉末的总质量，或它的一部分，和聚合物经质量流螺旋输送机输送时的速度。

可使用这种质量流螺旋输送机，测量和/或控制穿过此处公开的实施方案中的聚合物整理方法的聚合物粉末的质量流量。也可将质量流螺旋输送机掺入到聚合物整理方法内，所述聚合物整理方法可包括测定聚合物粉末质量流量的额外的装置，以提高穿过聚合物整理方法的聚合物粉末与添加剂的质量流的精度和质量流量的控制。

使用质量流螺旋输送机测量此处公开的实施方案中聚合物整理方法内聚合物粉末的质量流量可改进聚合物粉末的质量流量测量的精度与一致性。例如，使用质量流螺旋输送机可消除或显著降低与常规的质量流测量装置，例如称量输送带可能面临的粉化、滑动或径迹和不均匀的聚合物粉末分布问题。

根据此处公开的实施方案，穿过聚合物整理方法的聚合物粉末的质量流量的测量与控制可仅仅借助采用一个或更多个质量流螺旋输送机获得的质量测量。在其他实施方案中，穿过此处公开的聚合物整理方法的聚合物粉末的质量流量的测量与控制可以是借助采用一个或更多个质量流螺旋输送机获得的质量测量并结合采用额外的设备，例如旋转阀(它可通过旋转速度控制聚合物粉末的流量)以及缓冲料斗和其他原料容器、在净化箱和质量流螺旋输送机中间(它们具有不同的称量装置用以测量来自或到达该容器的聚合物的流量)获得的质量测量。

可通过各种方法，将聚合物粉末从净化箱喂入到质量流螺旋输送机内。在一些实施方案中，可将聚合物粉末通过进料阀喂入到质量流螺旋输送机内。进料阀可提供聚合物粉末的连续供应或者它可间歇操作，从而提供聚合物粉末的不均匀喂料。在一些实施方案中，进料阀可以是旋转阀，螺杆喂料机，带式喂料机，或振动喂料机。在其他实施方案中，进料阀可以是块料切割(chunk-cutting)旋转阀。在再一实施方案中，可将聚合物从净化箱直接喂入到进料阀中。

在其他实施方案中，可使用缓冲料斗将聚合物粉末直接喂料到质量流螺旋输送机内。例如，可使用在缓冲料斗内储存的聚合物粉末的缓冲体积(surge volume)，提供连续喂料到质量流螺旋输送机内。

如上所述，可使用螺旋钻，通过质量流螺旋输送机轴向输送聚合物粉末。在一些实施方案中，螺旋钻可包括沿着输送机的长度，具有均匀节距(在螺棱之间的距离)的螺棱。正如此处公开的实施方案中所使用的，“隔室(compartment)”是指可被沿着螺旋钻的长度输送的聚合物粉末填充的在螺棱之间的开放体积。在一些实施方案中，可例如采用均匀的节距，和大致恒定的入口进料速率，例如获自旋转阀或其他上游流动控制装置，使得螺旋钻沿着螺旋输送机的长度轴向维持大致恒定的隔室填充。

在其他实施方案中，螺旋钻螺棱的节距可沿着输送机的长度变化。例如，在入口处节距小于接近出口处螺棱节距的螺旋钻可在入口处提供螺旋钻的均匀填充，例如螺棱之间体积的100％填充，和由于节距增加，因此对于单位质量的聚合物来说，产生在节距之间的额外体积，从而在质量流螺旋输送机内提供有用的体积以供添加剂与聚合物粉末结合。例如，螺旋钻可以是渐进的(progressive)计量螺杆用以将隔室填充从质量流螺旋输送机的入口端处约100％减少到质量流螺旋输送机的出口端处固定的隔室填充，例如约50％。

根据此处公开的实施方案的质量流螺旋输送机可能与其他聚合物粉末质量流测量装置，例如带式输送机不一样，对粉化、滑动、径迹和不均匀分布的问题不敏感。由于螺旋钻的螺棱没有完全延伸到外壳，因此所测定的聚合物粉末沿着螺旋输送机的质量流量的精度可取决于在螺棱和外壳之间的聚合物粉末的滑动量(即穿过螺旋钻的螺棱和外壳之间间隙的聚合物)。然而，在稳态操作中，滑动速度由于稳态滑动速度应当对质量流的测量精度不产生显著的影响。

使用单独的质量流螺旋输送机或者与额外的质量测量装置，例如具有不同称量装置的缓冲料斗结合，根据此处公开的实施方案的聚合物整理方法可对穿过聚合物整理方法的聚合物粉末的质量流量提供高的精度。在一些实施方案中，质量流测量的精度可以好于约10％(即，在实际值的-10％到+10％以内)。在其他实施方案中，质量流的测量精度可以好于约5％。在仍然其他实施方案中，质量流的测量精度可以好于约3％。在再一其他实施方案中，质量流的测量精度可以好于约1％。

质量流螺旋输送机的外壳可包括一个或更多个部分。在一些实施方案中，外壳可以是单片的实心外壳。在其他实施方案中，外壳可包括两个或更多个单独的实心外壳部分，它们各自通过挠性连接设备，例如挠性软管连接。例如，可借助一个或更多个螺旋钻，经外壳的入口部分(相当于质量流螺旋输送机的入口端)，经挠性连接设备，输送聚合物粉末进入到外壳的出口部分(相当于质量流螺旋输送机的出口端)内。通过挠性连接设备的该外壳的这种分隔可用于允许使用以下所述的一个或更多个质量测量装置在外壳的每一部分内聚合物粉末的质量的独立质量测量。在入口和出口端处质量流量的单独测量可用于工艺丰度，如在称重磅称出现故障的情况下，如为了测量质量流螺旋输送机和在接近入口端处聚合物粉末的重量。单独地测量入口和出口端也可提供加入到聚合物粉末中的添加剂量的测定，例如在其中接近出口端处添加添加剂的情况下。

可接近外壳或者它们的一部分处布置一个或更多个质量测量装置，用以测量在外壳或它的一部分内聚合物粉末的质量。在一些实施方案中，可进一步使用一个或更多个质量测量结果，计算聚合物粉末的质量流量。在其他实施方案中，可使用一个或更多个质量测量结果，计算聚合物粉末和另一聚合物和/或添加剂中的至少一种的质量流量。在再一其他实施方案中，可使用一个或更多个质量测量结果，计算和/或控制聚合物粉末和另一种聚合物和/或添加剂中的至少一种的质量流量。

根据此处公开的实施方案，可使用各种质量测量装置，测量聚合物粉末的质量。在一些实施方案中，质量测量装置可以是磅秤。这种磅秤可包括例如负荷单元，弹簧秤，应变线规秤(gauge scale)，液压秤，和气动秤中的至少一种。在其他实施方案中，质量测量装置可包括超声或核辐射装置。例如，可使用超声或核辐射装置测定在质量流螺旋输送机内隔室中聚合物粉末的填充体积百分数，这依次可使用它，基于已知的密度，测定聚合物粉末的质量。本领域的普通技术人员会意识到也可使用其他质量测量装置测量聚合物粉末的质量。

在一些实施方案中，一个或更多个测量装置，例如磅秤，可与外壳或它的一部分接触。在一个方面中，一个或更多个质量测量装置可与外壳或它的一部分的底表面接触。在另一方面中，至少一部分螺旋输送机可借助外壳或它的一部分的底表面，驻留在一个或更多个磅秤上。例如，一个或更多个磅秤可最初测量螺旋输送机和在其内包含的聚合物粉末的总质量。然后可减去倒空的螺旋输送机的恒定质量或称量其皮重，测定在螺旋输送机内聚合物粉末的净质量。

在一些实施方案中，外壳可以是单片的，和可使用一个或更多个磅秤，测量在整个外壳内包含的聚合物粉末的质量。例如，整个外壳可驻留在一个或更多个磅秤上，因此通过一个或更多个磅秤测量的质量可相当于螺旋输送机和在其内的聚合物粉末的总质量。在其他实施方案中，外壳可包括被挠性连接设备连接的两个或更多个单独的外壳部分，和可使用两个或更多个磅秤，进行两个或更多个单独且独立的质量测量。例如，可在磅秤上驻留外壳的入口部分，仅仅测定在外壳的入口部分以内的聚合物粉末数量。外壳的出口部分可驻留在另一磅秤上，仅仅测定通过外壳的出口部分形成的隔室以内的聚合物粉末量。

可使用在外壳的两个或更多个部分每一个以内材料的独立质量测量，在整理方法过程中，测量聚合物粉末的质量以及在两个输送机出口端附近处可添加的任何其他聚合物和/或添加剂的质量二者。例如，可使用这些特征，精确地测量聚合物粉末和任何其他聚合物和/或添加剂之间的进料比，以便产生高质量和高度一致的整理聚合物。

也可使用在质量流螺旋输送机的入口端和在质量流螺旋输送机的出口端处同时进行的独立质量测量，计算沿着螺旋钻的长度的平均隔室填充。在一些实施方案中，如下所述，可使用平均隔室填充，测定在螺旋输送机以内聚合物粉末的质量流量。

可使用各种方法，使用通过一个或更多个质量测量装置产生质量测量结果，测定聚合物粉末的质量流量。例如，具体的质量流量计算方法可取决于在测量工艺过程中隔室的填充曲线。在一些实施方案中，沿着质量流螺旋输送机的长度，隔室填充在轴向可以是均匀的。例如，进料阀可连续操作，以恒定的速度，将聚合物粉末喂入到螺旋输送机内。固定外壳或它的一部分的轴向长度，和因此在其内包含的隔室数量，其中在所述隔室上可测量聚合物粉末的质量。因此，可计算每单位外壳长度或每个隔室的聚合物粉末质量。可利用输送螺杆的旋转速度，以位移长度/单位时间或者隔室数量/单位时间的形式计算在螺旋输送机以内聚合物粉末的轴向位移速度。然后，使用每单位长度或每个隔室的聚合物粉末的质量和输送螺杆的轴向位移速度，计算在螺旋输送机内聚合物粉末的质量流量。

在其他实施方案中，沿着质量流螺旋输送机，在轴向上隔室的填充可能不是均匀的。不均匀的隔室填充可能是由于喂入到螺旋输送机内的聚合物粉末的原料的干扰或不一致所致，和/或可能由于是输送螺杆的旋转速度的变化所致。例如，进料阀可以在开放和密闭的位置之间循环，从而以不均匀的速度，将聚合物粉末喂入到螺旋输送机内。在输送管道以内或接近质量流螺旋输送机的入口处聚合物颗粒的临时桥连(bridging)也可导致不均匀的填充。可使用两个质量测量装置，沿着外壳或它的一部分的长度，轴向进行两个或更多个独立的质量测量。例如，外壳可包括通过挠性连接设备连接的两个或更多个单独的外壳部分，其中所述部分各自配有一个或更多个质量测量装置，如上所述。在一个实施方案中，可在外壳的入口部分处进行一个质量测量，和在外壳的出口部分处进行另一质量测量。如上所述可针对每一外壳部分，计算两个或更多个单独的质量流量。由于隔室的填充可能是不均匀的，因此，两个或更多个单独的质量流量计算本身可能均不精确。然而，可对在每一外壳部分处进行的两个或更多个单独的质量流量计算取平均，测定在整个质量流螺旋输送机上聚合物粉末的平均质量流量。在接近入口处的不均匀填充可能出现的情况下，基于平均隔室填充计算平均质量流量可提供较好的精度和一致性。

在再一实施方案中，隔室填充曲线在质量流螺旋输送机的入口端处可以是均匀的，但在整个质量流螺旋输送机的长度上是不均匀的。例如，使用渐变的计量螺杆的隔室填充曲线可从入口处的大致100％填充变化到接近螺旋输送机的出口端处约50％的填充。如上所述，可进行仅仅包含在具有均匀隔室填充的外壳部分内的聚合物粉末的质量测量。例如，可在具有渐变的计量螺杆的质量流螺旋输送机的出口端处或附近，进行质量测量。然后可如上所述，在增加的精度下测定质量流量，因为与假设的均匀度相比，在整个外壳部分当中隔室的填充可以是均匀的。

质量流螺旋输送机的具体结构和机械设计可随聚合物粉末从净化箱到质量流螺旋输送机的供应模式而变化。例如，输送机螺杆的类型，外壳的类型，质量测量装置的位置，计算质量流量的方法，和控制各种组分的质量流量和/或进料比的方法可取决于聚合物粉末是否从缓冲罐连续或间歇地喂入到质量流螺旋输送机内，和缓冲料斗是否在螺旋输送机的入口处提供。如上所述，质量测量和聚合物粉末质量流量的测定同样可变化，以说明(account for)这种上游的操作。另外，可将质量流螺旋输送机掺入到聚合物整理方法中，其中包括额外的装置来测定聚合物粉末的质量流量，以提高质量流的精度和流量控制。

现在参考图1，示出了此处公开的实施方案的聚合物整理用系统的简化流程图。如上所述的质量流螺旋输送机14可包括外壳14a，和可通过心轴14c和马达14d旋转的螺旋钻14b。螺旋钻14b可具有数个螺棱14e，在所述螺棱14e之间，可形成以上定义的“隔室”14f，用以从入口端14g输送聚合物粉末到出口端14h。可将聚合物粉末借助流动管线102，例如从净化箱或缓冲料斗(未示出)喂入到质量流螺旋输送机14的入口端14g。然后聚合物粉末可至少部分填充螺棱14e之间的空间(即隔室14f)，和螺旋钻的旋转可导致聚合物朝出口104的轴向输送。

提供测量至少一部分质量流螺旋输送机14和在该质量流螺旋输送机14以内的聚合物粉末的质量的至少一个装置16。如上所述，可固定，计算或估计隔室14f的填充。使用由装置16获得的重量测量结果，可测定给定的倒空重量或裸重，隔室填充百分数，螺旋钻特征(L/d，等)，和螺旋钻的旋转速度，可测定聚合物粉末从入口端14g朝出口端14h的质量流量。

在一些实施方案中，可以所需的速度将聚合物粉末喂入到流动管线104中以供与添加剂混合或下游进一步的加工，其中可使用称量装置14，控制聚合物粉末的流量。在其他实施方案中，通过流动管线102提供的聚合物粉末可在质量流螺旋输送机14内部与借助流动管线103喂入的其他聚合物和/或添加剂混合。例如，可接近质量流螺旋输送机14的出口端14h，喂入添加剂。可借助流动管线104，从质量流螺旋输送机14的出口端14h回收与其他聚合物和/或添加剂混合的聚合物粉末。可使用称量装置16(它便于测定质量流螺旋输送机14以内聚合物的质量流量)精确地测定并控制经入口102的聚合物粉末的进料速率和/或经原料管线103的添加剂进料速率，从而导致喂入的聚合物粉末与添加剂的所需比例。这可提供结实的方式通过此处公开的实施方案的聚合物整理方法连续测量聚合物粉末的质量流量，其中包括高精度测量和良好的可靠度。

现在参考图2，示出了此处公开的实施方案的聚合物整理用系统的简化流程图。质量流螺旋输送机24可包括外壳24a(24a1和24a2)，和可通过心轴24c和马达24d旋转的螺旋钻24b。螺旋钻24b可具有数个螺棱24e，在所述螺棱24e之间，可形成隔室24f用以从入口端24g输送聚合物粉末到达出口端24h。在这一实施方案中，质量流螺旋输送机24的外壳可包括通过挠性连接设备24i彼此连接的两个外壳部分：入口外壳部分24a1和出口外壳部分24a2。这种布局可便于丰富地(redundant)测量聚合物粉末的质量流量，或者单独地测量聚合物粉末的质量流量和添加剂的流量，例如在添加剂喂入到出口外壳部分24a2，以及高级测定并控制聚合物粉末和添加剂的进料速率与比值的情况下。

可借助流动管线202，例如从净化箱或缓冲料斗(未示出)将聚合物粉末喂入到质量流螺旋输送机24的入口端24e，其中可借助阀门22，例如旋转阀，调节聚合物的流动。然后聚合物粉末可至少部分填充螺棱24e之间的空间(即隔室24f)，和螺旋钻的旋转可导致聚合物朝出口204的轴向输送。

入口外壳部分24a1可驻留在至少一个第一测量装置26a上，可使用它来测量或测定仅仅在质量流螺旋输送机24的入口外壳部分24a1以内的聚合物粉末的质量。出口外壳部分24a2可驻留在至少一个第二质量测量装置26b上，可使用它来测量或测定仅仅在质量流螺旋输送机24的出口外壳部分24a2以内的聚合物粉末的质量。如上所述，可基于单独的质量测量，分别通过第一质量测量装置26a和第二质量测量装置26b，测定在每一外壳部分以内单独的质量流量。

当用于丰度时，单独的质量测量装置26a和26b可提供连续测量，如果一个或另一个出现故障的话。另外，可使用单独的质量流量测量，测定沿着整个质量流螺旋输送机24的平均质量流量。在一个方面中，这一平均质量流量可提供质量流量测量的较高精度。

另外，当可借助流动管线203添加其他聚合物和/或添加剂时，例如，可使用第一质量测量装置26a测定供应到入口外壳部分24a1内的聚合物粉末的质量流量。同时，可使用第二质量测量装置26b，测定借助流动管线203供应到出口外壳部分24a 2中的聚合物和/或添加剂的质量流量，如上所述。例如，可通过第二质量测量装置26b，测量聚合物粉末和其他聚合物和/或添加剂的结合质量流量。然后可减去通过第一质量测量装置26a同时测量的聚合物粉末的质量流量，以测定借助流动管线203喂入的其他聚合物和/或添加剂的质量流量。此外，可计算并控制借助流动管线202喂入的聚合物粉末的质量流量与借助流动管线203喂入的聚合物和/或添加剂的质量流量之比，生产高质量的整理聚合物。

也可使用三个或更多个外壳部分。外壳部分可视需要或需求，配有一个或更多个如上所述的磅秤独立地测定质量流量。可使用这种单独的质量测量，计算聚合物粉末和多种添加剂的相应的质量流量，从而允许独立地测定并控制各原料的速度和进料比。

现在参考图3，示出了此处公开的实施方案的聚合物整理用系统的简化流程图，其中相同的数字表示相同的部件。在向质量流螺旋输送机24喂料之前，可将来自阀门32的聚合物借助流动管线306喂入到缓冲料斗38中。可使用缓冲料斗38，维持聚合物粉末的缓冲体积以供喂料给质量流螺旋输送机24。例如，缓冲料斗38内的缓冲体积可补偿来自阀门32的聚合物粉末流动的短期干扰。在缓冲料斗内聚合物粉末的体积可提供聚合物粉末连续供应到质量流螺旋输送机内，从而便于上游过渡、停工或可能干扰或必然终止流动出入阀门32的其他事件。可通过调节一个或更多个螺旋钻的旋转速度，同时维持缓冲料斗内的料位，控制聚合物粉末的质量流量。

在一些实施方案中，如图3所示，缓冲料斗38也可配有一个或更多个质量测量装置39以测量在缓冲料斗以内聚合物粉末的质量。作为一个实例，当借助阀门32的旋转填充缓冲料斗38时，可使用质量测量装置39测量缓冲料斗38及其内容物的重量的减少(即重量损失测量)。可使用这种质量测量或质量差测量，例如校正质量流螺旋输送机，作为测量聚合物粉末的质量流量，和/或另外控制聚合物粉末穿过此处公开的实施方案的聚合物整理方法的质量流量的替代方式。可使用各种质量测量装置，测量在缓冲料斗38以内的聚合物粉末的质量，其中包括，但不限于，磅秤，负荷单元，超声仪器，和核辐射仪器。也可使用其他类型的质量测量装置。

在一些实施方案中，可接近缓冲料斗布置一个或更多个质量测量装置39。在其他实施方案中，一个或更多个质量测量装置39可与缓冲料斗接触以促进所需的测量。在再一实施方案中，缓冲料斗38可驻留在一个或更多个质量测量装置39上。例如，缓冲料斗38可驻留在磅秤上。磅秤可测量缓冲料斗和缓冲料斗以内的聚合物粉末的结合质量。然后可减去缓冲料斗的倒空质量，测定料斗38以内聚合物粉末的质量。

取决于缓冲料斗38的操作模式，可使用各种质量测量方法。在一些实施方案中，可以连续模式操作缓冲料斗38，其中聚合物粉末连续从进料阀32喂入到缓冲料斗38内，和从缓冲料斗38喂入到质量流螺旋输送机24内。在这样的操作过程中，在缓冲料斗38以内的聚合物粉末的净质量可保持相对恒定。

在其他实施方案中，缓冲料斗38可在填充模式和排放模式之间交替。例如，在填充模式中，可借助进料阀32将聚合物粉末喂入到缓冲料斗38中，直到缓冲料斗38被填充到所需的料位。在排放模式中，可关闭进料阀32，终止聚合物粉末流动到缓冲料斗38内，和聚合物粉末继续从缓冲料斗38流入到质量流螺旋输送机24内。

在填充循环过程中，当缓冲料斗38以内的聚合物粉末的质量增加时，称量装置39不可能提供聚合物粉末穿过聚合物整理方法的连续测量。在这些情况下，称量装置26a/b的丰度可提供这种测量，从而确保控制在整个填充和排放循环二者当中，聚合物粉末与添加剂之比。在排放循环过程中，可利用缓冲料斗38的质量变化，测定聚合物粉末穿过质量流螺旋输送机24的质量流量，从而视需求或需要，便于校正或直接测量聚合物粉末的质量流量。

因此，在此处公开的聚合物整理方法内的质量流测量可提供聚合物整理方法额外的灵活性，例如通过结合使用质量流螺旋输送机进行的质量测量与使用缓冲料斗进行的重量损失测量，其中包括各种仪器校正和/或交叉验证能力。

除了通过聚合物整理方法测量聚合物粉末的质量流量以外，可使用此处公开的实施方案用以加强控制供应到聚合物整理方法内的聚合物粉末和/或一种或更多种添加剂的质量流量和/或进料比。如上所述，在整个整理方法当中维持精确和一致的组分比对于整理过的聚合物产品的质量来说是关键的。

现在参考图4，示出了此处公开的实施方案的用于聚合物整理的系统的简化流程图，其中包括一个可能的控制方案，其中相同的数字表示相同的部件。如上所述，可使用称量装置26a，测量聚合物粉末通过质量流螺旋输送机24的质量流量。可将来自装置26a的测量输出导引到可编程逻辑控制器(PLC)、数字控制系统(DCS)或类似的装置中，或者可由操作者人工控制。然后可使用该输出值，直接或间接控制例如螺旋钻24b的旋转速度，控制聚合物粉末穿过该系统的质量流量。在其他实施方案中，可使用来自测量装置26a和/或26b的输出值，调节进料阀22的位置和/或旋转速度。在再一其他实施方案中，可调节进料阀22和螺旋钻24b的速度二者，控制聚合物粉末穿过聚合物整理方法的质量流量。

若在聚合物整理方法中借助流动管线203添加一种或更多种聚合物和/或添加剂，则可使用第二整理测量装置26b，通过调节添加剂阀门52的旋转速度和/或位置，控制其流量。质量测量装置26a可同时测量聚合物粉末的流量。然后可使用每一组分的流量的计算比，控制在整理过的聚合物产品内的组分比，从而提供在聚合物整理过程中控制组分比的精确和恒定的方式，产生高质量的一致的整理过的聚合物产品。

现在参考图5，示出了此处公开的实施方案的聚合物整理用系统的简化流程图，其中相同的数字表示相同的部件。也可使用测量净化箱38的质量用的质量测量装置39，控制聚合物粉末穿过聚合物整理方法的质量流量。在一些实施方案中，可使用来自下述中的至少一种的输出控制聚合物粉末的质量流量：质量测量装置26a，质量测量装置26b，和质量测量装置39。例如，可使用上述质量流量测量中的至少一种，通过调节螺旋钻24b的旋转速度和/或进料阀32，控制聚合物粉末的流量。

在其他实施方案中，可通过进料正向循环控制聚合物的质量流量。例如，可基于来自进料阀32的输出，控制螺旋钻24b的旋转速度，从而在质量流螺旋输送机24内控制聚合物粉末的质量流量。此外，例如可使用利用质量测量装置39的质量流量测量，控制螺旋钻24b的旋转速度。也可使用其他类型的进料前进质量流量控制。

通过结合使用质量流螺旋输送机进行的质量测量与使用缓冲料斗进行的重量损失测量，其中包括各种仪器校正和/或交叉验证能力，控制聚合物质量流量的这些方法可提供聚合物整理方法的额外灵活性。

仍然参考图5，有利地可在使用质量测量装置26a/b和质量测量装置39之间交替聚合物粉末的质量流量的控制。例如，当缓冲料斗38在填充模式时，可使用第一和/或第二质量测量装置26a/b，通过控制螺旋钻24b的旋转速度，控制聚合物粉末的质量流量。

当缓冲料斗38从填充模式转变为排放模式时，进料阀32闭合，和可再次使用质量测量装置39，通过控制螺旋钻24b的旋转速度，控制聚合物的质量流量。

这些实施方案阐述了使用重量损失和重量螺旋输送机质量流测量的结合的额外灵活度。例如，当缓冲料斗处于排放模式时，可结合使用这两类测量。当缓冲罐处于填充模式时，可单独使用质量流螺旋输送机测量。

现在参考图6，示出了此处公开的实施方案的聚合物整理方法的简化的流程图。可借助流动管线806，从进料阀82喂入聚合物粉末到具有至少一个质量测量装置89a的第一缓冲料斗88a内。可借助流动管线808将来自第一缓冲料斗88a的聚合物粉末喂入到具有至少一个质量测量装置89b的第二缓冲料斗88b内。可借助流动管线802将来自第二缓冲料斗88b的聚合物粉末喂入到质量流螺旋输送机84内。可使用在第一缓冲料斗88a和第二缓冲料斗88b之间的位于流动管线808上的分离阀88c，终止聚合物粉末从第一缓冲料斗88a流入到第二缓冲料斗88b内。

在一些实施方案中，分离阀88c可以是滑阀。也可使用其他类型的分离阀。在一些实施方案中，可将来自进料阀82的聚合物输送经过筛分机，以便通过分离较大的块料和片材，实现较好的粒度分布。在一些实施方案中，进料阀82可以是块料切割旋转阀，接着筛分机。在其他实施方案中，进料阀82可以是块料切割分离旋转阀。也可使用其他类型的进料阀和筛分机。

在一些实施方案中，分离阀88c可以是敞开的，于是聚合物粉末可流经第一缓冲料斗88a和第二缓冲料斗88b直接进入到质量流螺旋输送机84内。在其他实施方案中，分离阀88c可以是密闭的，于是可在填充模式中操作第一缓冲料斗88a，和可在排放模式中操作第二缓冲料斗88b。可使用至少一个质量测量装置89a，使用重量增益(gain-in weight)方法，测定进入到第一缓冲料斗88a内的聚合物粉末的质量流量。例如，在分离阀88c密闭的情况下，至少一个第二质量测量装置89a可测量在第一缓冲料斗88a内聚合物粉末质量随时间流逝的变化。类似地，可使用至少一个质量测量装置89b，使用重量损失的方法，计算离开88b的聚合物粉末的质量流量，如前所述。例如，在分离阀88c密闭的情况下，至少一个质量测量装置89b可测量在第二缓冲料斗88b内聚合物的质量随时间流逝的变化。

这些实施方案可提供在聚合物整理方法过程中质量测量的进一步的灵活性。在一些实施方案中，使用重量损失和重量增益方法中的至少一种测量聚合物的质量流量可用于设备校正。例如，可使用这些测量，校正进料阀82和螺旋钻中至少一个的旋转速度(穿过它们的质量流量)，如上所述。在其他实施方案中，使用重量损失和重量增益方法中的至少一种，测量聚合物粉末的质量流量可用于例如控制至少一个进料阀82和至少一个螺旋钻的旋转速度。关于图5，可利用来自称重装置86a/b的输出，补充来自装置86a/b的重量损失测量，允许控制聚合物整理方法，甚至在净化箱填充循环过程中。

与常规的聚合物整理方法相比，在图1-6中示出且如上所述的根据此处公开的实施方案的聚合物整理方法可提供各种优点。例如，可使用此处公开的实施方案，所使用的结实的设备和控制方案可提供关于聚合物粉末和/或添加剂进料控制的高精度和可靠度。此外，此处公开的实施方案可提供连续的工艺控制，甚至当净化箱处于填充循环中时。

另外，可通过更新聚合物整理设施内已有的加工设备，实施根据此处公开的实施方案的系统和方法。例如，已有的聚合物整理设施可具有净化箱、旋转块料切割阀，缓冲料斗，和螺旋输送机中的至少一个。可安装根据此处公开的实施方案的质量测量装置，测量在已有的螺旋输送机和已有的缓冲料斗内聚合物的质量，测量聚合物粉末的质量流量。

使用根据所述公开的实施方案的系统和方法的另一优点是，它们可通过产生比常规的质量测量装置更加精确的质量流量测量值，从而改进聚合物整理方法。例如，使用此处的实施方案的质量流螺旋输送机使得质量流测量对因粉化和径迹导致的错误不那么敏感，而这些错误是采用例如常规的称重带式输送机经常出现的问题。

使用根据此处公开的实施方案的方法的另一优点是，可通过相对于第二来源，例如来自净化箱的重量损失测量，校正螺旋输送机的重量，进一步增加聚合物粉末的质量流量的测量的精度和可靠度。例如，使用质量流螺旋输送机测量聚合物粉末的质量流量可与来自根据此处公开的实施方案的一个或更多个称量仓结合，以便校正或再校正质量流量测量结果，并因此实现比称量仓或称量带式输送机单独可实现的精度更高的精度。

除非另有说明，措辞“基本上由...组成”不排除其他步骤、元素或材料的存在，不管其是否在本说明书中具体地提出，只要这些步骤、元素或材料没有影响本发明的基本和新型的特征即可，另外，它们不排除通常与所使用的元素和材料有关的杂质和变量。

此处精确地公开了仅仅一些范围。然而，可结合从任何下限的范围与任何上限，以引证没有明确地引证的范围，以及可以以相同的方式，结合来自任何下限与任何其他下限的范围，引证没有明确地引证的范围。可结合来自任何上限的范围与任何其他上限，以引证没有明确地引证的范围。另外，在一个范围内将包括在其端点之间的每一个点或单独的数值，即使没有明确地列出。因此，每一个点或单独的值可作为它自己的下限或上限并与其他任何点或单独值或任何其他上限或下限结合，以引证没有明确地引证的范围。

对于所有的管辖区来说，此处引证的所有文献在此通过参考全部引入，其中允许这种掺入且其程度使得这种公开内容与本发明的说明书一致。

尽管针对许多实施方案和实施例描述了本发明，但受益于本发明公开内容的本发明技术人员会意识到可修正其他实施方案，这些实施方案没有脱离此处公开的本发明的精神与范围。

Claims (10)

1.一种聚合物整理方法，它包括：

从聚合反应器中回收聚合物粉末；

将聚合物粉末喂入到质量流螺旋输送机的入口端处，其中该质量流螺旋输送机包括：

外壳；

至少部分包含在外壳内用以轴向穿过质量流螺旋输送机输送聚合物粉末的至少一个螺旋钻；和

在至少一部分外壳内测定聚合物粉末质量的一个或更多个质量测量装置；

旋转至少一个螺旋钻，经螺旋输送机轴向输送聚合物粉末；

在螺旋输送机的出口端处回收聚合物粉末；

采用一个或更多个质量测量装置，测量在螺旋输送机内聚合物粉末的质量以及螺旋输送机和螺旋输送机内聚合物粉末的结合质量中的至少一个；和

基于在质量流螺旋输送机内聚合物粉末的测量质量和所测量的结合质量中的至少一个，测定穿过质量流螺旋输送机的聚合物粉末的质量流量。

2.权利要求1的方法，其中聚合物粉末包括聚乙烯和聚丙烯聚合物中的至少一种。

3.权利要求1或2的方法，其中测定包括：

使用聚合物粉末的所测量的质量，测定至少一部分外壳的每单位长度的质量流螺旋输送机内聚合物粉末的平均质量；

利用至少一个螺旋钻的旋转速度，测定通过旋转至少一个螺旋钻引起的聚合物粉末的轴向位移速度；

基于每单位长度的平均质量和轴向位移速度，测定聚合物粉末的质量流量。

4.权利要求1-3任何一项的方法，进一步包括：

通过相应于聚合物粉末的所测定的质量流量，调节一个或更多个螺旋钻的旋转速度，从而调节质量流量。

5.权利要求1-4任何一项的方法，进一步包括：

在质量流螺旋输送机的入口端和出口端中间将至少一种添加剂喂入到质量流螺旋输送机；

使用第二质量测量装置，测量在质量流螺旋输送机的出口端以内聚合物和至少一种添加剂的质量。

6.权利要求5的方法，进一步包括：

基于在出口端内聚合物和至少一种添加剂的所测量的质量，测定至少一种添加剂的质量流量；

基于所测定的聚合物的质量流量和至少一种添加剂的质量流量，计算聚合物粉末的质量流量与至少一种添加剂的质量流量之比例；

基于计算的比例，调节到质量流螺旋输送机的聚合物粉末进料速率，螺旋钻的旋转速度，和到质量流螺旋输送机的添加剂进料速率中的至少一种。

7.权利要求1-6任何一项的方法，进一步包括：

用聚合物粉末填充缓冲料斗；

终止聚合物粉末流入到缓冲料斗内；

将来自缓冲料斗的聚合物粉末喂入到质量流螺旋输送机的入口端；

使用至少一种质量测量装置，测量缓冲料斗内的聚合物粉末质量；和

作为随着时间流逝，缓冲料斗内所测量的质量下降的函数，测定进入质量流螺旋输送机内的来自缓冲料斗的聚合物粉末的质量流量。

8.权利要求7的方法，进一步包括：

基于聚合物粉末从缓冲料斗到质量流螺旋输送机内的所测定的质量流量，作为螺旋钻旋转速度的函数，生成聚合物穿过质量流螺旋输送机的质量流量的校正曲线。

9.权利要求7的方法，进一步包括：

当终止聚合物粉末流入到缓冲料斗内时，基于聚合物粉末从缓冲料斗到质量流螺旋输送机内所测定的质量流量，调节聚合物粉末到质量流螺旋输送机内的进料速率，螺旋钻的旋转速度，和添加剂到质量流螺旋输送机内的进料速率中的至少一种；和

在用聚合物粉末填充缓冲料斗的过程中，基于聚合物粉末穿过质量流螺旋输送机所测定的质量流量，调节聚合物粉末到质量流螺旋输送机内的进料速率，螺旋钻的旋转速度，和添加剂到质量流螺旋输送机内的进料速率中的至少一种。

10.用于聚合物整理的系统，它包括：

用于在填充循环过程中提供聚合物粉末流入到缓冲料斗内和在倒空循环过程中不提供聚合物粉末流动的至少一种装置；

流体连接缓冲料斗到质量流螺旋输送机内的流动管线，该质量流螺旋输送机包括：

外壳；

至少部分包含在外壳内用以轴向穿过质量流螺旋输送机输送聚合物粉末的至少一个螺旋钻；

在至少一部分外壳内测定聚合物粉末质量的一个或更多个质量测量装置；

测定聚合物粉末从缓冲料斗到质量流螺旋输送机内的质量流量用的至少一个质量测量装置；

测定聚合物粉末穿过质量流螺旋输送机的质量流量用的至少一个质量测量装置；

至少一个的数字控制系统和可编程逻辑控制器，其用于：

在倒空循环过程中，基于聚合物粉末从缓冲料斗到质量流螺旋输送机内所测定的质量流量，调节聚合物粉末到质量流螺旋输送机内的进料速率，螺旋钻的旋转速度，和添加剂到质量流螺旋输送机内的进料速率中的至少一种；和

在填充循环过程中，基于聚合物粉末穿过质量流螺旋输送机所测定的质量流量，调节聚合物粉末到质量流螺旋输送机内的进料速率，螺旋钻的旋转速度，和添加剂到质量流螺旋输送机内的进料速率中的至少一种。

Images