CN104271224B - 多添加剂输送系统 - Google Patents

Abstract

一种用于将例如催化剂、助催化剂、净化剂的添加剂和/或其它反应剂或产品改性剂输送至诸如反应容器的反应或混合部位的设备和方法，提供多添加剂输送以及添加剂选择、流动和流动速率的定制以及若需要混合添加剂的能力，且无生产线中断。本发明包括至少两个添加剂源和优选自动化的过程控制装置，该至少两个添加剂源利用导管可拆卸地连接至反应或混合部位，该过程控制装置能够启动、终止和确定来自添加剂源的流动的速率。

Description

多添加剂输送系统

相关申请的引用

本申请要求享有2012年5月10日提交的美国临时专利申请No.61/645,415的权益。

技术领域

本发明涉及用于将添加剂输送至反应材料的方法和装置。更具体地，本发明涉及用于使得其中能够以迅速、容易且以定制化的形式换用和/或组合反应改性添加剂的操作成为可能的方法和装置。

背景技术

在如今的许多商业化生产设备中，添加剂进给系统永久地硬管连接至诸如反应容器的混合和/或反应部位。这使得选定的添加剂或添加剂的混合物在操作周期内期望的时间被供给至该部位以最终产生期望的产品。在非限制性例子中，这样的产品以可以包括诸如聚乙烯、聚亚氨酯、和聚丙烯的聚合产品；非聚合产品等。在这些和在类似应用中，诸如例如催化剂、助催化剂、清除剂、其它反应添加剂或产品改性剂或其组合的单种添加剂通常被卸载到存储罐中，按批量组合到更小的“日用”或“运行”槽，然后对各运行槽中的材料进行计量并且将其供给至计量泵，然后将材料从计量泵与反应材料一起引入到反应器或添加到后反应器部位用于产品改性。

很遗憾，上文描述的布置具有某些缺点。一个缺点是，当添加剂已经耗尽时，为了补充运行槽，通常必须停止生产。

另一个缺点是，为了生产不同的产品，切换到不同的添加剂是较难的。还有，就是因为整个生产作业必须首先关断，所以必须以某种方式冲洗输入管线以防止交叉污染，并且因此必须重新开始生产(有或没有不同的反应材料)。在某些情况下，可能需要浪费大量的添加剂槽，其中仅小量需要用于生产运行。可替代地，可能需要整个新生产管线，这是非常昂贵的。

第三个缺点是，定制化或进行实验以定制各种添加剂也是困难的或不可能的。这包括关于其类型、类型组合、和/或其浓度的定制。具体地，难以在“不停歇”(即，在操作期间)中定制这些，意味着不能总体上关断生产线以及安装一些类型的临时管件。

鉴于以上情况，会期望能够减小或排除上文所提及的一些或全部缺点。

发明内容

在一个方面中，本发明提供了一种用于将添加剂输送至反应或混合部位的设备，该设备包括：(a)至少一个反应或混合部位，在其中具有进入装置，所述进入装置经至少一个导管可拆卸地连接至(b)；(b)至少一个添加剂源，所述至少一种添加剂流包括至少一种添加剂，所述至少一个添加剂源直接或间接连接至(c)并且受到(c)的控制，(c)过程控制装置，所述过程控制装置能够控制所述至少一种添加剂从所述至少一个添加剂源到所述进入装置的流动，其中，所述控制流动包括所述至少一种添加剂的流动的启动、停止、和速率。

在一个实施例中，该设备进一步包括：(d)至少第二添加剂源，所述至少第二添加剂源包括至少第二添加剂，所述至少第二添加剂源经至少一个导管可拆卸地连接至所述进入装置，规定所述至少一个添加剂源和所述至少第二添加剂源不同时可拆卸地连接至所述进入装置；所述至少第二添加剂源直接或间接连接至所述过程控制装置并且受到所述过程控制装置的控制，同时可拆卸地连接至所述进入装置，并且进一步规定所述至少一种添加剂和所述至少第二添加剂是相同或不同的。

在另一个方面中，本发明提供了一种用于将添加剂输送至反应或混合部位的方法，所述方法包括：在使得所述至少一种添加剂在预先选定的时间、持续预先选定的持续时间、且在预定选定的速率下被输送的条件下，促使至少一种添加剂经至少一个导管流动到反应或混合部位并且经过进入装置到反应或混合部位，其中，所述进入装置经所述至少一个导管可拆卸地连接至所述反应或混合部位，并且其中，所述至少一种添加剂流自至少一个添加剂源，所述至少一个添加剂源也直接或间接连接至过程控制装置并且受到所述过程控制装置的控制，所述过程控制装置促使并且控制所述至少一种添加剂从所述至少一个添加剂源经所述至少一个导管流向所述进入装置并流向所述反应或混合部位，其中，控制流动包括流动的启动、停止和速率。

在一个实施例中，该方法进一步包括：促进至少第二添加剂经所述至少一个导管并且通过所述进入装置流入到反应或混合部位，其中，所述至少第二添加剂流自至少第二添加剂源，所述至少第二添加剂源也直接或间接连接至过程控制装置并且受到所述过程控制装置的控制，所述过程控制装置促使并且控制所述至少第二添加剂从至少第二添加剂源的流动，所述至少第二添加剂源经至少一个导管可拆卸地连接至所述进入装置，规定所述至少一个添加剂源和所述至少第二添加剂源不同时可拆卸地连接至所述进入装置；所述至少第二添加剂源直接或间接连接至所述过程控制装置并且受到所述过程控制装置的控制，同时可拆卸地连接至所述进入装置，并且进一步的条件是所述至少一种添加剂和所述至少第二添加剂是相同或不同的。

附图说明

图1为本发明设备的一个实施例的示意图，示出用于从至少两个添加剂源或其组合引入至少一种添加剂到反应部位的多个输送装置。

具体实施方式

一般而言，本发明为多添加剂输送系统，提供比先前硬管连接系统重要的优点，所述先前硬管连接系统设计成使得能够将单种添加剂(例如，催化剂、助催化剂、清除剂、或其它反应添加剂或产品改性添加剂)输送到反应或混合部位。在非限制性实施例中，这样的反应或混合部位可以是聚合作用或其它类型的容器。具体地，本发明使得能够将一种或多添加剂直接简单地输送到容器，无需中间延长时间的添加剂存储和/或混合槽。期望这种输送的自动的以使得能够同时控制可能的几个组分(例如，催化剂、助催化剂、清除剂)的流动速率，使得能够实现从一种添加剂或添加剂家族到另一种添加剂或添加剂家族的更快且更有效的转变。因为还使用相同的自动化装置来控制线路冲洗的能力，因此还可以固有地使得这样的转变更安全。此外，可以向系统容易地添加稀释剂(溶剂)以改善一种或多添加剂的溶解以及改善流控制；添加剂类型可以是“不停歇摆动”(没有关断操作)；并且空的添加剂容器同样地在无关断的情况下被补充。在下文中将进一步描述这些优点及其成就的装置和方法。

本发明为包括许多潜在实施例的设备与基本上基于得以利用本发明设备的能力的方法的组合。因此，相对于术语而言，定义将应用于两个发明方面。

两个发明方面的第一公共术语为“催化剂”。如本文中所使用的“催化剂”是指为了进行给定的反应(例如，聚合反应或其它类型的反应，除单聚体或共聚用单体之外)所需的任意化学物类。因此，催化剂可以包括传统催化剂以及转换添加剂，例如，链转移剂。非限制性例子可以包括茂金属，诸如传统Ziegler-Natta型催化剂的其它聚合作用催化剂、限制几何构型和其它过渡金属复合物及其组合等。

如本文中所使用的“助催化剂”是指能够激活与其一起使用的催化剂但是不单独提供充分的催化活性以在特定应用中希望单独使用的任意化学物类。非限制性例子可以包括铝氧烷，也被称为烷基铝氧烷；硼基化合物，诸如三全氟芳基和多卤化杂硼烷；和电离助催化剂，其包含与电离化合物的阴离子相关联但不与电离化合物的阴离子配位或仅松散配位的活性质子或其它阳离子。参见例如欧洲公开文献EP-A-570982、EP-A-520732、EP-A-495375、EP-A-500944、EP-A-277003和EP-A-277004以及美国专利：5,153,157、5,198,401、5,066,741、5,206,197、5,241,025、5,384,299和5,502,124。在非限制实施例中还包括助催化剂，该助催化剂包括非配位阴离子，一般被称为扩张阴离子，诸如在美国专利6,395,671中进一步公开的。其中包括咪唑阴离子、取代的咪唑阴离子、咪唑啉阴离子、取代的咪唑啉阴离子、苯并咪唑阴离子、或取代的苯并咪唑化物阴离子。上述物质的组合等也被理解为在术语“助催化剂”内。

本文中所使用的“净化剂”是指添加到反应或混合物以清除被视为杂质或污染物的物类或使所述物类失活的任意化学物类。非限制性例子可以包括：路易斯酸，如三烷基铝化合物，二烷基锌化合物，以及二烷基烷醇铝(dialkylaluminumalkoxides)；路易斯碱，诸如有机醚、聚醚、胺、和聚胺化合物；羟基羧酸金属盐及其组合等。

本文中所使用的“添加剂”笼统地指催化剂、助催化剂、和/或净化剂以及可能被包括在反应中以改变反应或被添加到反应产物中以便改变产品再加工形式的任意其它成分。术语可以是单数或复数，取决于其在上下文中的使用。非限制性例子可以包括：链穿梭剂，如二乙基锌；脂肪酸的金属盐，如铝和钙硬脂酸盐；抗静电剂，如脂肪胺；增塑剂；填料；颜料、染料和着色剂；阻燃剂；加工助剂、热增强材料；紫外光稳定剂；关于其他性质的稳定剂及其组合等。

本文中所使用的“反应或混合部位”是指产品反应化学作用开始的位置，即，起始反应物材料在反应部位处首先相互相接触的位置，或第一反应的产品经历任意形成后改性的位置，无论在单个生产线中涉及的总改性以及潜在总反应或混合部位的数量如何。因此，该术语意图避免化学反应与物理相互作用之间的区别，并且因此一般是指添加剂影响改性使得在给定的生产线中出自于该部位的物质不同于进入该部位的物质的任意位置。这样的位置常常为一些类型的反应容器，但是可替代地可以是搅拌槽反应器、混合头、反应注射器装置、喷涂装置、混合槽等。该(这些)添加剂经“进入装置”进入反应或混合部位。这样的进入装置简单地为任意开口，通过该开口可以将添加剂(通常但不一定在载体溶剂中)引入到反应或混合部位中。

下一个公共术语为“添加剂源”。在非限制性且可互换实施例中，这样的源可以按照期望被构造为滤罐、缸、ISO容器、或其它适合于被预填充或预装载添加剂的有或无载体溶剂的容器，并且按照期望可以以确保对添加剂和周围环境都进行适当保护的方式封闭。因为“至少两个添加剂源”进一步“经导管可拆卸地连接”到反应或混合部位的进入装置，所以期望的是，在沿着生产线的在每种添加剂源和进入装置之间的那部分或其任一端到给定的反应或混合部位的某些点处(例如，流动管线，包括任意中间阀、存储槽、过程控制输入位置、泵、仪表、其组合等)，存在这样的拆卸装置。说到“可拆卸地连接”，其意思是，添加剂源与进入装置之间的流动能够被隔断，并且添加剂源能够被从作为一个过程的反应活动有效地移除。期望的是，这种隔断能力还应包括一种装置维持内部大气，与添加剂相接触，使得在连接或从添加剂管线和诸如添加剂日用槽的任意存储装置(若适用)拆卸过程期间，添加剂的质量/特性不会不合期望地受损。因此，在某些实施例中，这样的可拆卸连接可按照期望包括一些类型的阀，使得流动能够在添加剂源的实际分离之前或与添加剂源的实际分离同时关断，使用或不使用在添加剂源与进入装置之间的全部或任意部分的导管。牢固地附接或再附接添加剂源的一些装置，例如，优选地对于手动操作简单且方便的一些类型的锁定机构，也是期望的。本领域技术人员将能够容易地想象这样的机构的适当的实施例，但是仅为了说明目的，可从Parker Corporation获得商标名SNAP-TITE71系列的可拆卸连接器；可从Hindustan Engineers获得快速释放联结器；并且其中可从Dunham Rubber&Belting Corporation获得许多种类的凸轮和凹槽型联结器可以被视为有用的。

本发明的重要特征在于，至少两个添加剂源也直接或间接地连接至“过程控制装置”。说到“过程控制装置”，其意思是(没有限制)，预先选择或以其它方式控制至少两个添加剂源的流动的停止和开始以及还有流动速率的任意类型的自动化装置。如本文中所使用的，术语“自动化”总体上指的是涉及为了减少在生产过程中对人的工作的需要而使用控制系统和信息技术。本文中所使用的这样的自动化可以是简单手动控制的电信号(构成直接控制)，或在优选实施例中经计算机化的可编程指令，这些指令操作或协调诸如阀、压力调节器、泵等的任意必需的流动控制装置(在优选实施例中包括接收来自流动控制装置的输入)(构成间接控制)。在特别优选的实施例中，过程控制装置还可以包括从每个添加剂源接收关于所使用的和/或其中剩余的添加剂的量的信息的能力，以便使得当添加剂耗尽或几乎耗尽时人工操作者能够实现添加剂补充操作，或自动地停止从那个添加剂源流出和/或在那时自动切换到另一个或多个添加剂源。

这种创造性的设备具有为生产线提供高度期望的灵活性水平的能力，涉及到哪种添加剂切换、组合物及其变化、浓度变化等是所期望的，以便能够实现快速且方便的产品改变、添加剂试验或同时实现快速且方便的产品改变和添加剂试验。这些内容可以由此完成，而没有不期望且昂贵的关断时间、困难或不安全的过渡或甚至在一些情况下用于额外生产线的大量资本支出。

总体而言，本发明方法的操作可以被描述为这样的一种操作：在流动开始之后，选定的添加剂从其容器通过导管(例如，金属管)按照期望流入到反应部位(例如，容器)，在某一位置通过拆卸装置和使流动停止或减慢(即，控制)的装置。这两个装置(即，拆卸装置和物理流动阻抗装置)可以一起被构造(例如，与可拆卸锁相连接的阀)，或可以是完全独立的。如果独立，则高度期望的是，当移除添加剂源以便用新的添加剂源补充或以便替换不同的添加剂类型时，使流动完全停止的装置被包括在拆卸装置的两侧上，以防止添加剂材料或反应或混合部位材料溢出。

本文所包括的例子和图1仅仅是为了更好地示出本发明的某些非限制性实施例，而不表示任何对本发明范围的限制。本领域技术人员可以容易地想到落入本文所附权利要求的范围内的其它实施例。

例子

该例子是指图1。图1为本发明的一个实施例的示意图，示出一次仅输送一种添加剂至反应部位但是在诸如例如一个源耗尽的条件下能够在两个或更多个添加剂源之间方便切换的系统。然而，如上文已经描述的，任何数量的这种系统可以送料进入单个给定的反应器中。

整个添加剂输送系统被指定为附图标记3。在该系统中，溶剂4经溶剂源管线5输送至溶剂槽8，这个过程受到过程控制器控制。然后，该溶剂4送入溶剂管线11(该溶剂4也可能给送至如溶剂添加剂管线11上的箭头所建议的其它添加剂系统)中并且从溶剂管线11送入添加剂管线14中。

基本上与溶剂移动到添加剂管线14且经过添加剂管线14的同时，已经被预装载到(便携式)添加剂供应缸17的期望的添加剂15经来自过程控制器10的适当的信号经过连接添加剂供应缸17和添加剂管线20的第一直通联结器18移动到添加剂管线20中。在联结器18的每一侧上是阀19，这些阀控制到添加剂管线20中的流动的开始、关断和/或速率。连接至溶剂添加剂管线20的还有添加剂高度指示器21(其可以可替代地位于添加剂供应缸17中或与添加剂供应缸17适当地直接或更密切相关联)，该添加剂高度指示器21传输关于添加剂供应缸17中剩余的添加剂的量的信息，以便确保通过过程控制器10对流动的适当关断和/或对添加剂供应缸17的及时更换。然后，添加剂15进入添加剂日用槽23，在该添加剂日用槽23中，添加剂15可以被存储持续不确定的时间段，并且从该添加剂日用槽23移动至添加剂输入管线26。添加剂输入管线26与溶剂管线14邻接，使得添加剂15能够增溶在溶剂4中。例如阀的控制速率装置27定位在添加剂输入管线26上以确定对将添加剂添加到溶剂的适当控制以及因此确保适当的浓度。根据需要，这样的控制速率装置27通过定义进一步控制流的开始和终止。再一次，过程控制器10施加适当的信号以实现液体的适当运动，这可以像期望那样利用适当的泵送装置(未示出)。

然后，添加剂/溶剂组合物沿着溶剂管线14继续流到注射泵29，并且从注射泵29流到反应器输入管线32，最后移动到反应部位本身(未示出)。(在替代实施例中，这可以是混合部位。)

附图标记35、38、和41指示相当于由添加剂输入管线26表示的正好三个潜在连接位置，用于使其它添加剂进入溶剂管线14。理论上，这样的附加添加剂的数量不受限制。应当理解的是，至少第二添加剂供应缸(未示出)为多添加剂输送系统3的一部分，并且当例如第一添加剂供应缸17已经被排空时，至少第二添加剂供应缸可以例如在联结器18处被联结，或在另一个实施例中，至少第二添加剂供应缸可以在位置35、38或41中的至少一个处被联结，第二添加剂输送链复制由17、18、19、20、21、23、和26共同表示的输送链。这样的第二添加剂输送链可以具有其自身的过程控制装置，或也可以与过程控制装置10相连接。在这样的另一个实施例中，第二添加剂输送链可以被用来将相同或不同的添加剂经该复制的添加剂输送链引入到反应器。在本文中还构想了混合添加剂输送链，诸如其中多个添加剂供应缸17连接至单个添加剂日用槽23，或相反地，单个添加剂供应缸17连接至多个添加剂日用槽23。对这种灵活性的期望对于本领域的技术人员而言会是明显的。

该图包括表示过程控制装置10可以有效地施加流动控制的潜在控制点的虚线。这些包括但实际上并不一定限制于：虚线45，其可以接收关于进出添加剂供应缸17中的添加剂15的流动的输入和/或控制进出添加剂供应缸17中添加剂15的流动；虚线46，其可以接收关于添加剂管线20中的流动的输入和/或控制所述流动；虚线51，其可以接收关于添加剂日用槽23中的流动的输入和/或控制所述流动；虚线54，其可以接收关于添加剂输入管线26中的流动的输入和/或控制所述流动；虚线57，其可以接收关于溶剂槽8中的流动的输入和/或控制所述流动；虚线60，其可以接收关于添加剂管线14中的流动的输入和/或控制所述流动；虚线63，其可以接收关于添加剂输入管线26与添加剂管线14之间的流动的输入和/或控制所述流动；和虚线66，其可以接收关于近似在注射泵29处即在添加剂管线14与反应器输入管线32之间的流动的输入和/或控制所述流动。

Claims (6)

1.一种用于将至少一种添加剂输送至至少一个聚烯烃聚合反应部位或聚烯烃合成部位的设备，包括：

(a)可拆卸地连接至所述至少一个聚烯烃聚合反应部位或聚烯烃合成部位的至少一个进入装置；

(b)至少一个输送部件，输送部件包括第一添加剂源，第一添加剂源经至少一个可拆卸的连接装置间断或连续地串行连接到第二添加剂源，其中第二添加剂源经所述至少一个可拆卸的连接装置连接到所述至少一个进入装置，并且其中，第二添加剂源能够使所述至少一种添加剂经所述至少一个进入装置连续流动进入所述至少一个聚烯烃聚合反应部位或聚烯烃合成部位中；

(c)至少连接于第二添加剂源的过程控制装置，其中，所述过程控制装置控制所述至少一种添加剂从第二添加剂源到所述至少一个进入装置的流动，

其中，控制流动包括所述至少一种添加剂的流动的启动、停止和速率。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，第一添加剂源和第二添加剂源选自由滤罐、ISO容器、缸及其组合组成的组。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述过程控制装置包括自动化装置，所述自动化装置将电信号发送至选自由泵、阀、仪表、导管及其组合组成的组的至少一个装置或从所述至少一个装置接收电信号。

4.一种用于输送至少一种添加剂的方法，所述方法包括：

选择根据权利要求1所述的用于输送所述至少一种添加剂的设备，

在使得所述至少一种添加剂在预先选定的时间、持续预先选定的持续时间、且在预定选定的速率下被连续输送到聚烯烃聚合反应部位或聚烯烃合成部位的条件下，控制所述至少一种添加剂经所述设备向聚烯烃聚合反应部位或聚烯烃合成部位的流动，其中，控制流动包括流动的启动、停止和速率。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括在控制过程中多个所述至少一种添加剂之间的转变。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，转变是多个所述至少一种添加剂之间的不关断流动的不停歇摆动。