CN109429514A - 用于控制乙烯乙酸乙烯酯共聚过程的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于控制乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚过程的系统及方法。根据本发明的用于控制EVA共聚过程的系统可以包括：用于分析的数据库，其设置为存储将工艺条件与在所述工艺条件下生产的第一EVA的测量数据相匹配而获得的分析数据；乙酸乙烯酯(VA)含量评估单元，其设置为使用所述分析数据来评估关于第二EVA的VA含量；分子量分布评估单元，其设置为使用在所述VA含量评估单元中评估的VA含量和与之相对应的工艺因子来评估所述第二EVA的分子量分布；以及回收系统阻塞评估单元，其设置为使用在所述VA含量评估单元中评估的VA含量和在所述分子量分布评估单元中评估的分子量分布来评估回收系统阻塞现象。

Description

用于控制乙烯乙酸乙烯酯共聚过程的系统及方法
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年06月20日提交的韩国专利申请第10-2017-0078046号的优先权和权益，其公开内容通过引用整体并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于控制乙烯乙酸乙烯酯共聚过程的系统及方法，更具体地，涉及用于控制乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚过程的系统及方法，所述系统预测原料回收过程中的堵塞程度并由此控制共聚过程，以促进连续生产而不会在回收过程中堵塞。
背景技术
通常，EVA是通过将乙烯与乙酸乙烯酯(下文中，缩写为VA)共聚而生产的热塑性材料。
EVA通过利用VA的高弹性、粘附性和透明性弥补了原有的乙烯的缺点。
在生产这种EVA的过程中，由于VA的低反应性而导致的低转化率，需要回收大量的未反应的原料。附带地，由于VA的高粘附性，在回收原料的过程中经常会发生回收系统堵塞现象，因而难以连续生产，导致成品(EVA)的质量的劣化。
发明内容
[技术问题]
本发明旨在提供一种用于预测在EVA共聚过程中回收原料的过程期间的堵塞程度以防止堵塞从而控制所述共聚过程的系统和方法。
[技术方案]
根据本发明的一个示例性实施方式，用于控制EVA共聚过程的系统可以包括：用于分析的数据库，其被设置为存储将工艺条件与在所述工艺条件下生产的第一EVA的测量数据相匹配的分析数据；VA含量评估单元，其被设置为使用所述分析数据来评估第二EVA的VA含量；分子量分布评估单元，其被设置为使用在所述VA含量评估单元中评估的VA含量和与之相对应的工艺因子来评估所述第二EVA的分子量分布；以及回收系统阻塞评估单元，其被设置为使用在所述VA含量评估单元中评估的VA含量和在所述分子量分布评估单元中评估的分子量分布来评估回收系统阻塞现象。
根据本发明的一个示例性实施方式，控制EVA共聚过程的方法可以包括：评估关于给定工艺条件的EVA的VA含量；使用评估的VA含量和与之相对应的工艺因子来评估EVA的分子量分布；以及使用评估的VA含量和分子量分布来预测回收系统阻塞的程度。
本发明的技术问题不限于以上所述，并且本领域技术人员从以下描述中将会清楚地理解以上未提及的其它技术目的。
[有益效果]
本发明可以以通过评估在EVA共聚过程中由回收的原料引起的回收系统堵塞的程度来事先预防堵塞的方式，防止由于回收过程中的堵塞而发生的EVA质量的下降。
附图说明
图1为示意性地显示了根据本发明的一个示例性实施方式的用于控制EVA共聚过程的系统的构造的示意图。
图2为显示了根据本发明的一个示例性实施方式的控制EVA共聚过程的方法的流程图。
图3为模拟根据本发明的一个示例性实施方式的EVA共聚过程的示意图。
图4为显示了根据示例性实施方式的实际测量的差压与评估的(计算的)差压之间的关系的图表。
具体实施方式
根据本发明的一个示例性实施方式，用于控制EVA共聚过程的系统可以包括：用于分析的数据库，其被设置为存储将工艺条件与在所述工艺条件下生产的第一EVA的测量数据相匹配的分析数据；VA含量评估单元，其被设置为使用所述分析数据来评估第二EVA的VA含量；分子量分布评估单元，其被设置为使用在所述VA含量评估单元中评估的VA含量和与之相对应的工艺因子来评估所述第二EVA的分子量分布；以及回收系统阻塞评估单元，其被设置为使用在所述VA含量评估单元中评估的VA含量和在所述分子量分布评估单元中评估的分子量分布来评估回收系统阻塞现象。
[本发明的实施方式]
下文中，将参考示例性的附图来详细地描述本发明的一些示例性实施方式。应当注意的是，当向各个附图的组件指定附图标记时，相同的组件由相同的附图标记表示，即使它们表示于其它附图中。另外，在本发明的实施方式的解释中，当确定与之相关的已知构造或功能的详细描述将会妨碍对本发明的实施方式的理解时，将会省略该详细描述。
图1为示意性地显示了根据本发明的一个示例性实施方式的用于控制EVA共聚过程的系统的构造的示意图。
图1的控制系统可以包括：用于分析的数据库(DB)10、VA含量评估单元20、分子量分布评估单元30和回收系统阻塞评估单元40。
用于分析的DB 10存储将工艺条件的信息(例如，纯原料的量、引发剂(反应催化剂)的投入量、工艺温度等)与在相应的工艺条件下在生产场所(工厂)中实际生产的EVA的测量数据(VA含量和分子量分布)相匹配的分析数据。例如，系统操作员定期地(或不定期地)对在生产场所中生产的EVA取样，使用分析实验室仪器测量VA含量及其分子量分布，并将测量值与相应EVA的工艺条件相匹配，然后将匹配数据存储于所述用于分析的DB 10中。在这里，取样的EVA的工艺条件可以由用于在生产场所中实时收集和综合管理工艺数据的工厂信息系统(PIS)来提供。
VA含量评估单元20使用存储于所述用于分析的DB 10中的分析数据，根据当前的工艺条件来评估在EVA共聚过程中生产的EVA的VA含量。为此，所述VA含量评估单元20使用存储于所述用于分析的DB 10中的分析数据，通过数学优化来预测EVA共聚过程中回收的未反应原料(回收原料)的信息，并评估其中反映了所评估的回收原料的最终产品(EVA)的VA含量。
在所述EVA共聚过程中，由于VA的低反应性，大量的VA不能被直接转化为EVA，因此需要回收未反应的原料并将回收原料输入反应器的回收过程。然而，在高温和高压的生产场所，难以确定反应器的转化率以及难以实际测量回收过程中未反应的原料的量。另外，由于最终产物(EVA)是通过反应器中纯原料和回收原料的反应来制备的，故为了评估所述最终产物的VA含量，需要所述回收原料的信息。因此，所述VA含量评估单元20使用在生产现场中定期取样的EVA的分析数据，通过数学优化来预测相应EVA的回收原料的量，并评估其中反映了所评估的回收原料的信息的VA含量。例如，所述VA含量评估单元20通过将输入至反应器的纯原料的信息和工艺温度的信息应用于已知的数学公式(物质平衡方程和热平衡方程)中来算术计算VA含量和分子量分布，并将计算值与对应于所述用于分析的DB 10中存储的相应工艺条件的测量数据(VA含量和分子量分布)进行比较，以计算出使误差最小化的回收原料的值。此时，用使误差最小化的回收原料的值计算的VA含量变为评估的相对于EVA的VA含量。以下将详细地描述预测这种回收原料并评估VA含量的方法。
分子量分布评估单元30通过将在所述VA含量评估单元20中评估的VA含量值和与所述VA含量相对应的工艺因子(引发剂的投入量)应用于统计回归模型(其为一种多变量统计分析方法)中来评估与给定工艺条件相关的分子量分布。在这里，可以使用存储于所述用于分析的DB 10中的分析数据来建立所述统计回归模型，并且作为回归分析方法，可以使用偏最小二乘回归。例如，所述分子量分布评估单元30可以通过使用存储于所述用于分析的DB 10中的分析数据中的VA含量和引发剂的投入量作为自变量以及与之相对应的分子量分布作为因变量进行回归分析来建立关于VA含量、引发剂的投入量和分子量分布的统计回归模型，然后可以通过将在所述VA含量评估单元20中评估的VA含量应用于所述统计回归模型来评估分子量分布。本发明的特征不仅在于建立回归模型，还在于使用在生产场所中实际生产的EVA的测量数据建立回归模型，并通过将在所述VA含量评估单元20中评估的VA含量应用于所述回归模型来评估分子量分布。因此，用于建立回归模型的多变量统计分析方法可以是任何方法而没有限制，并且在示例性实施方式中，将省略该统计分析方法的描述。
回收系统堵塞评估单元40使用在所述VA含量评估单元30中评估的VA含量和在所述分子量分布评估单元30中评估的分子量分布来评估在给定的工艺条件下由未反应的原料导致的堵塞，并且根据结果来控制所述工艺条件。例如，所述回收系统堵塞评估单元40使用评估的VA含量和分子量分布来计算用于回收未反应的原料的回收系统中的压力差(差压)，并且可以根据所述差压来调节输入反应器的引发剂的量。实际上，不参与反应器中的反应并由此被回收的原料不会全部被重新输入反应器，因为一些原料由于VA的高粘附性而附着于所述回收系统中，导致原料回收过程的阻塞。由于所述回收系统产生的压力差而产生了回收原料的流动，并且所述差压根据阻塞原料流动的程度而变化。也就是说，用于产生原料的流动的差压与所述回收系统的堵塞程度之间存在联系。因此，所述回收系统堵塞评估单元40使用评估的VA含量和分子量分布来计算差压，并且当所述差压高于特定水平时，调节引发剂的投入量以降低所述差压。
图2为显示了根据本发明的一个示例性实施方式的控制EVA共聚过程的方法的流程图。
首先，系统操作员定期地(例如，每周一)对在实际EVA生产场所中生产的EVA取样，使用实验室仪器测量EVA的VA含量和分子量分布，连续收集将测量值与生产相应的EVA的工艺条件相匹配的分析数据，以及将所述分析数据存储于用于分析的DB 10中(步骤110)。
例如，系统操作员将在实验室中测量的数据与通过工厂信息系统收集的相应EVA的工艺条件相匹配，并将数据存储于用于分析的DB 10中。在这里，所述工艺条件可以包括输入反应器的纯原料的量、引发剂的量、工艺温度等。生产的EVA的测量数据优选定期测量，但每当工艺条件改变时可以不定期地取样或测量。
另外，考虑到VA的低转化率，如图3所示，可以通过将原料(纯原料+回收的原料)和引发剂输入至多步反应器中来进行应用于本实施方式的共聚过程。
所述VA含量评估单元20使用存储于所述用于分析的DB 10中的分析数据(在先数据)来预测当前的共聚过程中(或在将来的特定工艺条件下)回收的原料，并预测通过该过程生产的EVA的VA含量(步骤120)。
为此，首先，所述VA含量评估单元20使用当前的共聚过程中输入至反应器的纯原料和工艺温度来算术计算VA含量和分子量分布。在这里，所述VA含量和所述分子量分布可以通过使用已知的数学公式(物质平衡方程和热平衡方程)计算反应热和使用这些结果的转化率来算术计算。对于给定的工艺条件，通过算术计算来计算所述VA含量和所述分子量分布的方法可以为任何一种已知的方法。因此，在示例性实施方式中，将省略对所述计算方法的描述。
然而，实际生产的EVA不仅使用纯原料来生产，还使用回收的未反应的原料(回收原料)来生产。
图3为模拟根据本发明的一个示例性实施方式的EVA共聚过程的示意图，并且在所述共聚过程中，和纯原料一起，将回收原料重新输入反应器中进行反应。因此，为了更加准确地评估EVA的VA含量和分子量分布，必须反映出关于所述回收原料的信息。
为此，所述VA含量评估单元20通过将使用纯原料计算的VA含量和分子量分布与在所述用于分析的DB 10中存储的分析数据的相同工艺条件下生产的EVA的测量数据(VA含量和分子量分布)进行比较来计算出使误差最小化的回收原料的值。
由于在实验室中测量的VA含量值和分子量分布值为其中反映纯原料和回收原料两者的值，故它们与仅通过反映纯原料而计算的值存在差异。这种差异可能是由回收原料引起的。也就是说，由于工艺条件(纯原料和工艺温度)相同，故测量值被认为是固定值(常数)，因此可以形成其中将回收原料值设定为自变量(x)以及将计算值与测量值之间的误差被设定为因变量(y)的数学关系。
根据这样的数学关系，所述VA含量评估单元20首先仅使用纯原料的值来计算VA含量和分子量分布，通过将计算的VA含量和分子量分布与工艺条件的分析数据(VA含量和分子量分布)进行比较来计算误差，以及评估可以使误差最小化的回收原料的值。
随后，所述VA含量评估单元20通过反映回收原料(纯原料+评估的回收原料)的评估值再次计算VA含量和分子量分布，并通过将计算的数据与相应的分析数据进行比较来重新计算误差。也即是说，开始时，仅使用纯原料的信息作为原料的信息计算了VA含量和分子量分布，但是从该点开始，则使用其中将评估的回收原料加入到纯原料中作为原料信息的值来计算VA含量和分子量分布。
之后，所述VA含量评估单元20通过修正回收原料的评估值并反映回收原料的新评估值来重复计算VA含量和分子量分布，从而找到使误差最小化的回收原料的值。在这里，当确定使误差最小化的回收原料的值时，则利用该值计算的VA含量最终变为待获得的VA含量的评估值。
当评估所述VA含量时，所述分子量分布评估单元30通过所述VA含量评估单元20中评估的VA含量值和输入到当前过程的引发剂的量的多变量统计分析来评估分子量分布(步骤130)。
例如，所述分子量分布评估单元30可以通过将所述VA含量评估单元20中评估的VA含量值和当前过程中使用的引发剂的投入量应用于统计回归模型中来评估通过当前共聚过程生产的EVA的分子量分布。
在这里，可以使用存储于所述用于分析的DB 10中的分析数据来建立统计回归模型，并且作为回归分析方法，可以使用偏最小二乘回归。例如，所述分子量分布评估单元30可以通过使用存储于所述用于分析的DB 10中的分析数据中的VA含量和引发剂的量作为自变量，以及与之相对应的分子量分布作为因变量进行回归分析来建立关于VA含量、引发剂的量和分子量分布的统计回归模型。这种统计回归模型可以每当将新的分析数据存储于所述用于分析的DB 10中时通过反映分析数据来新建，或者定期新建。
当评估所述分子量分布时，所述回收系统堵塞评估单元40使用评估的分子量分布和在步骤120中评估的VA含量来计算关于当前共聚过程中回收的未反应的原料的流动的差压(步骤140)。
一些不参与反应器中的反应并由此被回收的原料由于VA的高粘附性而附着于所述回收系统中，导致原料回收过程的堵塞。像这样，当回收的原料附着于所述回收系统中并阻碍了其它回收的原料的流动时，根据堵塞程度而产生了压力差(差压)。
在这里，由于回收过程中的压力差(Δ压力)与回收原料的流动相关，如以下等式所示，所述压力差可以表示为流动的回收原料的量(流量)的函数，并且所述函数的系数(A、B和C)可以表示为熔体指数与VA含量和分子量分布值(平均分子量)之间的线性关系。
Δ压力＝A+B×流C
A＝A0+AVA×VA+AMI×MI
B＝B0+BVA×VA+BMI×MI
C＝C0+CVA×VA+CMI×MI
在这里，“流”是指流量，“VA”是指VA含量，以及“MI”是指平均分子量。
图4为显示了根据示例性实施方式的实际测量的差压与评估的(计算的)差压之间的关系的图表。
在图4中，“○”表示实际测量值，以及“■”表示根据本实施方式而评估的值。
可以看出，通过根据本实施方式的方法而评估的值近似于实际测量值。
在计算所述差压之后，如果计算的差压高于参考值(步骤150)，则所述回收系统阻塞评估单元40确定阻塞现象已显著发生，并由此调节引发剂的投入量以相对于参考值来降低压力差(步骤160)。
例如，将所述引发剂的投入量调节为使得根据所述引发剂的投入量的调节，使用由步骤130中描述的方法新评估的分子量分布而计算的差压低于参考值。
以上描述仅用于解释本发明的技术领域，并且对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明的固有特征的情况下，可以进行各种修饰和变化。因此，提供本发明中公开的实施方式不是为了限制，而是为了解释本发明的技术构思，并且本发明的技术构思的范围并不限于当前的实施方式。本发明的保护范围应当由所附权利要求来解读，并且其应当被解释为在与之等效的范围内的所有技术构思都包括在本发明的范围内。
[工业实用性]
本发明可以通过评估在EVA共聚过程中回收的原料堵塞回收系统的程度来防止堵塞，从而防止由于回收过程中的堵塞现象而导致的EVA质量下降。

Claims (13)

1.一种用于控制EVA共聚过程的系统，包括：
用于分析的数据库，其设置为存储将工艺条件与在所述工艺条件下生产的第一乙烯乙酸乙烯酯(EVA)的测量数据相匹配而获得的分析数据；
乙酸乙烯酯(VA)含量评估单元，其设置为使用所述分析数据来评估关于第二EVA的VA含量；
分子量分布评估单元，其设置为使用在所述VA含量评估单元中评估的VA含量和与之相对应的工艺因子来评估所述第二EVA的分子量分布；以及
回收系统阻塞评估单元，其设置为使用在所述VA含量评估单元中评估的VA含量和在所述分子量分布评估单元中评估的分子量分布来评估回收系统阻塞现象。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述VA含量评估单元使用所述分析数据通过数学优化来评估关于所述第二EVA的共聚过程中的回收原料，并评估其中反映了所评估的回收原料的所述第二EVA的VA含量。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述VA含量评估单元通过将使用纯原料计算的VA含量和分子量分布与在所述用于分析的数据库中存储的分析数据的在相同工艺条件下生产的EVA的测量数据进行比较来将将误差最小化的回收原料的值确定为关于所述第二EVA的评估的回收原料的值。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分子量分布评估单元通过所述VA含量评估单元中评估的VA含量值和所述第二EVA的共聚过程中的引发剂的投入量的多变量统计分析来评估分子量分布。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述分子量分布评估单元通过使用存储于所述用于分析的数据库中的第一EVA的VA含量和引发剂的投入量作为自变量，以及与之相对应的分子量分布作为因变量进行回归分析来生成关于VA含量、引发剂的量和分子量分布的统计回归模型。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述回收系统堵塞评估单元使用在所述VA含量评估单元中评估的VA含量和在所述分子量分布评估单元中评估的分子量分布来计算关于所述第二EVA的共聚过程中的回收原料的流动的差压，并当所述差压高于参考值时调节引发剂的投入量。
7.一种用于控制乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚过程的方法，包括：
评估关于给定工艺条件的EVA的VA含量；
使用所述评估的乙酸乙烯酯(VA)含量和与之相对应的工艺因子来评估EVA的分子量分布；以及
使用所述评估的VA含量和所述评估的分子量分布来评估回收系统阻塞的程度。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：
根据所述评估的堵塞程度来调节所述工艺因子的量。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述VA含量的评估包括：
评估在所述工艺条件下关于所述共聚过程的回收原料；以及
计算与所述评估的回收原料相对应的VA含量。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述VA含量的评估包括：
计算在所述工艺条件下输入反应器的纯原料的VA含量和分子量分布；
通过将所述计算的VA含量和所述计算的分子量分布与在与所述工艺条件相同的条件下事先生产的EVA的测量的VA含量和测量的分子量分布进行比较来计算误差；
通过评估使误差最小化的回收原料的值，计算其中反映了所述回收原料的评估值的VA含量和分子量分布，以及将VA含量和分子量分布与测量的VA含量和测量的分子量分布进行比较来计算误差；
通过修正回收原料的评估值，计算其中反映了所述回收原料的修正的评估值的VA含量和分子量分布，以及将VA含量和分子量分布与测量的VA含量和测量的分子量分布进行比较来计算误差；以及
计算出与计算的误差的最低误差相对应的回收原料的值，并将与之相对应的计算的VA含量确定为评估的EVA的VA含量。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述分子量分布的评估包括：
通过评估的VA含量和与之相对应的引发剂的投入量的多变量统计分析来评估分子量分布。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，进行所述多变量统计分析以通过使用测量的EVA的VA含量和在生产相应的EVA的过程中的引发剂的投入量作为自变量，以及与之相对应的分子量分布作为因变量进行回归分析来生成关于VA含量、引发剂的投入量和分子量分布的统计回归模型。
13.根据权利要求7所述的方法，其中，所述回收系统阻塞程度的评估包括：
使用所述评估的VA含量和所述评估的分子量分布来计算所述回收系统的差压，并将计算的差压与预定的参考值进行比较。
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