CN105359043B - 用于使聚烯烃工艺从一种产物迅速过渡到另一产物的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于从一种聚烯烃产物迅速过渡到另一产物的气相聚烯烃反应器系统。该反应器系统包含稳态控制阀、高流量阀、聚烯烃反应器、流速计、积算仪、在线分析仪和经验模块。在过渡过程中，在线分析仪测量反应组分的初始浓度，经验模块基于测得的初始浓度和所选最终浓度预测所需量，流速计测量流速，积算仪基于测得的流速确定第一料流的流速达到所需量时的积算量并将该积算量输出到经验模块，经验模块将所需量与积算量进行比较并确定过渡终点。还公开了使反应器系统从一种聚烯烃产物迅速过渡到另一产物的方法。

Description

用于使聚烯烃工艺从一种产物迅速过渡到另一产物的系统和 方法
技术领域
本发明涉及在气相聚烯烃反应器中从一种聚烯烃产物迅速过渡到另一 产物以减少在所述过渡过程中产生的不合格材料的系统和方法。
发明背景
在气相聚烯烃反应器上生产一组产物时，从一种聚烯烃产物迅速过渡 到另一产物的控制和能力是重要的。在该转变过程中，必须改变一种或多 种反应物组分(例如氢气、单体、共聚单体、助催化剂和/或催化剂改性剂) 的流速。例如，为了控制和降低聚烯烃产物的分子量，必须提高氢气/单体 比。换言之，聚烯烃反应器内的氢气浓度决定聚烯烃产物的分子量。分子 量是决定聚烯烃产物中的物理性质的关键可度量性质。通过提高聚烯烃反应器内的氢气浓度，降低制成的聚烯烃的分子量。氢气用于终止催化剂上 的聚合反应，并停止聚烯烃链的形成。提高的氢气浓度(即降低的单体浓 度)导致较短的聚烯烃链和较低分子量的聚烯烃产物。
相反，为了控制和提高聚烯烃产物的分子量，必须降低氢气/单体比。 通过提高聚烯烃反应器内的单体浓度，提高制成的聚烯烃的分子量。提高 的单体浓度(即降低的氢气浓度)导致较长的聚烯烃链和较高分子量的聚 烯烃产物。
为了改变聚烯烃产物的其它物理性质，必须改变共聚单体、助催化剂 和/或催化剂改性剂浓度。例如，在抗冲共聚物(ICP)聚丙烯生产中，必 须改变聚烯烃反应器内的乙烯浓度以实现各种ICP等级的具体性质。乙烯 浓度的改变导致制成的聚烯烃产物中的橡胶含量改变。
换言之，各聚烯烃产物具有决定该等级的具体物理性质。如果制成的 聚烯烃没有这些物理性质，其是具有固有低价值的不合格材料。在过渡过 程中，制成的聚烯烃没有起始等级或终末等级的物理性质。在过渡过程中 制成的聚烯烃是低价值的不合格材料。
因此，需要使该过渡期最小化并减少过渡过程中的不合格材料生成的 系统和方法。
发明概述
本发明利用使反应物组分在气相聚烯烃反应器中扩散以通过提高反应 物组分的浓度迅速影响制成的聚烯烃粉末的物理性质的能力。
在一个实施方案中，本发明可以迅速提高气相聚烯烃反应器内的氢气 浓度以降低聚烯烃的分子量。分子量是决定聚烯烃产物中的物理性质的关 键可度量性质。氢气浓度的迅速改变能使分子量更快降低，因此从较高分 子量产物到较低分子量产物的过渡期短得多。加速的过渡降低不合格产量 并因此降低运行成本。
相反，在一个实施方案中，本发明可用于迅速提高气相聚烯烃反应器 内的单体浓度以提高聚烯烃的分子量。单体浓度的迅速改变能使分子量更 快提高，因此从较低分子量产物到较高分子量产物的过渡期更短。
此外，在一个实施方案中，本发明可用于迅速增加气相聚烯烃反应器 内的共聚单体以改变聚烯烃产物中的其它物理性质。例如，在ICP聚丙烯 生产中，可以迅速改变共聚单体(例如乙烯)以改变制成的聚烯烃产物中 的橡胶含量，并由此实现各种ICP等级的具体性质。在聚丙烯生产中，可 以改变乙烯、1-丁烯、1-己烯和/或1-辛烯浓度以实现各种等级的具体性质。
在一个实施方案中，本发明可用于迅速切换助催化剂或催化剂改性剂 以从一种聚烯烃产物过渡到另一种。例如，在聚烯烃反应器内用二异丁基 二甲氧基硅烷(DIBDMS)替换二异丙基二甲氧基硅烷(DIPDMS)会提 高无规立构聚合物的产量并由此降低制成的聚烯烃产物的弯曲模量。
参考为公开说明给出的并联系附图和所附权利要求书作出的下列详 述、优选实施方案和实施例容易看出这些和其它目的、特征和优点。
附图简述
为了进一步理解本发明的性质和目的，应该参考联系附图作出的下列 详细公开内容，其中给予类似部件类似标记，且其中：
图1A图解根据本发明的一个实施方案的工艺流程图；
图1B图解根据本发明的一个原型的工艺流程图，其用于评估本发明；
图2图解作为根据本发明的一个实施方案的气相聚烯烃反应器系统的 一个示例性经验模块的氢气量(lbs)vs.氢气浓度图，其中A＝14.852*B/ (476.544+B)，其中A＝氢气浓度，且B＝氢气量(lbs)；
图3图解操作员超调情形的一个实例，其中操作员在分子量过渡过程 中添加高氢气速率时依赖在线分析仪；
图4图解过渡情形的一个实例，其中操作员在分子量过渡过程中将氢 气添加到再循环气流中时依赖熔体流速(MFR)；和
图5图解过渡情形的一个实例，其中操作员在分子量过渡过程中将氢 气添加到再循环气流中时依赖本发明的一个实施方案。
本发明的优选实施方案的详述
本发明的各种实施方案的下列详述参考附图，其图解可实施本发明的 具体实施方案。尽管已经特别描述了本发明的示例性实施方案，但要理解 的是，本领域技术人员在不背离本发明的精神和范围的情况下显而易见并 容易作出各种其它修改。因此，所附权利要求书的范围无意受到本文阐述 的实施例和说明书限制，而是应将权利要求书解释为包含属于本发明的所 有专利新颖性特征，包括被本发明所属领域的技术人员视为其等同物的所 有特征。因此，仅通过所附权利要求以及这些权利要求的等同物的完整范 围确定本发明的范围。
气相聚烯烃反应器系统
根据本发明的一个实施方案的工艺流程图显示在图1A中。特别地， 图1A显示气相聚烯烃工艺100的工艺流程图。合适的聚烯烃工艺的实例 包括，但不限于，聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯。合适的聚乙烯工艺可获自Ineos Technologies(例如INNOVENETMG Process)或Univation Technologies (例如UNIPOLTMPE Process)；且合适的聚丙烯工艺可获自DowChemical(例如UNIPOLTMPP Process)或Ineos Technologies(例如 INNOVENETMPPProcess)。
输入料流105包含来自总管(未显示)的反应物组分(例如氢气)。 总管是含有反应物组分或反应物组分的混合物的主供给的管道。在一个实 施方案中，反应物组分(例如氢气)可以从总管经控制阀110或经高流量 阀130供应至气相聚烯烃反应器160。
经稳态控制阀110或经高流量阀130传送包含反应物组分(例如氢气) 的输入料流105。稳态阀110在正常运行过程中向气相聚烯烃反应器160 供应反应物组分的连续流(即恒流)以保持特定产物性质。稳态旁通阀和 高流量阀的合适实例包括，但不限于，滑动杆阀和其它类型的阀。该阀在 正常运行条件下的流量范围比阀的任何具体类型更重要。合适的阀可获自 Emerson Process Management(例如FISHERTMSliding Stem Control Valve)。高流量阀130具有流速计180，其向积算仪185输出测得的流速。 在一个实施方案中，流速计180是孔板，其通过计算提供经过上游高流量 阀130的流速。合适的流速计的实例包括，但不限于，孔板和其它类型的 流速测量装置。合适的流速计可获自Emerson ProcessManagement(例如 ROSEMOUNTTMConditioning Orifice Flowmeter)。积算仪是基于由流速计180输入的测得流速计算添加到聚烯烃反应器160中的反应组分的量的 算法。合适的积算仪的实例包括，但不限于，分布控制系统(DCS)算法 和其它类型的积算算法。合适的积算仪可获自Honeywell(例如DCS算法)。
在正常运行过程中，经稳态控制阀110传送输入料流105。当使用稳 态控制阀110时，包含反应物组分(例如氢气)的输入料流105经料流140 进入料流145。
在过渡过程中，限制因子是反应物组分在气相聚烯烃反应器160内的 流速。合适的气相聚烯烃反应器的实例包括，但不限于，气相水平聚烯烃 反应器和任何其它类型的气相聚烯烃反应器。合适的气相聚烯烃反应器可 获自Nooter Corporation(例如8英尺0英寸I.D.Homopolymer Reactor)。
通常，需要超过最大稳态运行至少200％的流速以在聚烯烃反应器160 内从一种聚烯烃产物过渡到另一种。或者，所需过渡流速可以超过最大稳 态运行(例如30磅/小时)大约100磅/小时。在更低速率下，该过渡可能 太慢并延长不合格生产。在一个实施方案中，过渡流速可以超过最大稳态 运行大约200％至大约5000％。或者，过渡流速可以为大约100磅/小时至 大约2500磅/小时。
在更高流速下的某一点，供应反应物组分的输入料流105的总管压力 会下降，且料流140不再具有足以进入再循环气体系统(即料流145)的 压力。此外，反应物组分如此迅速地加入以致积算仪185的准确度降低。 极大量的任何给定反应物组分的加入也可能造成反应器160失常。
在过渡过程中，将包含反应物组分(即氢气)的输入料流105经高流 量阀130传送到料流140，其进入料流145。料流145将反应物组分(例如 氢气)带入气相聚烯烃反应器160。
经验模块190接收来自测量反应物组分(例如氢气)的浓度的在线分 析仪195(例如废气分析仪)的输入。合适的在线分析仪的实例包括，但 不限于，气相色谱仪和质谱仪。合适的在线分析仪可获自Yokogawa(例 如GC1000MARK IITM)。
在任何过渡开始时，经验模块190接收来自测量反应物组分(例如氢 气)的起始浓度的在线分析仪195的输入。经验模块190基于反应物组分 (例如氢气)的测得起始浓度和反应物组分(例如氢气)的所需最终浓度 预测完成该过渡所必需的反应物组分(例如氢气)的所需量(磅)。
积算仪185接收来自测量反应物组分(例如氢气)的流速的流速计180 的输入。基于反应物组分(即输入料流105)的测得流速，积算仪185确 定进入聚烯烃反应器160的反应物组分(例如氢气)流速何时达到反应物 组分的所需量(磅)。经验模块190将反应物组分(例如氢气)的所需量 (磅)与反应物组分的积算量(磅)进行比较以确定过渡终点，并将该过 渡终点输出到积算仪185。通过预测该过渡的终点，积算仪185能够同时 在过渡终点经高流量阀130切断反应物组分(例如氢气)流。一旦高流量 阀130添加了所需量(磅)的反应物组分(例如氢气)，关闭高流量阀130 且该过渡完成。
用于测试本发明的原型气相反应器系统
根据本发明的一个原型的工艺流程图显示在图1B中。特别地，图1B 显示气相聚烯烃工艺100的工艺流程图。在这一实例中，使用Ineos Technologies聚丙烯工艺(即INNOVENETMPP Process)评估本发明。
输入料流105包含来自总管(未显示)的反应物组分(例如氢气)。 反应物组分(例如氢气)从总管经控制阀110或经旁通阀115和高流量阀 130供应至气相聚烯烃反应器160。
经稳态控制阀110或经旁通阀115和高流量阀130传送包含反应物组 分(例如氢气)的输入料流105。稳态阀110在正常运行过程中向气相聚 烯烃反应器160供应反应物组分的连续流(即恒流)以保持特定产物性质。 在这一实例中，Emerson Process Management阀(例如FISHERTMSliding Stem Control Valve)用于该评估。高流量阀130具有流速计180，其向积 算仪185输出测得的流速。在这一实例中，Emerson Process Management 流速计(例如ROSEMOUNTTMConditioning Orifice Flowmeter)和 Honeywell积算仪(例如DCS算法)用于该评估。
在正常运行过程中，经稳态控制阀110传送输入料流105。当使用稳 态控制阀110时，包含反应物组分(例如氢气)的输入料流105在压缩机 150的低压侧(即吸入侧)上经料流140进入料流145。
在过渡过程中，限制因子是反应物组分在气相聚烯烃反应器160内的 流速。通常，需要超过最大稳态运行至少200％的流速以在聚烯烃反应器 160内从一种聚烯烃产物过渡到另一种。或者，所需过渡流速超过最大稳 态运行(例如30磅/小时)至少100磅/小时。在更低速率下，该过渡太慢 并导致不合格生产的延长。
在评估过程中，发明人发现，反应物组分流速的可实现上限超过最大 稳态运行大约2000％至大约5000％。或者，过渡流速为大约1,000磅/小时 至大约2500磅/小时。通常，这一值取决于运行过程中的最大稳态流速， 因此，较低的最大稳态运行可能使得过渡流速超过最大稳态运行的最多大 约5000％。
本发明人在评估过程中还发现，在压缩机150的低压侧(即吸入侧) 上将反应物组分(例如氢气)经高流量阀130添加到料流145中造成压缩 机150中的喘振。为使压缩机150的可能损伤最小化，包含反应物组分(例 如氢气)的料流125在压缩机150的高压侧(即排出侧)上经料流135进 入料流155。
在过渡过程中，绕过稳态控制阀110经旁通阀115和料流120,125再 传送包含反应物组分(即氢气)的输入料流105。旁通阀115实现比控制 阀110高得多的流速。当使用旁通阀115时，包含反应物组分(即氢气) 的料流105在压缩机150的低压侧(即吸入侧)上经料流140进入料流145。 压缩机150将反应物组分(例如氢气)压缩到聚烯烃反应器160所需的压力。
料流155将反应物组分(例如氢气)带入气相聚烯烃反应器160。料 流165包含来自聚烯烃反应器160的反应器再循环气体。经热交换器170 传送包含反应器再循环气体的料流165。热交换器170将包含反应器再循 环气体的料流165冷却成气相和液相组分。冷却的料流165将气相和液相 组分带入分离罐175。分离罐175留住来自热交换器170的气相和液相组 分。将液相组分泵入聚烯烃反应器160，气相组分被压缩机150压缩并再 循环到聚烯烃反应器160。来自分离罐175的包含气相组分(和来自料流 140的反应物组分(例如氢气))的料流145在压缩机150的低压侧(即 吸入侧)上进入。
经验模块190接收来自测量反应物组分(例如氢气)的浓度的在线分 析仪195(例如废气分析仪)的输入。在这一实例中，Yokogawa在线分析 仪(即GC1000MARK IITM)用于该评估。
在任何过渡开始时，经验模块190接收来自测量反应物组分(例如氢 气)的起始浓度的在线分析仪195的输入。经验模块190基于反应物组分 (例如氢气)的测得起始浓度和反应物组分(例如氢气)的所需最终浓度 预测完成该过渡所必需的反应物组分(例如氢气)的所需量(磅)。
积算仪185接收来自测量反应物组分(例如氢气)的流速的流速计180 的输入。基于反应物组分(即输入料流125)的测得流速，积算仪185确 定输入料流125的流速达到反应物组分的所需量(磅)时的积算量，并将 该积算量(磅)输出到经验模块190。经验模块190将反应物组分的所需 量与该积算量进行比较以确定过渡终点，并将该过渡终点输出到积算仪 185。通过预测该过渡终点，积算仪185能够同时在适当时间经高流量阀 130切断反应物组分(例如氢气)流而不要求操作员监督氢气的添加，这 引入人为误差和缺乏经验的相关风险。
气相聚烯烃反应器系统的经验模块的实例
根据本发明的一个实施方案的气相聚烯烃反应器系统的一个示例性经 验模块显示在图2中。特别地，图2作为经验模块显示氢气量(lbs)vs.氢 气浓度图以迅速提高气相聚烯烃反应器内的氢气浓度以降低聚烯烃(例如 聚丙烯)的分子量。
从气相聚烯烃反应器160中观察到的不同分子量产物之间的过渡来收 集用于这一经验模块190的数据。该模块利用通过在线分析仪195测得的 反应器再循环气流(即料流145)内的氢气浓度的数据。还通过流速计180 测量关于在这些过渡过程中添加到聚烯烃反应器160中的氢气量(磅)的 数据且并入该模块中。
经验模块190使用Michaelis-Menten拟合将这两组数据相关联并预测 完成两种不同氢气浓度之间的过渡所必需的氢气量(磅)。该拟合线图是
A＝14.852*B/(476.544+B)
其中
A＝氢气浓度，且
B＝氢气量(磅)。
经验模块190可用于确定在聚烯烃反应器160内制成的聚丙烯粉末的 分子量的过渡所需的氢气量(磅)，因为再循环气体系统(即料流145) 中的氢气浓度变化影响在聚烯烃反应器160内制成的粉末的分子量。例如， 从需要1的氢气浓度的聚丙烯粉末过渡到需要3的氢气浓度的聚丙烯粉末 需要大约86磅的氢气量完成该过渡(见图2)。所需氢气量是起点和终点 之差。
在任何过渡开始时，经验模块190接收来自测量反应物组分(例如氢 气)的起始浓度的在线分析仪195的输入。经验模块190基于反应物组分 (例如氢气)的测得起始浓度和反应物组分(例如氢气)的所需最终浓度 预测完成该过渡所必需的反应物组分(例如氢气)的所需量(磅)。
积算仪185基于测得流速确定输入料流105的流速达到反应组分的所 需量时的积算量，并将该积算量输出到经验模块190。经验模块190将反 应物组分的所需量与该积算量进行比较以确定过渡终点，并将该过渡终点 输出到积算仪185。通过预测该过渡终点，积算仪185能够同时在过渡终 点经高流量阀130切断反应物组分(例如氢气)流而不要求操作员监督氢 气的添加，这引入人为误差和缺乏经验的相关风险。
尽管这种示例性经验模块涉及聚烯烃反应器内的氢气浓度的迅速提高 以降低聚烯烃(例如聚丙烯)的分子量，但本领域普通技术人员(POSITA) 容易将这一教导应用于迅速提高聚烯烃反应器内的单体(例如丙烯)浓度 (即有效降低氢气浓度)以如上文论述提高聚烯烃(例如聚丙烯)的分子 量。
此外，POSITA容易将这一教导扩及其它气相聚烯烃工艺和/或反应物 组分。例如，可以细调该经验模块以迅速转换共聚单体(例如乙烯、1-丁 烯、1-己烯、1-辛烯)、助催化剂(例如四乙基碘化铵(TEAI))或催化 剂改性剂(例如二异丙基二甲氧基硅烷(DIPDMS)、二异丁基二甲氧基 硅烷(DIBDMS))以改变聚烯烃生产中的聚烯烃(例如聚丙烯)的物理性 质。在一个实施方案中，可以迅速增加聚烯烃反应器内的共聚单体(例如 乙烯、1-丁烯、1-己烯和/或1-辛烯)以改变聚烯烃生产中的聚烯烃(例如 聚丙烯)的物理性质。在ICP聚烯烃生产中，可以迅速改变共聚单体(例 如乙烯)以改变制成的聚烯烃产物中的橡胶含量并由此实现各种ICP等级 的具体性质。在一个实施方案中，可以将催化剂改性剂从DIPDMS迅速切 换到DIBDMS以提高无规立构聚合物的产量并由此降低制成的聚烯烃产 物的弯曲模量。
迅速过渡方法
在一个实施方案中，使气相聚烯烃反应器系统从一种聚烯烃产物迅速 过渡到另一产物的方法包括选择最终反应物组分浓度；用在线分析仪195 测量起始反应物组分浓度以获得测得的起始反应物组分浓度；用经验模块 190基于测得的起始反应物组分浓度和所选最终反应物组分浓度预测反应 物组分的所需量；用流速计180测量高流量阀130的输入端附近的输入料 流105的流速；用积算仪185基于输入料流105的测得流速评估注入所需量的反应组分所需的时间的步骤。
在一个实施方案中，该反应物组分可选自氢气、单体、共聚单体、助 催化剂和催化剂改性剂。在一个实施方案中，该反应物组分可选自氢气、 乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯。在一个实施方案中，该助催化剂 可以是TEAI。在一个实施方案中，该催化剂改性剂可选自DIPDMS和 DIBDMS。
在一个实施方案中，该方法进一步包括在加入所需量的反应物组分的 同时关闭高流量阀的步骤。在一个实施方案中，可以自动关闭该高流量阀。
在本发明的一个实施方案中，该方法进一步包括在大致过渡终点关闭 所述高流量阀的步骤。
在分子量过渡过程中的操作员超调的实例
在图3中图解超调情形的一个实例，其中操作员在分子量过渡过程中 添加高速率反应物组分(即氢气)时依赖在线分析仪。如上文论述在线分 析仪的实例包括，但不限于，气相色谱仪和质谱仪。
特别地，图3显示一种操作员超调情形，其中操作员在分子量过渡过 程中以提高的速率添加反应物组分(即氢气)时依赖在线分析仪。在图3 中，为该过渡显示聚丙烯粉末的预测的瞬时熔体流速(MFR)和实验室测 试的MFR。MFR是聚丙烯粉末粘度的量度并与该产物的分子量反相关(即 分子量的降低意味着MFR的提高)。在这一实例中，从具有大约9g聚合 物/10min的目标MFR的聚丙烯粉末过渡到具有大约25g聚合物/10min± 2.5g聚合物/10min的目标MFR的聚丙烯粉末。
由于操作员没有用于预测该过渡所需的反应物组分(即氢气)量的经 验模块或用于确定注入所需量的反应物组分所需的时间的积算仪，操作员 误判该终点(即添加太多氢气)，以致超调该产物可接受的MFR的指定 范围。通过在线分析仪(例如气相色谱仪)测得的数据具有由分析仪完成 分析所需的时间造成的固有延时。因此，要求操作员停留在高MFR实验 室结果不合格水平(即生产不合格材料)另外1小时直到MFR在指定MFR 范围内。
在这一实例中，操作员在降低MFR时也过度补偿(即加入太少的氢 气)，这导致MFR的欠调(undershot)。仍要求操作员停留在低MFR 实验室结果的不合格水平(即产生不合格材料)直到MFR在指定范围内。 通过图3可以看出，由于数据延时，操作员难以预测所需的关键反应物气 体(即氢气)量，这导致产生不合格材料。
尽管这一实例相当极端，但在不使用预测性经验模块或积算仪时在高 反应物组分(例如氢气)添加速率下的超调风险是确实的。因此，不同于 这一实例，本发明要求使用预测性经验模块190和积算仪185控制在高速 率下的反应物组分(例如氢气)添加并使超调所需量的风险最小化。
传统分子量过渡的实例
气相聚烯烃反应器160中的分子量过渡要求改变再循环气流145中的 氢气浓度。在图4中图解过渡情形的一个实例，其中操作员在分子量过渡 过程中将氢气添加到再循环气流145中时依赖在线分析仪。在这一实例中， 稳态控制阀110的低流速(即大约30磅/小时)限制了操作员从一种聚烯 烃产物过渡到另一种。
在图4中，为该过渡显示聚丙烯粉末的预测的瞬时MFR。如上文论述， MFR是聚丙烯粉末粘度的量度并与该产物的分子量反相关(即分子量的降 低意味着MFR的提高)。在这一实例中，从具有大约10g聚合物/10min 的目标MFR的聚丙烯粉末过渡到具有大约25g聚合物/10min±5g聚合物 /10min的目标MFR的聚丙烯粉末。
在该传统过渡技术中，输入料流105包含来自总管(未显示)的反应 物组分(即氢气)(参见例如图1B:105)。经稳态控制阀110传送包含反 应物组分(即氢气)的输入料流105(参见例如图1B:105,110)。在过渡 过程中，通过常用于稳态运行的控制阀110调节反应物组分(即氢气)(同 上)。包含反应物组分(即氢气)的输入料流105在压缩机150的低压侧(即吸入侧)上经料流140进入料流145。(参见例如图1B:105,140,145 &150)。在过渡过程中，将氢气控制阀110开到最大。在该阀的最大值下， 氢气流速为大约30磅/小时。
在大约30磅/小时的最大流速下，通过瞬时MFR模块估计在大约4 小时内实现从具有大约10g聚合物/10min的MFR的聚丙烯粉末过渡到具 有大约20g聚合物/10min的低范围MFR的聚丙烯粉末，这导致产生大约 184,100磅的不合格材料。
这一实施例代表从一种聚烯烃产物到另一产物的传统过渡，并且在不 使用预测性经验模块或积算仪时在高反应物组分(例如氢气)添加速率下 的超调风险是确实的。
因此，不同于这一实例，本发明需要高流量阀130以允许高速添加反 应物组分(例如氢气)并将不合格材料的生产减至最少。
用于分子量过渡的迅速加氢的实例
在图5中图解过渡情形的一个实例，其中操作员在分子量过渡过程中 将氢气添加到再循环气流中时依赖本发明的一个实施方案。在这一实例中， 操作员在从一种聚烯烃产物过渡到另一种时不受稳态控制阀110的低流速 (例如大约30磅/小时)限制。相反，操作员能经旁通阀115和高流量阀 130绕过稳态控制阀110。
在图5中，为该过渡显示聚丙烯粉末的预测的瞬时MFR。在这一实例 中，从具有大约7.5g聚合物/10min的目标MFR的聚丙烯粉末过渡到具有 大约25g聚合物/10min±5g聚合物/10min的目标MFR的聚丙烯粉末。 在与前一实例相同的设备——气相聚烯烃反应器160中进行这种分子量过 渡并要求将氢气添加到再循环气流155中。
在根据本发明的一个原型的实验技术中，输入料流105包含来自总管 (未显示)的反应物组分(即氢气)(参见图1B)。在过渡过程中，绕过 稳态控制阀110经手动旁通阀115再传送包含反应物组分(即氢气)的输 入料流105。(同上)。旁通阀115实现比控制阀110高得多的流速(同 上)。
包含反应物组分(即氢气)的输入料流105在压缩机150的低压侧(即 吸入侧)上经料流140进入料流145(参见图1)。
在这种过渡实验的过程中，不计量或测量氢气流速；但是，计算氢气 流速为大约500磅/小时。在大约500磅/小时的流速下，通过瞬时MFR模 块估计在大约1.3小时内实现从具有大约10g聚合物/10min的MFR的聚 丙烯粉末过渡到具有大约20g聚合物/10min的低范围MFR的聚丙烯粉末， 这导致产生大约47,500磅的不合格材料。
这一实例与前一实例的比较表明迅速加氢比传统技术明显更快完成分 子量过渡(即大约1.3小时vs大约4小时)。此外，该更快过渡显著减 少归因于该过渡的不合格材料的产量(即大约47,500磅vs大约184,100 磅)。如这些实例所证实，本发明使过渡期最小化并显著减少过渡过程中 的不合格材料的产量。
此外，本发明扩展这些实验结果并用经验模块190、积算仪185和在 线分析仪195施加工艺控制。这种系统和方法提供实现快速、成本有效的 过渡的低风险技术。
本文阐述的实施方案和实例用于最佳解释本发明及其实际用途并由此 能使本领域技术人员实践和利用本发明。但是，本领域技术人员会认识到， 仅为举例说明给出上文的描述和实例。所给说明无意穷举或将本发明局限 于所公开的确切形式。根据上文的教导可作出许多修改和变动而不背离下 列权利要求书的精神和范围。
定义
除非上下文另行规定，本文所用的术语“一”、“该”和“所述”在与术语 “包含”联合使用时是指一个或多个。
如果没有指定测量方法，本文所用的术语“大约”是指规定值加或减误 差界限或加或减10％。
本文所用的术语“或”是指“和/或”，除非明确指出仅是指二选一或如果 备选方案互相排斥。
本文所用的术语“包含”是用于从该术语前列举的对象过渡到该术语后 列举的一个或多个要素的开发式过渡术语，其中该过渡术语后列举的要素 不必是构成该对象的仅有要素。
本文所用的术语“含有”具有与上文提供的“包含”相同的开发式含义。
本文所用的术语“具有”具有与上文提供的“包含”相同的开发式含义。
本文所用的术语“包括”具有与上文提供的“包含”相同的开发式含义。
本文所用的术语“由...构成”是用于从该术语前列举的对象过渡到该术 语后列举的一个或多个实质要素的封闭过渡术语，其中该过渡术语后列举 的实质要素是构成该对象的仅有实质要素。
本文所用的术语“基本由...构成”构成折中，以允许增加不会实质改变 本发明的性质的非实质要素，如各种缓冲剂、不同盐、额外洗涤或沉淀步 骤、pH改性剂等。
本文所用的术语“同时”是指在同一时间或大致相同时间发生，包括并 发。
经此引用并入
本文中引用的所有专利和专利申请、文章、报告和其它文献在与本发 明不矛盾的程度上完全经此引用并入本文。

Claims (24)

1.一种气相聚烯烃反应器系统，其包含：
a)稳态控制阀，其中将第一料流连向稳态控制阀的输入端和高流量阀的输入端，并将第二料流连向稳态控制阀和高流量阀的输出端，其中将第二料流连向第三料流，其中将第三料流连向气相聚烯烃反应器的输入端；
b)其中第一、第二和第三料流包含反应组分，其中在线分析仪测量气相聚烯烃反应器上游的第三料流中的反应组分初始浓度，其中经验模块基于测得的初始浓度和所选最终浓度预测反应组分的所需量，其中流速计测量高流量阀的输入端附近的第一料流的流速并将测得的流速输出到积算仪，其中积算仪基于测得的流速确定第一料流的流速达到反应组分的所需量时的积算量并将所述积算量输出到经验模块，且其中所述经验模块将反应组分的所需量与积算量进行比较并确定过渡终点且其中积算仪在大致过渡终点关闭所述高流量阀。
2.根据权利要求1的系统，其中所述反应组分选自氢气、单体、共聚单体、助催化剂和催化剂改性剂。
3.根据权利要求2的系统，其中所述反应组分选自氢气、乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯。
4.根据权利要求3的系统，其中所述反应组分是氢气。
5.根据权利要求3的系统，其中所述反应组分是乙烯。
6.根据权利要求3的系统，其中所述反应组分是丙烯。
7.根据权利要求3的系统，其中所述反应组分是1-丁烯、1-己烯或1-辛烷。
8.根据权利要求2的系统，其中所述反应组分选自助催化剂和催化剂改性剂。
9.根据权利要求6的系统，其中所述助催化剂是TEAI。
10.根据权利要求6的系统，其中所述催化剂改性剂选自DIPDMS和DIBDMS。
11.根据权利要求1的系统，其中经过高流量阀的流速为大约100磅/小时至大约2,500磅/小时。
12.根据权利要求1的系统，其中经过高流量阀的流速为大约100磅/小时至大约1,000磅/小时。
13.一种气相聚烯烃反应器系统的过渡方法，其包含步骤：
a)提供权利要求1的气相聚烯烃反应器系统；
b)选择最终反应组分浓度；
c)用在线分析仪测量起始反应组分浓度以获得测得的起始反应组分浓度；
d)用经验模块基于测得的起始反应组分浓度和所选最终反应组分浓度预测反应组分的所需量；
e)用流速计测量高流量阀的输入端附近的第一料流的流速；
f)使用经验模块和积算仪基于反应组分的所需量和第一料流的测得流速评估过渡终点；和
g)在大致过渡终点关闭所述高流量阀。
14.根据权利要求13的方法，其中所述反应组分选自氢气、单体、共聚单体、助催化剂和催化剂改性剂。
15.根据权利要求14的方法，其中所述反应组分选自氢气、乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯。
16.根据权利要求15的方法，其中所述反应组分是氢气。
17.根据权利要求15的方法，其中所述反应组分是乙烯。
18.根据权利要求15的方法，其中所述反应组分是丙烯。
19.根据权利要求15的方法，其中所述反应组分是1-丁烯、1-己烯或1-辛烷。
20.根据权利要求15的方法，其中所述反应组分选自助催化剂和催化剂改性剂。
21.根据权利要求20的方法，其中所述助催化剂是TEAI。
22.根据权利要求20的方法，其中所述催化剂改性剂选自DIPDMS和DIBDMS。
23.根据权利要求13的方法，其中经过高流量阀的流速为大约100磅/小时至大约2,500磅/小时。
24.根据权利要求13的方法，其中自动关闭所述高流量阀。
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