CN104732053A - 聚合烯类的融熔指数获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚合烯类的融熔指数获取方法。首先，依据m个历史操作数据组与m个融熔指数化验数据组，建立m个融熔指数预估模型组，其中m个融熔指数化验数据组是n个已知聚合烯类品别的化验数据，n小于或等于m，且n为大于1的正整数。然后，取得生产中聚合烯类在线上的操作数据，判断生产中聚合烯类是否处于转品别阶段。若生产中聚合烯类处于稳定生产状态，依据m个融熔指数预估模型组，获取生产中聚合烯类在稳定生产状态的融熔指数。若生产中聚合烯类处于转品别阶段，依据m个融熔指数预估模型组、m组历史操作数据组与线上操作数据，获取生产中聚合烯类在转品别阶段的融熔指数。

Description

聚合烯类的融熔指数获取方法

技术领域

本发明是有关于一种聚合烯类的融熔指数获取方法，且特别是有关于一种聚合烯类于转品别阶段的融熔指数获取方法。

背景技术

以聚合烯类颗粒制成的产品相当多，例如是塑料管、塑料袋、塑料桶、塑料瓶、塑料置物架等不胜枚举。各种烯类颗粒品别的抗拉强度、熔点、密度等特性都需要不同，以应付各种不同用途的后制产品。然而，在聚合烯类颗粒的生产线上，生产品别在转换阶段的质量是不稳定的，实务上会尽量减少转品别阶段所产生的不合格品数量。因此，如何预估转品别阶段是否结束及生产中聚合烯类于转品别阶段的特性是本技术领域业者努力目标之一。

发明内容

本发明是有关于一种聚合烯类的融熔指数获取方法，可获取生产中聚合烯类在转品别阶段的特性。

根据本发明的一实施例，提出一种聚合烯类的融熔指数获取方法。融熔指数获取方法包括以下步骤。依据m个历史操作数据组与m个融熔指数化验数据组，建立m个融熔指数预估模型组，其中m个融熔指数化验数据组是n个已知聚合烯类品别的化验数据，n小于或等于m，且n与m为大于1的正整数；取得生产中聚合烯类的线上操作数据；判断生产中聚合烯类是否处于转品别阶段；若生产中聚合烯类处于稳定生产状态，依据m个融熔指数预估模型组，获取生产中聚合烯类在稳定生产状态的融熔指数；若生产中聚合烯类处于转品别阶段，依据m个融熔指数预估模型组、m组历史操作数据组与线上操作数据，获取生产中聚合烯类在转品别阶段的融熔指数。

为了对本发明的上述及其他方面有更好的了解，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示依照本发明一实施例的生产系统的示意图。

图2绘示依照本发明一实施例的获取聚合烯类在转品别阶段的熔融指数的流程图。

图3绘示依照本发明实施例的指标圆柱的示意图。

图4绘示本发明实施例的转品别预估模型的示意图。

图5绘示本实施例的生产中聚合烯类生产工艺的线上操作数据投影于指针圆柱的示意图。

图6绘示本实施例的多个品别隶属指标的比较图。

图7绘示本实施例的线上操作数据投影于转品别模型的示意图。

图8绘示本发明另一实施例的多个品别隶属指标的比较图。

图9绘示本发明另一实施例的多个品别隶属指标的比较图。

图10绘示本发明另一实施例的品别隶属指针随时间变化的曲线图。

【符号说明】

100：生产系统；

110：分布式控制系统；

120：反应桶槽；

130：分析单元；

B：融熔指数预估模型组；

C：指标圆柱；

D：指标椭圆形；

P’：生产中聚合烯类；

P(g|x)：权重指数；

H、H_C：高度；

I、I’、I’’：品别隶属指标；

T、Tc：半径；

X’、X′₁、X′₂：线上操作数据；

X′_b、X_1b、X_2b：投影点；

X_q：历史操作数据组；

X_pq：历史操作数据；

X：操作参数；

Y：融熔指数化验数据组；

Y′_t、Y′_t：熔融指数；

y_q：融熔指数化验数据。

具体实施方式

图1绘示依照本发明一实施例的生产系统的示意图。生产系统100包括分布式控制系统(distributed computer system，DCS)110、至少一反应桶槽120及分析单元130。生产系统100可使用反应桶槽120生产多种不同聚合烯类品别，其中聚合烯类例如是聚乙烯或聚丙烯，但并不以此为限。分布式控制系统110可取得反应桶槽120内生产工艺的实时线上操作数据，并存储实时线上操作数据。实时线上操作数据例如是流量、温度、压力、时间或其它任何有关生产的控制参数。

图2绘示依照本发明一实施例的获取聚合烯类在转品别阶段的熔融指数(melt index，MI)的流程图。

步骤S110中，如下式(1)，分析单元130从分布式控制系统110所存储的历史操作数据中，取得m个历史操作数据组Xq。本实施例的各历史操作数据组Xq是由k笔历史操作数据Xpq所组成，如下式(1)。

$X_q=\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{X}_{p1}\\ X_{p2}\\ \·\\ \·\\ X_{\mathrm{pq}}\\ \·\\ \·\\ X_{\mathrm{pk}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{[x_1{x}_2...x_p...x_j]}_1\\ [x_1{x}_2...x_p...x_j{]}_2\\ \·\\ \·\\ [x_1{x}_2...x_p...x_j{]}_q\\ \·\\ \·\\ [x_1{x}_2...x_p...x_j{]}_k\end{array}\right].......................\left(1\right)\end{array}$

m个历史操作数据组Xq是n个已知聚合烯类品别的历史操作数据组，其中k、m及n都为大于1的正整数，且m≥n。就本实施例而言，反应桶槽120的数量是单个，由于每个反应桶槽120有一个历史操作数据组Xq，故已知聚合烯类品别的品别数与历史操作数据组Xq的组数相同，即m=n。另一实施例中，若反应桶槽120的数量是h个，其中h等于或大于2的正整数，每个已知聚合烯类品别经过h个反应桶槽120后在最后一个反应桶槽120形成最终颗粒产品。由于每个反应桶槽120有一个历史操作数据组Xq，因此每个已知聚合烯类品别会有h个历史操作数据组Xq，即，n个已知聚合烯类品别共有n×h个历史操作数据组Xq。

此外，分析单元130可以是软件、韧体或以半导体工艺形成的硬件模块。只要是可完成本发明实施例流程的集成电路、芯片、控制器、处理器及／或电路模块等，都可作为本发明实施例的分析单元130。

各笔历史操作数据Xpq包含反应桶槽120内在不同时间点的操作参数x。式(1)中，各笔历史操作数据Xpq包含j个操作参数x，其中j个操作参数x是不同的操作参数，j为大于1的正整数。在本实施例中，聚合烯类是以聚乙烯为例，操作参数x例如是氢气流量、烯类气体流量、氢气与烯类气体的比例、催化剂种类、催化剂流量、反应桶槽120内的反应温度、丁烯流量、反应完成的黏稠状聚合物于反应桶槽120内的液位与未反应的气体(氢气与烯类气体)的抽出流量中至少一些。在选用聚合烯类为聚乙烯的另一实施例中，操作参数x可只选用氢气流量、烯类气体流量、氢气与烯类气体的比例、催化剂种类与未反应的气体的抽出流量，只选用此些操作参数足以可完成本发明实施例的转品别阶段的熔融指数获取方法。

步骤S112中，可通过实验室化验，取得m个融熔指数化验数据组Y，其中各融熔指数化验数据组Y如下式(2)所示。

$Y=\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ \·\\ \·\\ \·y_q\\ \·\\ \·\\ y_k\·\end{array}\right].......................\left(2\right)$

式(2)中，各融熔指数化验数据组Y包含k笔融熔指数化验数据yq。对于同一已知聚合烯类品别于同一反应桶槽120的融熔指数化验数据组Y与历史操作数据组Xq而言，由于第q笔融熔指数化验数据yq与第q笔历史操作数据Xpq对应反应桶槽120内相同时间点的烯类生产状况，因此二者(yq与Xpq)具有共同的对应关系。

步骤S114中，分析单元130使用偏最小二乘法(Partial Least Squares，PLS)，依据m个融熔指数化验数据组Y及m个历史操作数据组Xq，建立m个融熔指数预估模型组B，其中各融熔指数预估模型组B可利用下式(3)计算求得。另一实施例中，也可采用多项式偏最小二乘法(Polynomial-PLS)或模糊最小二乘法(Fuzzy-PLS)计算各融熔指数预估模型组B。

$B=\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{b}_1\\ b_2\\ \·\\ \·\\ b_q\\ \·\\ \·\\ b_j\end{array}\right]={\left[\begin{array}{c}{[x_1{x}_2...x_p...x_j]}_1\\ [x_1{x}_2...x_p...x_j{]}_2\\ \·\\ \·\\ [x_1{x}_2...x_p...x_j{]}_q\\ \·\\ \·\\ [x_1{x}_2...x_p...x_j{]}_k\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ \·\\ \·\\ \·y_q\\ \·\\ \·\\ y_k\·\end{array}\right]\end{array}.......................\left(3\right)$

步骤S116中，请同时参考图3，其绘示依照本发明实施例的指标圆柱的示意图。分析单元130建立各历史操作数据组Xq的指针圆柱C。各指针圆柱C的区域涵盖了对应的历史操作数据组Xq中大部分的历史操作数据Xpq，具体来说，同一个历史操作数据组Xq中至少90％以上的历史操作数据Xpq落于其指针圆柱C的区域内。为了不让附图过于复杂，图3的坐标系是以j个操作参数的其中三个(即x1、x2及x3)所建立的坐标系为例说明。

步骤S118中，分析单元130建立转品别预估模型。详细来说，请同时参照图4，其绘示本发明实施例的转品别预估模型的示意图。建立各历史操作数据组Xq的指针椭圆形D。各指针椭圆形D的区域涵盖了对应的历史操作数据组Xq中大部分的历史操作数据Xpq，具体而言，同一个历史操作数据组Xq中至少90％以上的历史操作数据Xpq都落于其指针椭圆形D的区域内。为了不让附图过于复杂，图4仅绘示的坐标系是以j个操作参数的其中三个(即x1、x2及x3)所建立的坐标系为例说明，而指标椭圆形D的数量仅绘示2个。

在指标圆柱C与指标椭圆形D建立完成后，即可使用以下步骤获取生产线上生产中聚合烯类P’是否处于转品别阶段及其融熔指数。

步骤S120中，分析单元130从生产线取得生产中聚合烯类P’的线上操作数据X’。

然后，判断生产中聚合烯类P’是否处于一转品别阶段。以下进一步举例说明判断方法。

步骤S122中，请同时参照图5，其绘示本实施例的生产中聚合烯类生产工艺的线上操作数据投影于指针圆柱的示意图。可使用例如是Hotelling’s T2方法，如下式(5-1)，首先决定线上操作数据X’(如X′₁、X′₂)投影于各指标圆柱C的底面的投影点X′_b(如X′_1b、X′_2b)，接着计算各投影点X′_b(如X′_1b、X′_2b)与对应的指标圆柱C的圆心的距离，以计算线上操作数据X’(如X′₁、X′₂)于各指标圆柱C的品别隶属指标I(比值)。式(5-1)中，T表示线上操作数据X’(如X′₁、X′₂)投影于指标圆柱C的底面(或其底面的延伸面)的投影点Xb(如X′_1b、X′_2b)与指标圆柱C的圆心的距离，而Tc表示指标圆柱C的半径，品别隶属指标I为对应的指标圆柱C的半径的平方与对应的距离的平方的一比值。

I=T_c ²／T²......................................(5-1)

接着，判断品别隶属指标是否都小于1。如图5所示，线上操作数据X’(如X′₁、X′₂)投影于指标圆柱C的底面的投影点X′_b(如X′_1b、X′_2b)会发生二种情况。以线上操作数据X′₁说明第一种情况，当线上操作数据X′₁投影于指标圆柱C的底面的投影点X′_1b落于指针圆柱C的底面区域内时，品别隶属指标I大于1，表示生产中聚合烯类P’属于此指标圆柱C对应的已知聚合烯类品别。以线上操作数据X′₂说明第二种情况，当线上操作数据X′₂投影于指标圆柱C的底面的投影点X′_2b落于指针圆柱C的底面区域外时，品别隶属指标I小于1，表示生产中聚合烯类P’非属于此指标圆柱C对应的已知聚合烯类品别、处于转品别阶段或处于不稳定工艺状态。

另一实施例中，可采用例如是残差空间距离指标(SPE)方法，如下式(5-2)，首先决定线上操作数据X’(如X′₁、X′₂)投影于各指标圆柱C的底面的投影点X′_b(如X′_1b、X′_2b)，接着计算各投影点X′_b(如X′_1b、X′_2b)与线上操作数据X’(如X′₁、X′₂)的距离，以计算品别隶属指标I。式(5-2)中，H表示线上操作数据X’投影于指针圆柱C的底面的投影点X′_b与线上操作数据X’的距离，而Hc表示指标圆柱C的高度，品别隶属指标I为对应的指标圆柱C的高度的平方与对应的距离的平方的一比值。当线上操作数据X’愈接近指针圆柱C的底面区域时，依据式(5-2)所计算的品别隶属指标I的值愈大。当依据式(5-2)所计算的品别隶属指标I大于1，表示生产中聚合烯类P’属于此指标圆柱C对应的已知聚合烯类品别；当依据式(5-2)所计算的品别隶属指标I小于1，表示生产中聚合烯类P’非属于此指标圆柱C对应的已知聚合烯类品别、处于转品别阶段或处于不稳定工艺状态。

I=H_c ²／H²..............................................(5-2)

然后，步骤S124中，请同时参照图6，其绘示本实施例的多个品别隶属指标的比较图。判断线上操作数据X’于各指针圆柱C的品别隶属指标I是否都小于1；若是(如图6所示)，则表示生产中聚合烯类P’可能处于转品别阶段，因此进入步骤S126；若否，表示生产中聚合烯类P’非处于转品别阶段，其处于稳定品别生产状态，因此进入步骤S128。图6的品别隶属指标I可以是依据式(5-1)与式(5-2)的一个所计算的品别隶属指标，或者，也可二者都计算，以增加判断准确性。

步骤S126中，请同时参照图7，其绘示本实施例的线上操作数据投影于转品别模型的示意图。可使用贝氏推论，如下式(6)，获取生产中聚合烯类P’于转品别阶段的熔融指数Y″_t。式(6)中，权重指数P(g|x)表示线上操作数据X’与各历史操作数据组Xq的强弱关系，且权重指数P(g|x)反比于线上操作数据X’与历史操作数据组Xq的差距，详细来说，当线上操作数据X’与历史操作数据组Xq的差距愈大，则权重指数P(g|x)的值愈小，即表示线上操作数据X’与该历史操作数据组Xq的关系愈弱；反之则愈强。

$Y_t^{\″}=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{Y}_t^{\′}P\left(g\right|x)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}^{\′}\mathrm{BP}\left(g\right|x)............................\left(6\right)$

式(6)中的Y′_t可由后述的式(8)求得(容后说明)，而式(6)中的权重指数P(g|x)可由下式(7)计算得知，其中ng表示第g个历史操作数据组Xq的历史操作数据Xpq的笔数，I_g是第g个的品别隶属指针，e是指数函数。

$P\left(g\right|x)=\frac{n_g{e}^{(-1/I_g)}}{\underset{g}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{n}_g{e}^{(-1/I_g)}}...........................\left(7\right)$

步骤S128中，请同时参照图8，其绘示本发明另一实施例的多个品别隶属指标的比较图。本实施例中，其中一个品别隶属指标I’的值大于1，表示生产中聚合烯类P’属于此品别隶属指标I’所对应的聚合烯类品别，是处于稳定生产状态，则判断生产中聚合烯类P’处于稳定生产状态。因此，可采用下式(8)计算生产中聚合烯类P’的熔融指数Y′_t。式(8)中，融熔指数预估模型组B是依据m个融熔指数预估模型组B中对应品别隶属指标I’(或说是指标圆柱C’)的模型，其可由上式(3)求得。

$Y_t^{\′}=\begin{array}{c}{X}^{\′}B=[{x^{\′}}_1{{x^{\′}}_2}^{}...{x^{\′}}_q...{x^{\′}}_j]\left[\begin{array}{c}{b}_1\\ b_2\\ \·\\ \·\\ b_q\\ \·\\ \·\\ b_j\end{array}\right].............\end{array}.\left(8\right)$

图9绘示本发明另一实施例的多个品别隶属指标的比较图。本实施例中，二个以上的品别隶属指标I的值大于1，生产中聚合烯类P’有很大的可能是属于最大的品别隶属指标I”所对应的聚合烯类品别，若是如此，则判断生产中聚合烯类P’属于最大的对应品别的稳定生产状态，可采用上式(8)计算生产中聚合烯类P’的熔融指数Y′_t；或者，若二个以上的品别隶属指标I的值大于1，也有可能是生产中聚合烯类P’处于此些品别隶属指标I(值大于1)所对应的数个聚合烯类品别之间的转品别阶段，若是如此，可采用上式(6)及(7)计算生产中聚合烯类P’转品别阶段的熔融指数Y″_t。

图10绘示本发明另一实施例的品别隶属指针随时间变化的曲线图。通过观察品别隶属指标随时间的变化趋势，可确定生产中聚合烯类P’是否属于其值大于1的品别隶属指标I所对应的聚合烯类品别。当同时有二个以上的品别隶属指标I的值大于1时，可通过此方式来进一步判断确认所属的聚合烯类品别。举例来说，首先，随着时间的进行，持续计算品别隶属指标I”；然后，判断品别隶属指标I”是否持续增加；依据呈上升趋势的单一品别隶属指标I”，判断生产中聚合烯类属于对应的聚合烯类品别的稳定生产状态。详细来说，若品别隶属指标I”呈上升趋势，表示生产中聚合烯类P’属于此品别隶属指标I”所对应的聚合烯类品别；若品别隶属指标I”呈下降趋势，表示生产中聚合烯类P’非属于此品别隶属指标I”所对应的聚合烯类品别，可选择另一个其值大于1的品别隶属指针I’作为观察对象。通过此观察方法，可预估生产中聚合烯类P’的转品别阶段的结束时点。

综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更改与修饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (14)

1.一种聚合烯类的融熔指数获取方法，其特征在于，包括：

依据m个历史操作数据组与m个融熔指数化验数据组，建立m个融熔指数预估模型组，其中m个融熔指数化验数据组是n个已知聚合烯类品别的化验数据，n小于或等于m，且n与m为大于1的正整数；

取得一生产中聚合烯类的一线上操作数据；

判断该生产中聚合烯类是否处于转品别阶段；

若该生产中聚合烯类处于稳定生产状态，依据该m个融熔指数预估模型组，获取该生产中聚合烯类在稳定生产状态的融熔指数；以及

若该生产中聚合烯类处于转品别阶段，依据该m个融熔指数预估模型组、该m组历史操作数据组与该线上操作数据，获取该生产中聚合烯类在转品别阶段的融熔指数。

2.根据权利要求1所述的融熔指数获取方法，其中在依据该m历史操作数据组与该m个融熔指数化验数据组决定该m个融熔指数预估模型组的步骤之前，还包括：

取得各该m个历史操作数据组的k笔历史操作数据，其中各该k笔历史操作数据包含j个操作参数，且k及j是大于1的正整数；

取得各该m个融熔指数化验数据组的k笔融熔指数化验数据；以及

依据该m个历史操作数据组的该k笔融熔指数化验数据与该m个融熔指数化验数据组的该k笔历史操作数据，建立该m个融熔指数预估模型组。

3.根据权利要求2所述的融熔指数获取方法，其中建立该m个融熔指数预估模型组是使用偏最小二乘法、多项式偏最小二乘法或模糊最小二乘法计算。

4.根据权利要求2所述的融熔指数获取方法，其特征在于，还包括：

建立各该m个历史操作数据组的一指针圆柱，其中该指标圆柱涵盖对应的该历史操作数据组中至少90％以上的该k笔历史操作数据。

5.根据权利要求4所述的融熔指数获取方法，其中在判断该生产中聚合烯类是否处于转品别阶段的步骤包括：

决定该线上操作数据投影于各该指针圆柱的底面的一投影点；

计算各该投影点与对应的该指标圆柱的圆心的一距离；以及

计算多个品别隶属指标，其中各该品别隶属指标是对应的该指标圆柱的一半径的平方与对应的该距离的平方的一比值；

判断该些品别隶属指标是否都小于1；以及

若该些品别隶属指标都小于1，判断该生产中聚合烯类处于转品别阶段。

6.根据权利要求4所述的融熔指数获取方法，其中在判断该生产中聚合烯类是否处于转品别阶段的步骤包括：

决定该线上操作数据投影于各该指针圆柱的底面的一投影点；

计算各该投影点与对应的该线上操作数据的一距离；以及

计算多个品别隶属指标，其中各该品别隶属指标是对应的该指标圆柱的一高度的平方与对应的该距离的平方的一比值；

判断该些品别隶属指标是否都小于1；以及

若该些品别隶属指标都小于1，判断该生产中聚合烯类处于转品别阶段。

7.根据权利要求5或6所述的融熔指数获取方法，其特征在于，还包括：

若该些品别隶属指标的一个大于1，则判断该生产中聚合烯类处于稳定生产状态。

8.根据权利要求5或6所述的融熔指数获取方法，其特征在于，还包括：

若有两个以上的该些品别隶属指标大于1，依据大于1的该些品别隶属指标的最大者所对应的一聚合烯类品别，判断该生产中聚合烯类属于该聚合烯类品别的稳定生产状态。

9.根据权利要求5或6所述的融熔指数获取方法，其特征在于，还包括：

若有两个以上的该些品别隶属指标大于1，持续计算该些品别隶属指标，判断该些品别隶属指标是否呈上升趋势；以及

依据呈上升趋势的该品别隶属指标，判断该生产中聚合烯类属于对应的一聚合烯类品别的稳定生产状态。

10.根据权利要求5或6所述的融熔指数获取方法，其特征在于，还包括：

依据该线上操作数据与各该历史操作数据组的强弱关系，获取该生产中聚合烯类于转品别阶段的融熔指数。

11.根据权利要求10所述的融熔指数获取方法，其中依据该线上操作数据与各该历史操作数据组的强弱关系获取该生产中聚合烯类于转品别阶段的融熔指数的步骤是以贝氏推论完成。

12.根据权利要求1所述的融熔指数获取方法，其中该生产中聚合烯类为聚乙烯或聚丙烯。

13.根据权利要求1所述的融熔指数获取方法，其中该生产中聚合烯类为聚乙烯，且该历史操作数据中的操作参数包括氢气流量、烯类气体流量、氢气与烯类的比例、催化剂种类、催化剂流量、一反应桶槽内的反应温度、丁烯流量、反应完成的黏稠状聚合物于该反应桶槽内的液位与未反应的气体的抽出流量中至少一些。

14.根据权利要求1所述的融熔指数获取方法，其中该生产中聚合烯类为聚乙烯，且该历史操作数据的操作参数包括氢气流量、烯类气体流量、氢气与烯类的比例、催化剂种类与未反应的气体的抽出流量。