CN1099059C - 控制聚烯烃树脂生产装置的方法和仪器 - Google Patents

控制聚烯烃树脂生产装置的方法和仪器 Download PDF

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Abstract

预先将多元聚烯烃树脂的名称作为指示数据寄存到名称数据库中。将优化操作模式存入生产下当时树脂名称与待生产的下一种目标树脂名称相互配合的操作模式表中。基于生产下当时树脂名称和待生产的下一种目标的树脂名称选择最佳操作模式。基于选择的最佳操作模式实行树脂类型的改变控制。

Description

控制聚烯烃树脂生产装置的方法和仪器
本发明涉及用通用系统生产多元型聚烯烃树脂的生产装置的控制技术，尤其是，本发明涉及适合于聚烯烃树脂如聚乙烯和聚丙烯的生产装置的控制方法和仪器。
在生产聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯的生产装置中，一般用分配控制系统(此后称为“DCS)”，作为工艺控制系统。已有人建议，通过经DCS的系统总线将工艺计算机耦合到该DCS上来实现高精度工艺控制。
聚烯烃树脂象聚丙烯有各种各样的需要。在聚烯烃树脂如聚丙烯生产装置的生产工艺中，一般常常将所生产的树脂名称(树脂的类型)从一种变换到另一种，例如，从具有高分子量的高冲击强度树脂变换到具有低分子量的高流动性树脂，或常常将一种聚烯烃树脂变换到与另一种烯烃的共聚物。
为满足这样的要求，本发明人在未审查的日本专利公开昭和62-250010中建议的技术是，用传感器或气相色谱检测有关聚乙烯物性的参数，用计算机根据检测值实行操作并基于操作结果控制具有预定物性的聚乙烯的生产。然而，在将多种类型的聚烯烃树脂之一变换到另一种时，该技术难以适于所需的操作控制。
在这样聚烯烃树脂的生产装置中，在将树脂从一种变换到另一种所涉及的参数是取决于操作条件变化的。
众所周知，通过向聚合反应器中供应氢的量来控制熔体流动速率(此后称“MFR”)。为了将生产中的一种类型的聚烯烃在短期内变换到另一种以便增加反应器中氢的浓度来降低分子量，同时供入大量氢是有效的。然而，根据氢浓度的增加，这又趋于增加聚合催化剂的活性，造成由迅速增加氢浓度引起的异常聚合(例如增高聚合温度和聚合反应故障)。这是很危险也是不希望的，因为聚烯烃树脂的量不合格的增加。
另外，由于氢的供料速率与其它参数象要控制的反应器温度密切相关的，仅用DSC的普通控制很可能生产许多不合格产物，即在将一种类型的树脂变换到另一种时的缺陷。因此，消除生产不合格的产物要求由熟练的操作者基于知识或经验来控制。
在聚烯烃树脂生产装置中将一种类型树脂变换到另一种中，通常，熟练操作者根据其知识或经验改变可变要素的多元性。这些可变要素是工艺数据中的共同要素，这将按生产条件的变化而改变和当改变时将造成其它许多工艺数据的变化。共同要素包括聚合反应器中氢浓度和传热系数。
如果找到工艺数据中所述共同要素并用作控制参数以控制将树脂的一种类型变换到另一种的操作，那么有可能将消除不合格的产物的产生并适当而有效地变换树脂类型。
因此，本发明的目的是提供一种聚烯烃树脂生产装置的控制方法和设备，其中，当需要时，用由生产条件改变产生的适当工艺数据要素作为控制参数控制操作在聚烯烃生产装置中将树脂由一种类型变换到另一种类型，由此消除不合格产物的产生并保证变换树脂类型的适当而有效的自动控制。
根据本发明的第一方面，聚烯烃树脂生产装置的控制方法包括：
名称寄存步骤，由生产系统可生产的聚烯烃树脂的多元性名称预先寄存到作为指数数据的名称数据库中。
预先贮存最佳型操作模式的模式贮存步骤，将以操作模式表的操作变成在由生产系统当时运行生产工艺中处于生产中的当时树脂名称与由生产系统要生产的下一种目标树脂名称相互配合的模式贮存；
模式选择步骤，它将当时树脂名称与下一个目标树脂名称相比较，以便区别其配合和选择符合由操作模式表产生的区别的操作模式；和
变换控制步骤，它根据在模式选择步骤中选择的操作模式实现工艺控制的以变换由生产系统要产生的树脂类型。
在操作模式表中待贮存的各操作模式可以包括各树脂类型的控制目标值和在原料供料速率连续改变的信息。
模式选择步骤可以包括根据现时树脂类型的给定生产最终时间通过选择变换操作类型至各操作模式的最佳时间的操作模式来设定控制的开始时间的步骤。
可以使用生产系统生产多种类型的聚烯烃树脂，即聚烯烃的至少一种分子量和共聚物组分是相互不同的；和模式贮存步骤包括记录最佳操作模式步骤，该模式由多元区域每一个产生，基于至少氢浓度和聚合催化剂活性间的关系预先将聚合反应器中氢浓度分成操作模式表而得到该模式。
在上述情况下，生产系统可以用来生产多种类型的聚丙烯树脂，这些聚丙烯树脂至少一种聚丙烯的分子量和共聚物组分是相互不同的。
根据本发明的第二方面，提供一种聚烯烃树脂生产装置的控制方法，以连续改变在连续聚合的聚合反应器中所提供要素的组成，由此生产不同类型的聚合物，该方法包括：
在连续聚合中将一种类型树脂变换到另一种同时，通过改变各预先贮存的树脂名称的操作模式来改变基于操作模式的控制参数的改变控制步骤；
始终探测和监控副参数的监控步骤，副参数根据控制参数的改变而改变；和
以这样方法基于改变控制步骤执行操作的模糊控制的模糊控制步骤，该方法是当在控制参数改变后预定周期过后，控制参数和副参数接近适于待变换目标树脂类型的目标值。
模糊控制步骤可以包括：
在由监控步骤探测到的付参数基础上进行模糊操作的操作步骤以获得控制参数基础上的信息；和
改变操作步骤中获得的控制参数的控制步骤。
预定周期可以是从变换树脂类型开始到调整目标值至某值的时间，该值相应于在控制参数的过度后行变换的目标树脂类型。
在上述情况下，该方法还可包括改变控制参数，以仅控制聚合反应器中的压力作为预定周期间的副参数的步骤。
操作模式可以基于已过去的生产成就得到。
聚烯烃可以是选自聚丙烯，聚乙烯和聚乙烯蜡的产品。
控制参数可以是氢的供料速率。
控制参数可以是催化剂的供料速率。
控制参数可以是至少一种含2～8个碳原子的α-烯烃的供料速率。
副参数可以是氢与丙烯和氢与乙烯的比率之一。
副参数可以是聚合反应器中压力和温度的至少一种。
根据本发明的第三方面，聚烯烃树脂生产装置的控制仪器包括：
能生产多元型聚烯烃树脂的生产系统；
预先记录的由生产系统生产的作为指示数据的多元聚烯烃树脂的名称的名称数据库(name data base)部分；
预先贮存最佳型操作模式的模式贮存，为了在由生产系统当时运行生产工艺中生产下的当时树脂名称与由生产系统待生产的下一个目标树脂名称相互结合而改变作为操作模式表的操作。
用于比较当时树脂名称和下一个目标树脂名称的模式选择器，以便区别其结合和选择适合于由操作模式表产生的区别的操作模式；和
用于根据由选择器选择的操作模式实行工艺控制的改变控制器，以变换由生产系统要生产的树脂类型。
模式贮存可以存贮操作模式，后者包括在操作模式表中的各树脂类型控制目标值和连续改变原料供料率的信息。
模式选择器还可包括基于当时树脂的类型的给定生产最终时间通过选择改变操作类型至各操作模式的最佳时间的操作模式设定控制开始时间的功能。
生产系统可以有聚合反应器并可以生产多种类型的聚烯烃树脂，这些树脂至少一种聚烯烃的分子量和共聚物组分是相互不同的；和贮存可以记录它由多元区域每一个所给出的最佳操作模式，由基于至少氢浓度和聚合催化剂活性间的关系预先将聚合反应器中氢浓度分成操作模式表而得到的。
在上述情况下，生产系统可以生产至少一种聚丙烯的分子量和共聚物组分相互不同的多种类型聚丙烯树脂。
根据本发明的第四方面，聚烯烃树脂生产装置的控制仪器包括：
有反应器的生产系统，用于连续改变在连续聚合的聚合反应器中所提供要素的组成，由此生产不同类型的聚合物；
通过改变各树脂名称的操作模式贮存操作模式的模式贮存；
用于基于在模式贮存中存贮的操作模式改变操作参数的改变控制器，由此在连续聚合中将一种类型树脂变换到另一种。
用于始终探测和监控副参数的监控部分，副参数是根据控制参数的变化而改变的。
用于实行改变控制器模糊控制的模糊控制器，其方法是，当在控制参数改变后预定周期过后，控制参数和副参数接近符合待改变目标树脂类型的目标值。
模糊控制器可包括：
在由监控器部分探测到的副参数基础上进行模糊操作的操作部分以获得控制参数基础上的信息；和
改变在操作部分得到的控制参数的控制器。
模糊控制器可以设定预定周期作为从改变树脂类型开始到调整目标值到符合在控制参数的过度后待变换目标树脂类型值的时间。
在上述情况下，模糊控制器可以改变控制参数以仅控制聚合反应器中的压力作为预定周期中的副参数。
作为操作模式，模式贮存可以存贮基于过去的生产成就得到的操作模式。
生产系统可以生产聚丙烯、聚乙烯和聚乙烯蜡之一作为聚烯烃。
生产系统可以用氢的供料速率作为控制参数。
生产系统可以用催化剂的供料速率作为控制参数。
生产系统可用至少一种含2～8个碳原子的α-烯烃的供料速率作为控制参数。
生产系统可用氢与丙烯和氢与乙烯的比率之一作为副参数。
生产系统可用聚合反应器中压力和温度的至少一种作为副参数。
根据概括本发明的聚烯烃树脂生产装置的控制方法和控制仪器，由生产系统生产的多元聚烯烃树脂名称作为指示数据可预先记录到数据库中，将变换最佳类型的操作模式以操作模式表预先存入模式存贮器中，它是由生产系统当时运行生产工艺中生产的当时树脂名称与由生产系统生产的下一个目标树脂名称相互结合，由操作模式表选择符合当前树脂名称和待生产下面给定目标的树脂名称的操作模式，以及根据选择的操作模式实行工艺控制以改变由生产系统要生产的树脂类型。该控制系统可以消除不合格产品的产生并能完成将一种类型树脂变换到另一种的适当而有效的自动控制。
连同附图在下述讨论过程中，本发明的其它目的和优点将变得更明显，其中：
图1是简图，表示根据本发明第一实施方案的聚烯烃树脂生产装置的控制系统结构；
图2是功能简图，用于解释图1中系统的功能结构；
图3是表示图1系统中氢浓度和聚合催化剂的活性之间的关系的图；
图4A至4D是图1系统中供氢操作模式的不同实施例图；
图5是表示图1系统中第一实验例和第一比较例的时间和氢浓度之间关系的图；
图6是表示图1系统中第二实验例和第二比较例的时间和氢浓度之间关系的图；
图7是简图，表示根据本发明第二实施方案的聚烯烃树脂生产装置的控制系统结构；
图8是用于解释图7系统中模式预先控制的概念的图；
图9是功能简图，用于说明图7中系统一部分的功能结构；
图10是功能简图，用于说明图7中系统另一部分的功能结构；
图11是说明图7中系统操作的流程图；
图12是用于说明图7系统中聚合转变的操作控制的图；和
图13是用于说明图7中系统控制操作的图。
参考附图现将描述本发明优选实施方案的聚烯烃树脂生产装置的控制系统。
第一实施方案
参考附图1现将描述本发明第一实施方案的聚烯烃树脂生产装置的控制系统。
图1中控制系统包括总线1，工艺计算机2，操作站3，多功能控制器4，连续自动控制器(UACs)5，线路部分6，原料供应阀7和磁盘仪8。
在图1中，工艺计算机2和操作站3连到总线1上。这些工艺计算机2和操作站3执行系统的一般控制。
还连到总线1上的有由操作站3控制的多功能控制器4s。多功能控制器4的控制数据经多功能控制器4传到各连续自动控制5上，以致甚至当多功能控制器4被损坏时，连续自动控制器5也能执行所需工艺操作。
用于向装置供原料的原料供应阀7经线路部分6连到连带的多功能控制器4上，后者控制连带的原料供应阀7的开关。
图2中示例性说明了由上述硬件结构完成的控制系统的更特殊的功能。
在磁盘仪8的贮存区存贮图2中所示的名称数据库9和操作模式表10作为图1中所示工艺计算机2的终端记忆单元。
例如，记录约100种树脂名称作为名称数据库9中的指数或指示数据，名称数据库9是每种产品类型的操作条件数据库。对于每种类型树脂来说，在名称数据9中例如以序列形式记录装置操作工艺数据如流速、温度和压力的特定值，和产品象MFR的目标值。
在各与树脂类型目标值和待变换的下一个目标树脂目标值的结合有关的操作模式表10中记录了分别由原料供应模式的操作值组成的每个操作模式。各操作模式与组成值和原料供应模式相等。
工艺计算机2将当时操作工艺数据或当时树脂类型的操作工艺数据与下一个树脂类型的操作工艺数据的特定值做比较，从基于比较操作工艺数据的组合的操作模式表10中读取最佳操作模式，并基于操作模式控制多功能控制器4。当预先或类似地设定当前树脂类型的终时时，将需要工艺计算机2从操作模式表10中选择最佳操作模式和为基于当前树脂类型的终时的各选择操作模式选择最佳操作模式的开始时间。
现用氢供料速率的模式作为例子说明在该系统中使用的原料供应模式。
图3表明聚合反应器中氢浓度(％)和聚合催化剂的活性(相对值)之间的关系，或于聚合反应器中氢浓度改变相关的聚合催化剂活性的改变。图3中所示趋势符合于溶液聚合，淤浆聚合，本体聚合和气相聚合。
在图3中，在变换一种类型树脂至另一种时为了降低分子量，例如，同时有效地供给足够速率的氢，直到生成具有低分子量的聚合物。然而，如图3所示，随着氢浓度的增加，聚合催化剂的活性增加，这样氢浓度锐增造成异常聚合。因此，有必要将在当时树脂类型的操作值下的氢浓度与下一个树脂类型的目标氢浓度做比较以选择最佳供料模式。
根据该系统，预先将反应器中的氢浓度分成基于氢浓度和聚合催化剂活性之间关系的多元区段和在操作模式表10中记录为各分段区段所得的最佳操作模式。
图4A至4D表示原料供应中变化模式或各个分段区段的氢供料速率中变化模式，它们将被记录在操作模式表10中。
图4B表示根据下一个树脂类型的条件增加氢供料速率的模式并适用于这样情况，即在当时树脂类型的操作值和下一个树脂类型的目标值中氢浓度之间的差异低于0.5％。
4C中所示模式以两步增加氢供料速率并适于这样情况，即在当时树脂类型的操作值中氢浓度小于2％和在当时树脂类型的操作值和下一个树脂类型的目标值中氢浓度之间的差异小于0.5％。
图4A表示暂时过量进料氢供料速率的模式并适于这样情况，即在当时树脂类型的操作值中氢浓度离开表1中说明的范围。
图4D表示降低氢供料速率情况的模式。
表1表示将基于当时树脂类型的操作值和下一个树脂类型的目标值的组合选择模式，最右栏显示每时氢的供料速率。
                                    表1
下面类型的标的值 当前操作值 差异 模式 氢流率
小于2％ 小于2％ 小于5％0.5或以上 图.4B图.4A 迅速调整它到下面标的值10Nm3/Hr
2％或  以上小于4％ 小于2％ 图.4A 20Nm3/Hr
2％或  以上小于4％ 2％或  以上小于4％ 图.4A 20Nm3/Hr
4％或  以上 小于2％ 图.4C 20→55Nm3/Hr
4％或  以上 2％或  以上小于4％ 图.4A 55Nm3/Hr
4％或  以上 4％或  以上 图.4A 55Nm3/Hr
第一实验例
在当前树脂类型的操作值中氢浓度低于2％和在下一个类型树脂的操作值中氢浓度为4％或以上的情况中，为将在反应器中的一种类型树脂变换到另一种而实行改变类型操作。
工艺计算机2从分配多功能控制器4读取当时树脂类型的操作值，从名称数据库9读取下一个待改变树脂类型的名称，并得出两种树脂的氢浓度的目标值之间的差异。结果，基于表1选择图4C中的模式。
图4C表示两步供氢模式，其中氢供料速率增到20Nm2/Hr和在第一步降低催化剂的供料速率，导致聚合反应器中聚合量并因此降低催化剂浓度，然后再增加氢的供料速率至55Nm2/Hr。当氢浓度达到目标值时，氢供料速率减到特定值3.5Nm2/Hr，此后调节氢供料速率以提供目标氢浓度。
在该操作下，为使生成聚合物的物性值满足特定值要花费2小时10分钟。
第一比较例
由操作者仅手动操作分配的多功能控制器来实行如第一实验例所做的相同控制
在将一种类型树脂变换到另一种时，操作者要同时改变其它多元控制循环的设定值和监控这些控制循环，并完成改变操作条件，同时从全局的观点出发区别设定值。由于要充分考虑到安全改变设定值，从安全观点出发这些值要设定到最小水平。
在该情况下，为防止异常聚合，以20Nm2/Hr速率供氢2小时，然后增加氢供料率至40Nm2/Hr同时监控氢浓度的升高，确定氢浓度升到特定值后，氢供料速率降到3.5Nm2/Hr。
在该控制下，为适当改变树脂类型或为使产品的物性值满足特定值要花费3小时45分钟。
图5表示第一实验例和第一比较例的氢浓度(％)变化。
从图5可以看出，本发明可以缩短下一个类型树脂的物性值达到特定值的时间。
第二实验例
在和第一实验例所用相同的系统结构中，将低分子量产品改变成高分子量产品。
为了降低氢浓度，暂行供氢和脱氢是有效的。脱氢是指进行聚合反应器脱气，以使氢和活性单体气体一起排出。该方法明显缩短了所需降低氢浓度的时间，然而，当该方法降低反应器压力而会影响反应时，将不能排出大量的氢。在这点上，用它作辅助方案。
在该实验例中，工艺计算机2选择图4D中的模式，暂时停止供氢和进行脱氢，当氢浓度达特定水平值时将氢的供料速率调回到特定值4.5Nm2/Hr。在该情况下，树脂从一种类型变换到另一种要用3小时。
第二比较例
操作者手动完成如第二实验例中所做的相同控制。
由于操作者要改变其它多元控制循环的设定值和在该情况下还要在变换一种类型树脂至另一种时间监控这些控制循环，因此，操作者只能先完成暂停供氢的操作，然后使氢供料速率回归到4.5Nm2/Hr。
在该情况下，要花5.5小时完成树脂类型的适当变换。
图6表示第二实验例和第二比较例的氢浓度的连续变化。从图6看出，本发明可以缩短下一个类型树脂的物性值达特定值的时间。
通过将工艺计算机连到普通配给控制系统的总线上可以实现图1中所示系统，以使该工艺计算机完成变换类型控制。
在实行该类型变换控制中，将当时类型树脂的操作工艺数据与下一上类型树脂的操作工艺数据的特定值做比较并得到两值间的差异以选择适宜的操作模式。
在操作模式表中待记录的操作模式需要装置的操作工艺数据，改变后，达到待生产的下一种类型树脂的操作工艺数据的特定值，以保证连续转变成下一种类型树脂的操作，甚至在当时类型树脂的操作完成后也不用停止操作。在不合格和在改变树脂类时生产的产品质量方面和在安全而有效地完成至生产下一种类型树脂的转换方面认为它们是最佳操作模式。通过将改变操作工艺数据的条件分成若干种模式而得到操作模式。
当各树脂类型的目标值和连续改变各原料供料速率中都被记录在操作模式表中，使有可能记录操作模式，它是基于通过各树脂类类型的手工操作预先做的分析结果，这可以保证控制不依赖于各操作者的熟练水平。
第二实施方案
下面将根据本发明的第二实施方案描述聚烯烃树脂生产装置的控制系统。
第二实施方案适于聚合物的连续聚合系统，在连续聚合中自动地将聚合物从一种变换到另一种。
通过聚合生产聚合物或高分子材料。可通过在聚合反应器中连续聚合生产聚合物。这种连续聚合连续生产具有不同分子量和不同密度的多种类型聚合物。
当将一种聚合物变换到另一种时，为了尽可能降低过渡产品量(在从一种类型聚合物转变成另一种时过渡生产的不合格产物)，将迅速而稳定地实行在聚合反应器中组成的换变。
例如，所供气体的供料速率之比例，如在改变分子量中氢、乙烯和丙烯的供料速率之比例或在改变分子量/密度中丙烯和乙烯的供料速率之比例相当于聚合反应器中组成的改变并成为变换聚合物型或转变的指数。
有一种常规连续聚合技术，该技术通过保持乙烯供料速率不变来调节催化剂的供料速率、氢供料速率、丙烯供料速率或类似地在一定周期内来过量供给催化剂，氢或丙烯以使由气相色谱测定值的比率(此后称气相色谱率)接近过渡型产品的目标值，然后将该比率调回所述目标值。
如已述的，通常，由操作者手动进行聚合物类型的转变并因此很大程度上取决于操作者的知识和经验上的熟练技能，因此，过渡期随操作者而改变，由此对于一些操作者来说在过渡期难以稳定产品质量。
在这一方面，本发明的第二实施方案提供一种聚合物的连续聚合系统，它能在连续聚合中自动而又迅速地将一种类型聚合物转变成另一种同时又改善了产品的质量。即，第二实施方案是聚合物的连续聚合系统，聚烯烃树脂生产装置的本发明的控制系统适于该系统。图7表示第二实施方案的硬件结构。
聚合物的连续聚合系统通过连续聚合连续生产不同类型的聚合物，通过连续转变聚合反应器中的组成完成该聚合。
图7中聚合物的连续聚合系统包括模型算法控制部分(此后称“MAC部分”)21，分配控制系统部分(此后称“DCS部分”)23，和聚合反应器28。
MAC部分21设定DCS部分23的模型模式并完成模糊控制。因此，MAC部分21操纵模型模式参数模糊参数和名称条件资料及操纵模糊控制。
DCS部分23执行基于程控的模型模式以完成系统的一般控制和程序控制。
用通过模式化由DCS部分23制备的试验程序中的过度部分得到的模型模式，使MAC部分21完成模型预先控制。
“模型模式”是基于各聚合物类型已达成果设定的氢和丙烯的供料速率的操作模式。基于熟练操作者的经验编制各聚合物类型的模型来模拟过度操作的方案属于模型预先控制，为优化之目的，将使用用模型预先控制的控制仪。
模型预先控制包括例如MAC(模型计算控制)和DMC(动态模型控制)。模型预先控制的典型方法使用控制计算中工艺的动态特征模型，以使由先前控制数据预计控制目标的未来行为Yp(t)，Yp(t+1)，……，和在有限时间内控制它，如图8中说明的。
如果单独使用模型模式，MAC部分21中的模糊控制不能应付随时变化的物性控制。因此，用模糊控制来控制物性达目标值。在模糊控制中，结合手控操作设定结构要素功能和模糊规则以达到似人的控制操作。
聚合物的连续聚合系统在工艺反馈值上进行模糊操作并再在工艺上反映操作结果。尤其是，聚合物的连续聚合系统实行程控，它基于由各聚合物类型已操作达到数据获得的模型模式实行控制，和实行间接预先控制，它完成比程控水平高的模糊控制，以及在预先控制的DCS部分23中设定操作结果。
DCS区23可用通用计算机系统设计(例如“CENTUM”，YOKOGAWA ELECTRIC公司的产品，或“TDCS”，YAMATAKE HONEYWELL公司的产品)，它包括工作台24，操纵台25和现场控制器26。
现场控制器26包括待以后讨论的批处理器55。
MAC区21有硬盘驱动，随机取存记忆和RS71界面程序单(未说明)，及软件操作系统。软件包括线路控制器，BASIC解释器，界面程序单应用程序，相互配合图示应用程序，方位程序库，数据库应用程序，DOS(磁盘操作系统)，转换应用程序，外壳和模糊处理程序(如“AdMAS”，它是一种装配程序)。
将催化剂，氢，乙烯和丙烯单体或类似物适宜地供到聚合用的聚合反应器28中，现场控制器26接收数据如催化剂供料速率，氢供料速率，丙烯供料速率等。现场控制器26控制聚合反应器28中的压力和温度，以及气相色谱率。
聚合反应器28进行连续聚合反应。聚合物可以是聚烯烃，它是由在分子中各有碳-碳双键的α-烯烃聚合得到的高分子化合物。聚烯烃包括由自由基聚合成的低密度聚乙烯，聚烯烃还可是中或高密度的聚乙烯或聚乙烯蜡。
现将描述可由软件完成的聚合物的连续聚合系统的功能结构。
图9表示MAC区21的功能结构，图10表DCS区23的功能结构。
聚合物的连续聚合系统的软件由图9中所示MAC功能部分和也由图9所示DCS程序功能部分组成。MAC功能部分包括数据库29，模糊控制区31，动向监控区32，数据库输入/输出区33，数据收集区36，数据置位区37，模糊处理器38，初级模拟器41，过渡数据收集区42，过渡置位区43，文件选择器44和数据分析/动向区45。
模糊控制区31管理模糊处理器38的数据输入/输出和名称条件参数，并完成模糊控制象数据处理及模型模式的操作和压力控制，换句话说，模糊控制区31以这样方式实行模糊控制，即，在控制参数值改变后，预定时间的推移经过时，允许付参数达到与待变换的下一种类型聚合物有关的目标值，其中副参数象气相色谱率，压力和温度，根据控制参数值象氢的供料速率和催化剂的供料速率变化。
动向监控区32代表在有效时间内过度态的动向显示，以显示模糊控制的储存信息和状态。
数据库输入/输出区33管理通向数据库29中数据文件29A的输入/输出，例如上述模型模式参数和名称操作条件数据，及输入和改变这些数据。
初级模拟器41有工艺模拟功能，以贮存工艺模拟的初级模型方程和处理模型方程，推知聚合物的物性和检验模糊输出。
数据收集区36收集经被引用在线控制器上的通讯软件从DCS区23收集数据并将该数据存入普通区中。即，数据收集区36用作探测区以探测上述副参数值。
模糊处理器38包括一个模糊操作区(以模糊处理程序的子程序提供)，并在模糊控制区31下完成模糊操作，即，由数据收集区36收集的副参数值上从模糊操作获得上述控制参数值。
数据置位区37将树脂类型的模型模式数据和由模糊操作得到的值送入现场控制器26的批处理器55中。
模糊处理程序形成模糊规则，隶属功能等。各模糊规则设有各由模糊设置组成的条件(如果(IF))部分和结论(于是(THEN))部分。
下面是一些模糊规则的例子
规则1
如果X是A1和Y是B1，于是Z是C1
规则2
如果X是A2和Y是B2，于是Z是C2
这两个规则有两个可变条件部分“X是A”和“Y是B”及一个可变结论部分“Z是C”。在此规则中，A1，A2，B1，B2，C1和C2是模糊置位。
隶属功能为定义量化模糊规则部分。
模糊操作得到有所给定值的各规则条件部分的匹配性(配合的质量因数)，得到基于所得匹配性的各规则的推论结果，然后由各规则的推理结果得到最终推理结果。
初级模拟器41将过渡数据文件29A的数据输入到模糊处理器38，提供在动向监测区32上输出值的动向显示并调节隶属功能的置位和基于显示结果的模糊控制的模糊规则。
例如，过渡数据收集区42在过渡开始前直到过度结束用1小时将88件数据存入数据库29中的数据文件29A中。过渡置位区43没定开始数据收集的动向名称和时间。
文件选择器44选择待显示的过渡数据文件29A。数据分析/动向区45代表在数据文件29A中命名的过渡数据的动向显示。
然后DCS程序区50有系统控制程序区51，参数置位程序区52，模糊控制程序区53，模型模式程序区54和上述批处理器55。
模糊控制程序区53和模型模式程序区54控制聚合反应器28。
系统控制程序区51控制树脂类型的选择，使用中程序的选择，程序的开始和停止，模型模式参数的选择和与MAC区21联络。树脂类型由8-2进位码管理，用十进位符号中数字型处理二进位码。
树脂类型选择后，在程序开始时，参数置位程序52区与MAC区21联络，并在DCS区23的批处理器55中设定模形模式参数。
参数置位程序区52在批处理器55中设定相同值作为模型模式参数。该程序区52相互比较设定在批处理器55中的两个值并决定当这两个值相同时完成适当联络，并在程序处理器(未示出)中设定该值。当在批处理器55中这两个模型模式参数相互不同时，程序区52送出通讯错误信息给MAC区21并再试联络。
模糊控制程序区53管理由MAC区21的数据置位区37设定的模糊操作值并使批处理器55与在控制标记中。当模型模式置位后预定周期经过时起动该程序区53，并控制MAC区21和DCS区23之间的通讯。
模型模式程序区54是模式化程序，它优化模式化并构成还未形成模糊参数的树脂类型的模式。在连续聚合反应中，在变换一种类型聚合物至另一种时该程序区54基于各类型的模型模式改变控制参数值。
现将描述在聚合物的连续聚合系统中连续聚合的控制操作。
图11是说明连续聚合控制的流程图，和图12是说明聚合过渡的控制特性。
首先，MAC区21形成模型(步骤S00)。在该情况下，例如，进行18种类形模式化的试验模式程序。此外相对于3个参数完成模式化：氢的供料速率，催化剂的供料速率和丙烯的供料速率。
图13举例说明氢的模型模式。如图13中所示，氢模式表明，25分钟供氢30Nm3/Hr和在过度时30分钟供氢120Nm3/Hr。
关于催化剂，活性总在改变，使它难以预定供料速率。因此，基于过去成就分解活性改变的比例，依照过渡时的活性自然地由MAC区21计算出供料速率。在DCS区23中设定计算出的供料率。
因为由过去成就已将设计的模型模式优化到了一定程度，因此可缩短聚合过渡时间。例如，过渡操作(包括料降和料增)需要的时间是平均约12小时。过渡聚合的自动控制系统将该过渡时间缩短到10小时，缩短了两小时。
过渡类型置位，程序的开始和结束是在操作者操作台24的屏幕上完成的，并将信息从DCS区23送到MAC区21(步骤S01)。
MAC区21接收来自DCS区23的信息并将认可的信息送到DCS区23(步骤S02)。
此后，MAC区21测定来自DCS区23的信息是否是正确的(步骤S03)。当DCS区23的信息是正确时，MAC区21中的数据置位区37在DCS区23的批处理器55中设定模型模式参数(步骤S)4)。在该例中，在批处理器55中设定两个相同模型模式参数。
然后，通过特征与两个模型模式参数的比较，DCS区23决定是否已传送设定的模型模式参数(步骤S05)。
当模型模式参数已被适宜地传送，它决定是否已完成该类型的模糊置位(步骤S06)。当已做了该模糊置位，系统控制程序区51选择并调用模糊控制程序区53(步骤S07)。
当选择模糊控制程序区53时，用预先定义的模型模式起动过渡操作和在预定周期后转换到模糊控制(步骤S08)。
尤其是，在初始状态于过渡时完成过度以便将供料条件改变成下一种类型产品的条件，在预定周期经过后，完成模糊控制以便将气体流率调到图12中所示的H/E目标值。
“预定周期”是过度起动后在执行过度时将控制目标值调到下一种类型产品的值的时间并为各类型设定好。
在该情况下，在如图12所示的模糊控制周期过程中，模糊控制区31基于控制算法实行气相色谱控制(H/E控制)和压力控制。甚至在操作过程中为了精确调节可以改变控制算法。控制循环分成气相色谱控制和压力控制的两部分，它们各自可随意地设定。例如，每3分钟进行色谱控制同时每分钟实行压力控制。
当物性达到目标值并成稳定态时，结束过渡并开始正常操作(步骤D09)。甚至在正常操作中继续模糊控制以完成在该操作中的稳定控制。
模糊控制程序继续到料增，料降和下一种过渡。当基于控制表随意停止模糊控制程序时，将控制变成手动操作的常规控制。
当没有做模糊设定时，系统控制程序区51选择和调用模型模式程序区54(步骤S10)。
该程序区54在过渡时开始图12中所示的模型模式控制(步骤S11)。在该情况中的模型调整中，为压力控制推论n分钟后的压力。
由于在预定周期中采取过度，不能控制物性并且仅能控制反应器中的压力。
例如，高序列MAC区21的数据收集区36收集各由每分钟得到的5段压力数据和输出在收集的压力数据中改变的比例(步骤S12)。
每一分钟的压力改变：
dp1＝p-p1，dp2＝p1-p2，dp3＝p2-p3，dp4＝p3-p4，dp5＝p5-p6
然后，基于变化比例数据，数据收集区36推论由当时点的一分钟后的压力(步骤S13)。
一分钟后推论的压力：AVPA＝总和(dp1，dp2，dp3，dp4，dp5)/5+反应器压力D201PS
数据收集区36确定推论压力值是否达到了由类型条件预先确定的压力点(上限/下限)(步骤S14)。
在该时间点上，数据收集区36改变催化剂的量以控制压力(步骤D15)。
催化剂供料速率的单一操作量在基于过去成就的模型模式中于第一点和第二点间的差别是有限的。
当压力达到由类型条件确定的点时，MAC区21输出上限压力信号和下限压力信号给DCS区23以完成基于程序的控制(步骤S16)。
由于在该周期中不能实行气相色谱控制，当操作进入稳定态时需要手动操作。使模式程序以优化模型模式，而不是为了自动控制。
由模型模式和模糊控制的结构进行聚合过渡的自动控制。为了优化类型与类型模式，通过使用MAC区21可自动地设定试验程序模式，它在基于模型模式的程序控制下构成模型模式。
因此，为了自动变换所需聚合物，甚至为了非普通聚合物的其它类型聚合物(自动地由一种变换成另一种)，能够开发构成模糊参数的系统。
在预定周期过程中，通过改变控制参数仅控制聚合反应器中作为副参数的压力而不控制物性，以便可以缩短过渡时间。
系统还可以用至少一种α-烯烯的供料速率作为控制参数，所述α-烯烃含2～8个碳原子，例如乙烯，丙烯，丁烯等。
显然，本发明中，基于本发明而又不脱离本发明的精神和范围可形成宽范围的不同操作模式。

Claims (32)

1.一种聚烯烃树脂生产装置的控制方法，包括下列步骤：
(a)预先将可由聚烯烃树脂生产装置生产的多元聚烯烃树脂的名称寄存到名称数据库中作为指示数据；
(b)预先贮存每种最佳型操作模式，将以操作模式表的操作变成一模式贮存，该模式贮存用于由聚烯烃树脂生产装置生产下的当时树脂名称与由聚烯烃树脂生产装置待生产的下一种目标树脂名称相配合；
(c)将所述当时树脂的名称与所述下一种目标树脂的名称做比较以区别其配合结果，并从所述操作模式表中选择对应于所述区别结果的操作模式；
(d)根据在所述比较和选择步骤中选择的操作模式实行工艺控制，包括调整工艺输入，以将由聚烯烃树脂生产装置生产的树脂类型从当时树脂变成目标树脂；和
(e)在所述聚烯烃树脂生产装置中产生目标树脂。
2.根据权利要求1的控制方法，其中在所述操作模式表中待贮存的各操作模式包括树脂类型的控制目标值和在原料供料速率中连续改变的信息。
3.根据权利要求2的控制方法，其中所述模式选择步骤包括基于当时树脂类型的生产结束时间将由改变类型操作的所述所选择的操作模式控制设定开始时间调到各操作模式的最佳时间的步骤。
4.根据权利要求2的控制方法，其中用所述生产系统生产多种类型聚烯烃树脂，所述树脂在聚烯烃的分子量和共聚物组成中的至少一个方面是相互不同的；和
所述模式贮存步骤包括寄存最佳操作模式的步骤，所述最佳操作模式是由各多元区给出的，由预先将至少基于氢浓度和聚合催化剂活性之间的关系的聚合反应器中氢浓度分成所述操作模式表得到的。
5.根据权利要求4的控制方法，其中所述生产系统被用来生产多种类型聚丙烯树脂，所述树脂在聚丙烯的分子量和共聚物组成中的至少一个方面是相互不同的。
6.聚烯烃树脂生产装置的控制方法，连续改变连续聚合反应器中所供要素的组成，由此生产不同类型的聚合物，所述方法包括下列步骤：
(a)改变控制参数，所述的控制参数是基于在所述连续聚合中将一种类型的树脂变换成另一种时通过改变各预先贮存树脂名称的操作模型得到的操作模式；
(b)连续探测和监控副参数，所述副参数根据所述控制参数的变化而变化；
(c)基于所述改变步骤进行操作的模糊控制，使得当在所述控制参数改变之后预定周期经过时，所述控制参数和所述副参数接近相当于目标树脂类型的目标值；和
(d)在聚合反应器中，由所述目标树脂类型、控制参数和副参数产生不同类型的聚合物中的一种。
7.根据权利要求6的控制方法，其中所述模糊控制步骤包括：
进行由所述监控步骤探测的副参数的模糊操作以得到所述控制参数的信息的操作步骤；和
改变在所述操作步骤中获得的所述控制参数的控制步骤。
8.根据权利要求6的控制方法，其中所述预定周期是从树脂类型开始改变点到将所述目标值调到与在所述控制参数过度之后待变换目标树脂类型值相应的点的时间。
9.根据权利要求8的控制方法，还包括在所述预定周期过程中改变所述控制参数到仅控制聚合反应器中压力作为副参数的步骤。
10.根据权利要求6的控制方法，其中所述操作模式是基于过去生产成就获得。
11.根据权利要求6的控制方法，其中所述聚烯烃是选自聚丙烯、聚乙烯和聚乙烯蜡的产品。
12.根据权利要求6的控制方法，其中所述控制参数是氢的供料速率。
13.根据权利要求6的控制方法，其中所述控制参数是催化剂的供料速率。
14.根据权利要求11的控制方法，其中所述控制参数是至少一种含2～8个碳原子的α-烯烃的供料速率。
15.根据权利要求6的控制方法，其中所述副参数是氢与丙烯比例和氢与乙烯比例之一。
16.根据权利要求6的控制方法，其中所述副参数是所述聚合反应器中压力和温度的至少一种。
17.聚烯烃树脂生产装置的控制仪器，包括：
能生产多种类型的聚烯烃树脂的生产系统；
名称数据库设备，用于预先寄存可由所述生产系统生产的多元聚烯烃树脂名称作为指示数据；
预先贮存最佳型操作模式的模式贮存设备，改变作为在当时运行生产工艺中由所述生产系统生产下的当时树脂名称与由所述生产系统待生产的下一种目标的树脂名称相互配合的操作模式表；
模式选择设备，用于将所述当时树脂的所述名称与所述下一种目标树脂的所述名称做比较以区别其配合，并由所述操作模式表中选择相应于区别结果的操作模式；和
改变控制设备，用于根据由所述模式选择设备选择的所述操作模式实行工艺控制以改变由所述生产系统生产的树脂类型。
18.根据权利要求17的控制仪器，其中所述模式贮存设备包括用于贮存包括各树脂类型的控制目标值的操作模式和在所述操作模式表中原料供料速率中连续改变的信息的设备。
19.根据权利要求18的控制仪器，其中所述模式选择设备包括用于基于当时树脂类型的给定生产结束时间将由改变类型操作的所选操作模式的控制开始时间调到各操作模式的最佳时间的设备。
20.根据权利要求18的控制仪器，其中生产系统有聚合反应器并生产多种类型的聚烯烃树脂，该树脂在聚烯烃分子量和共聚物组成中的至少一个方面是相互不同的；和
所述模式贮存设备寄存最佳操作模式，该模式由各多元区给出，它由预先将至少基于氢浓度和聚合催化剂活性之间的关系的所述聚合反应器中氢浓度分成所述操作模式表得到的。
21.根据权利要求20的控制仪器，其中所述生产系统生产多种类型聚丙烯树脂，该树脂在聚丙烯的分子量和共聚物组成中的至少一个方面是相互不同的。
22.聚烯烃树脂生产装置的控制仪器，包括：
具有聚合反应器的生产系统，用于连续改变连续聚合反应器中所供要素的组成，由此生产不同类型的聚合物；
通过改变各树脂名称的操作模型，贮存操作模式的模式贮存；
改变控制设备，用于改变基于在所述模式贮存中存贮的所述控制模式的控制参数，由此在所述连续聚合中变换一种类型树脂至另一种；
监控设备，用于始终探测和监控副参数，该副参数根据所述控制参数的变化而变化；和
模糊控制设备，用于以这样方式进行所述改变控制设备的模糊控制，即当在所述控制参数改变之后预定周期经过时，所述控制参数和所述副参数接近相当于待改变目标树脂类型目标值。
23.根据权利要求22的控制仪器，其中所述模糊控制设备包括：
操作设备，用于完成由所述监控设备探测的副参数的模糊操作，以获得所述控制参数的信息；和
改变在所述操作设备中获得的控制参数的控制设备。
24.根据权利要求22的控制仪器，其中所述模糊控制设备调节所述预定周期作为从树脂类型开始改变点到将所述目标值调到与在所述控制参数过度之后待改变目标树脂类型值相应的点的时间。
25.根据要利要求24的控制仪器，其中所述模糊控制设备改变所述控制参数以使在所述预定周期过程中仅控制聚合反应器中压力作为副参数。
26.根据权利要求22的控制仪器，其中所述模式贮存存贮基于过去生产成就获得的操作模式作为所述操作模式。
27.根据权利要求22的控制仪器，其中所述生产系统生产聚丙烯、聚乙烯和聚乙烯蜡之一作为所述聚烯烃。
28.根据要利要求22的控制仪器，其中生产系统用氢供料速率作为所述控制参数。
29.根据权利要求22的控制仪器，其中所述生产系统用催化剂的供料速率作为所述的控制参数。
30.根据权利要求27的控制仪器，其中所述生产系统用至少一种含2～8个碳原子的α-烯烃供料速率作为所述的控制参数。
31.根据权利要求22的控制仪器，其中所述生产系统用氢与丙烯的比例和氢与乙烯的比例之一作为所述的副参数。
32.根据权利要求22的控制仪器，其中所述生产系统用所述聚合反应器中的压力和温度中的至少一种作为所述的副参数。
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