CN1427965A - 化学生产方法的控制方法 - Google Patents

化学生产方法的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1427965A
CN1427965A CN01808616A CN01808616A CN1427965A CN 1427965 A CN1427965 A CN 1427965A CN 01808616 A CN01808616 A CN 01808616A CN 01808616 A CN01808616 A CN 01808616A CN 1427965 A CN1427965 A CN 1427965A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reactor
raw material
powder
signal
equipment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN01808616A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1221872C (zh
Inventor
丹尼斯·L·麦金
威廉·D·斯蒂芬
J·安迪·格雷
贝茨·詹森
戈默E·斯托弗
詹姆斯A·华尔兹
拉马斯瓦米·维迪雅那塞
戴维R·范·黑尔
杰罗姆J·马塞克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ineos USA LLC
Original Assignee
BP Corp North America Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BP Corp North America Inc filed Critical BP Corp North America Inc
Publication of CN1427965A publication Critical patent/CN1427965A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1221872C publication Critical patent/CN1221872C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0224Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/024Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B5/00Anti-hunting arrangements
    • G05B5/01Anti-hunting arrangements electric
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/10Plc systems
    • G05B2219/11Plc I-O input output
    • G05B2219/1112Bit addressing, handling
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2223/00Indexing scheme associated with group G05B23/00
    • G05B2223/02Indirect monitoring, e.g. monitoring production to detect faults of a system

Abstract

本申请公开了一种通过监控与下游设备的操作有关的瞬态监控并提高化学生产方法的性能的方法。

Description

化学生产方法的控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2000年4月27日申请的题为“监控和控制化学反应器的方法和设备”的临时专利申请序列号60/200,092的利益。
发明背景
许多化学生产方法使用化学反应器将化学原料转变成所需的固体、气体或液体中间物和最终产品。在生产这些所需物料期间,这些物料通过大量位于所述化学反应器下游的生产设备。这些生产设备对所述中间物、废料或循环物流、或者最终产品进行运输、处理、反应或其它操作,以便所需的最终产品以运输到最终使用者的所需形式生产。
这样一种工艺的实例是由气态原料气相生产聚烯烃如聚丙烯或聚乙烯。在这种工艺中,在有催化剂的情况下一种或多种气态单体原料在化学反应器中反应生产粉末状聚合物。所述粉末状聚合物然后典型地在最后加工单元中挤出生产颗粒。这些颗粒易于运输,并且用于制造以聚合物为主生产的产品如模压物品、薄膜和纤维。
在理想环境下,反应器如上面讨论的聚合反应器将生产具有相对可预测分布的粒径的粉末状产品。将下游粉末操作和最后加工设备设计以适应粒径的这种预测分布。不料的是,在低于理想条件下,聚合反应器能够产生“块”或“串”,它们是粒径显著大于所需粒径的聚合物粒子的聚集体。
串和块的存在可以用作聚合反应器没有最佳运行的早期预测。不料的是,除非反应器性能严重退化,串和块的存在经常不能直接观察到。此外,存在于聚合物粉末中的串和块经常被造粒方法所掩盖,其中挤出机在足够造出一些不良大颗粒的温度和压力条件下操作。
通过不良大颗粒的操作显示的亚最佳反应器性能典型地需要改变反应器操作参数以提高操作。而且,尽管产品最后加工过程有时可以迫使串和块呈现最终使用者所需的宏观形式(例如颗粒形式),但是运送的物料可能含有大量亚宏观不均匀区域(即颗粒中的局部区域),它们可能影响最终使用者对该运送物料的使用。
在许多情况下,如上所述的那些问题可以在产品运送到消费者之前通过各种抽样和质量控制程序加以检测。然而,使用这些程序不能提供亚最佳生产条件的早期、实时指示,所述亚最佳条件将使反应器操纵者能够呈现校正的作用,从而避免不均匀物料的形成或使之最小化。
可以使用在线产品分析器提供对方法控制有用的信息,从而在一定程度上使产品不均匀性最小化,但是在线分析器不能用于检测许多类型的不良产品变化。
需要的是一种灵敏且实时的方法,它能够直接监控化学生产方法中的中间物和产品不均匀性,不必采取加入在线产品分析设备。这种方法应使化学生产方法操纵者能够手工或者通过自动控制系统干涉,从而使不均匀物料的形成最小化或者消除其形成。在这种化学反应器或其它设备中的主要混乱发生之前,并在生产大量非特定物料之前,这种早期检测和干涉将能够校正设备(如化学反应器)中的加工参数。
发明概述
我们出人意料地发现,通过监控来自下游加工设备的信号的细微瞬态响应,我们能够检测存在不均匀产品如聚合物串、块和其它异常大的颗粒。接着在这些不良产品的存在显著足以造成加工设备混乱之前,并在由直接观察反应器或其它上游设备操作参数或由质量控制样品将显而易见早的时间下,我们使用该信息呈现校正作用。
对早期检测加工条件的不良变化的瞬态呈现具有相对短时间和相对高振幅的频率“峰(spike)”相对高,而在正常操作条件下看到的加工设备信号的频率变化低。
所述检测的信号不是通过分析仪器直接测定所需化学反应产品的化学或物理参数,例如直接测定粒径、或者测定加工物料的侧流从而测定粘度。而是这些信号典型地是可以从加工设备的操作正常获得的那些。
存在于下游加工设备信号上的瞬态可用于推断加工性能的变化,其中正在讨论的物料参数不能,或者不能容易地,测定,或者其中物料特性不能直接或者快速地通过在线产品分析器测定。
例如,对一块下游旋转设备呈现代表电机电流的信号的瞬态可以用作指示相对从上游源加入不均匀产品(例如聚合物块)时该设备的运转。这些相对短期的瞬态经常很好地耐受这种方法和与它们有关的控制设备,从而不造成显而易见的操作影响。时常这些瞬态的存在甚至不是显而易见的,直到在进行深入研究检测或观察到这些瞬态之后。一旦这些瞬态的存在经确认,进一步研究显示与产品不均匀性有关,然后可以根据本发明监控这些信号以提供需要上游加工控制的早期指示。
在前面的实例中,本发明是一种检测串和块存在的非常灵敏且及时的方法,这是用于这些较大粒子在没有可观察到的影响下通过反应器并且经常通过挤出机,直到它们非常大。然而,粉末进料器电机电流信号的检测显示,小峰的存在据信是由于位于旋转进料器叶片和其外壳之间的相对小的空隙中的小块造成的。加工条件恶化的早期指示使得控制作用能够在早期及时地呈现,其中控制所需的变化可以是不太剧烈并且更容易实现。
在本发明的第一个实施方式中,我们公开了一种化学生产方法的控制方法,其中我们首先监控与下游加工设备有关的信号,从而检测存在于所述信号中的瞬态。然后我们推断出与检测的瞬态有关的产品质量的变化,并相应于推断的产品质量变化推断与上游设备有关的加工参数。
尽管当质量受到控制的物料是固体或者粘弹性流体如聚合物熔融物时,本发明可用于控制上游设备,但是本发明尤其可用于关于聚合粉末如聚丙烯和聚乙烯的生产。能够改变的上游设备加工参数包括催化剂原料、助催化剂原料、电子给体原料、单体原料、氢原料、共聚单体原料、催化剂与助催化剂之比、催化剂活性控制剂原料、反应器骤冷流、反应器粉末存量、反应器温度和压力、是否直接或间接地受到其它参数的改变、反应器搅拌或流化、或者受到前述组合改变的控制。
当监控的信号指示粉末操作设备如旋转粉末进料器的性能时,本发明尤其可用于提供聚集的粉末的指示。
本发明的优选实施方式监控电流、电压或频率信号、液压信号或气压信号,这是因为这些信号经常将呈现可以与产品质量的细微变化有关的类型的瞬态。
正如本申请所用的,术语“下游加工设备”意思是位于生产或最后加工化学产品中所用的化学反应器下游的设备,例如包括:机动化设备如泵、传送带、进料器、挤出器等,但是不包括设计用于直接测定物理或化学参数的设备,例如气相色谱仪、在线光谱设备、或侧流粘度或熔融流动分析器。然而,该定义没有预先排除使用来自加工分析器的推断信息,例如来自用于向管线内粘度仪提供样品的泵的电机控制器回路。
“与下游加工设备有关的信号”可以是用于控制或监控所述设备的任何信号。因此,该术语既包括控制的信号,例如电机电流信号,也包括指示设备条件的信号,例如电机温度,还可以包括设备压力或温度。
“与上游设备有关的加工参数”意思是可用于控制位于化学生产方法的早期(“上游”)点的一块加工设备的任何参数,从而控制位于下游加工设备之前的点生产的物料的质量或数值。这些参数的实例是原料或催化剂向反应器流动的控制、或者冷却水向上游热交换器的控制。其它实例对化学生产领域的技术人员将是显而易见的。
在本发明的另一实施方式中,对位于聚合反应器下游的旋转进料器或其它发明操作设备的电机电流监控指示存在异常大形状或大小的颗粒的瞬态。可以在检测不均匀反应器流出物的存在(其它方式难以测定)的时间内测定这些瞬态的数值和频率。然后可以进行校正作用以使不需要的物料的生产最小化。
正如本文所用的,术语“发明操作设备”意思是用于运输、处理或操作粉末物料的任何设备。粉末操作设备本身包括,但不限于,粉末转移管线和阀如在风吹箱系统(blow case system)中的、粉末进料器或传送带、挤出机和净化柱。
附图简述
图1是使用本发明的检测和控制的聚丙烯反应器系统的示意图。
图2是在本发明中讨论的旋转粉末进料器的透视图。
图3是用于实施本发明的峰检测和峰总计算法的流程图。
优选实施方式的描述
以下描述讨论了将本发明用于现代设计的聚丙烯反应器系统。本发明用于聚丙烯反应器系统仅仅是例证性的,本领域技术人员将想到将本发明容易地用于通过化学反应器生产的物料质量难以直接观察到的各个领域。
图1是本发明的聚丙烯反应器系统10的简化示意图。系统10可用于生产均聚丙烯和丙烯和乙烯的无规共聚物。在其简化形式中,系统包括第一聚合反应器12、膨胀袋滤器14、旋转进料器16、净化柱18、第二旋转进料器20和造粒器22。
可以通过将丙烯、催化剂、和本领域已知的任何所需的助催化剂和改性剂加入到反应器12中在反应器12中生产均聚丙烯。
反应器12优选是一含有共轴安装在反应器12中的搅拌器的水平反应器。聚丙烯在这种反应器中的汽相聚合作用详细描述在授予Shepard等的US3,957,448、授予Jezl等的US3,965,083、授予Peters等的US3,971,768和授予Rose等的US4,627,735,将这些文献全文引用加入本文。
在反应器12中,使用任意多的公知高产催化剂体系通过基本上等压的方法进行汽相聚合。典型的催化剂将是加载在金属氧化物、卤化物或盐上的过渡金属为主的固体物料。加载的含镁、钛卤化物为主的催化剂体系为公知并在许多领域为优选,而且经常与铝烷基助催化剂一起使用。优选的催化剂是商标为Amoco CD的催化剂,可从BPAmoco Polymers,Inc.of Alpharetta.Georgia获得。
将催化剂、助催化剂和任何所需的改性剂如硅烷基料注入反应器12的上游端。根据生产说明,助催化剂和改性剂的加料速度相对催化剂原料成比例地控制,同时调节催化剂原料以在反应器中获得目标生产速度。
在反应器12中,聚合物颗粒典型地围绕固体催化剂形成。在操作中,反应器12典型地半填满有通过反应器搅拌器以接近活塞流样方式朝反应器12的排放端驱动的聚合物粉末。反应器搅拌器由许多与共轴地安装在反应器12内的纵向取向的驱动轴相连的横向取向的桨组成。
通过喷雾到反应器12中形成的聚合物粉末床的表面上的循环丙烯流体(骤冷液)的蒸发冷却将聚合热从反应器12中除去。未反应的丙烯蒸汽离开反应器12并与任何夹带的细聚合物分离,收集并送回到反应器12中。将反应器蒸汽部分冷凝、聚集,并将该液体泵回到反应器12中,从而除去聚合热。将新的丙烯补充加入到该循环流中,并将未冷凝的蒸汽压缩、循环回到反应器12。将新的氢加入到该物流中用于以规定的氢与丙烯的摩尔比为基础的分子量控制。将循环气以与丙烯骤冷流的流速比加以控制地加入到反应器的底部。就无规共聚物生产而言,将相对小且控制量的乙烯共聚单体加入到丙烯中。
通过一吹箱系统(未显示)将聚丙烯粉末从反应器12中取出。所述吹箱系统包括循环球阀,所述球阀每分钟打开3-4次,每次打开几秒钟,从而使聚丙烯粉末在反应器12中强制排出。在规定操作条件下,通过吹箱系统取出的聚丙烯粉末典型地具有约500-600微米的平均粒径,粒径分布在从细微到约1200微米左右。大于1200微米的颗粒不是优选的,并且根据本发明能够产生瞬态的颗粒将是粒径足够引起下游加工控制商标产生可见瞬态的那些。
将通过循环球阀排放的聚合物粉末转移到气体膨胀袋滤器14中,典型地导致压力从约几百磅/平方英寸下降到约5psig。降压的聚合物粉末填满直接位于旋转进料器16上面的竖管(参见下面图2的讨论),这样将聚合物粉末计量加入净化柱18中。
将蒸汽和氮加入净化柱18中以使催化剂失活并从聚合物粉末中除去任何残留的气态烃。然后第二旋转进料器20将净化过的聚合物粉末计量加入到造粒器22形成聚合颗粒。
图2显示了旋转进料器16的附加细节。进料器16包括用于接受来自竖管22的粉末的孔、圆筒体24、安装在轴28上的许多旋转桨26、和允许计量的粉末进入净化柱18(参见图1)的排放孔30。桨26的外边缘与圆柱体24之间的开口距离最小化至可以防止气体返回通过旋转进料器16进入过滤器14(参见图1)的程度。优选,在圆柱体24中可以包括排气口(未显示),以便进入到因粉末沉淀于净化柱18中而排空的区域的气体在气体填充的区域与来自竖管22的新鲜粉末接触之前可以离开进料器16。
轴28由电机(未显示)以与所需粉末转移速度一致的速度打开。根据本发明,在通过进料器16的聚合物粉末中存在的串、或者其它异常大的颗粒或块可以通过监控以所需转移速度保持进料器速度所需的轴电机电流来检测。由于与串或块抵抗桨26运动造成的附加阻力相反,电机控制器试图保持所需的进料速度,因此大小足以干扰粉末光滑通过进料器16的聚合物的任何大颗粒或串将引起轴电机电流的瞬态。接着轴电机电流的频率或者数值的增加将是如下的第一指示:反应器操作条件已降低至不良大颗粒正在形成的点,并且需要仔细检查并调整反应器操作条件。
然而,由于能够容易地移出反应器并通过反应器粉末操作系统的小串和块将引起电机电流的峰,从而发生当粘在桨26和圆筒体壁28之间的相对小的间隙中时,提供了反应器性能降低的早期指示,这是通过直接观察反应器加工操作参数不能辨别的,因此本发明极其灵敏地测定了反应器性能。
在本发明的一个早期实施方式中,我们通过将Gould Windograf980条状图表记录仪与用作旋转进料器16的轴电机的可变频率驱动器(“VFD”)相连监控了电机电流的瞬态。在这种情况下来自可变频率驱动器的信号与电机安培数成正比。工程师手工记录了带状图表记录仪有多少次显示了超过基线电机安培数20%的的瞬态。将该数据用作直接指示串和块生产。也将该数据加入具有倾向表示性能的EXCEL电子数据表中进一步分析。然后采取使不良大颗粒的形成最小化的步骤。
监控可变频率驱动器的其它实践使得将该信号加入在更复杂的基础上的工厂的分布控制系统(“DCS”)。
图3更详细地描述了用于捕获和分析从旋转进料器16产生的电机电流的瞬态的逻辑。
控制逻辑通常包括峰检测算法31和峰总计算法32。
峰检测算法31通过在步骤36中每10秒钟读取指示旋转进料器电机电流可变频率驱动器的信号开始。本试验的目的是测定电机电流信号是否应包括在贮藏于接着用于计算移动基线平均电机电流的步骤38中的120个信号中。所述移动基线另外用于下面讨论的峰检测算法32中。如果电机电流信号指示电机电流低于2.9安培,那么该信号值未贮藏在步骤38中。将指示电机电流低于2.9安培的信号忽略防止了数据点包括在来自不良事件的平均值内,例如当进料器堵塞或以相反模式操作时。通过在步骤42终止该分支算法,过滤器防止了0或负数贮藏于步骤38中。
由于检测到的每一新值指示电机电流大于2.9安培,因此将其贮藏于步骤38。每一新值的贮藏使得步骤38中贮藏的120个数据点中“最老的”丢失,提供一组更新的数据点,接着将它们用于步骤40计算以最后20分钟的数据为基础的移动平均基线值(120个数据点/每分钟6个数据点)。将该移动平均或基线用于检测算法中别处的峰。
在步骤44中,每80毫秒,将步骤33中测定的信号与步骤40中计算的移动平均基线值比较。“峰”事件认为无论何时当测定的信号为超过移动基线(“触发值”)15%或更多时就开始,并且认为当信号降到触发值以下时已结束。因此,当信号超过触发值时,在步骤46将峰检测标记设定为“开”,在步骤48增加扫描计数器,并在步骤50将该峰积分确定其总面积。
如果测定的峰值未超过最大峰值,这种分支算法在步骤54终止。然而,如果该峰值大于步骤52中贮藏的最大峰值,那么所述最大峰值将设定为该测定值并在步骤54终止该分支算法。
将来自步骤48、50和52用于步骤58和60以计算和贮藏与峰的存在、其持续时间、大小和数值有关的数据。通过下面所述的峰总计算法32使用该信息。
在峰总计算法32中,在步骤62中每秒钟将峰分钟总计计数器(spike minute summary counter)更新以反映峰的最后移动值、其持续时间、大小和数值。在步骤64每分钟将这些值贮藏并用于步骤68计算峰的60分钟运行平均值、峰持续时间、峰大小和峰值。在步骤70使这些值成为时间的函数从而提供用于评价本发明性能的60分钟移动平均值的记录。
如果需要的话,可以改变上述的算法以包括具有相应于观察到的瞬态的类型或数量改变的总经过时间的移动平均基线。例如,如果监控的信号是送到用于转移粘弹性流体如聚合物熔融物的泵的电机电流的性能,并且如果观察到的瞬态以宽度(即,时间)作为熔融温度的函数变化,那么该程序可以包括在相对较短的瞬态期间增加样品频率并在相对较长的瞬态存在时降低样品频率的步骤。如果需要的话,这种子程序可以包括一约束(constraint)或过滤器以确保与正常加工控制相关的低频率变化不会与较长持续时间的瞬态混淆。
前面的算法及其设定点和持续时间仅用于例证性的。能够检测瞬态以低频率控制信号存在的任何程序或仪器可用于本发明。唯一的需要是该程序和仪器具有足够快的响应以便检测瞬态。该程序或仪器可以仅响应峰值、或面积、或总峰面积/时间,例如在给定环境下通过控制系统领域的普通技术人员认为是适宜的。
在前面实例中可以采用各种手工控制作用减少相应于峰数量或峰值发生或增加的串和块的产生。这些作用对本领域技术人员为公知并且包括例如催化剂原料、助催化剂原料、电子给体原料、单体原料、氢原料、共聚单体原料、催化剂与助催化剂之比、催化剂活性控制剂原料、反应器骤冷流、反应器粉末存量、混合、反应器温度和压力、是否直接或间接地受到前面一种或多种参数的改变的控制、及其组合。可用于与本发明的实施结合的丙烯聚合工艺的操作和控制有关的一般信息可以在由Edward P.编辑、Hanser/Gardner Publications,Inc.,Cincinnati,Ohio出版的“丙烯手册(Propylene Handbook)”(1996)中找到,将其公开的内容引用加入本文。例如,在第299页提供了可用作催化剂活性控制剂的催化剂毒物的列表。
这些控制作用的可取性不是显而易见的,而是通过监控粉末进料器电机安培数获得的不均匀粉末的早期指示。
在前述实例中,应注意的是,旋转进料器16或20,或者二者,都可用于提供瞬态信息。在一定程度上,瞬态组合可以提供需要上游加工控制的更确定的指示。使用来自相同或不同块的加工设备的多重瞬态源当然也在本发明的范围内。
尽管本发明已结合在搅拌、气相、亚流化床反应器系统中生产聚丙烯粉末进行了描述,但是可以将这种相同的观念用于制备固体或粘弹性流体的任何化学生产方法。唯一的需要是可以监控与下游设备有关的信号以显示可以用正生产的物料的性质的改变校正的瞬态。例如,本发明可用于与以已经描述的非常相似的方式生产聚丙烯或聚乙烯粉末的流化床反应器结合。本发明也可以用设计为最终生产粉末的搅拌罐反应器或浆反应器使用,即使在粉末操作之前生产的粉末必需首先与浆液或溶液分离。其它实例包括,但不限于,监控来自用于操作加工液的各种废物流或循环设备的信号,而不考虑所需的化学终产品是否为固体、液体或气体,唯一的需要是不良的物料质量产生可以与不良的质量有关的瞬态,以及可以观察到与下游加工设备信号有关的瞬态。
我们相信,以与上面详细描述一致的方式可以对大多数类型的下游设备或方法仪表化监控高频瞬态,从而控制上游设备并改善产品质量。电流、电压或频率信号、液压信号或气压信号是监控瞬态的优选信号,这是因为这些信号经常将呈现可以与产品质量的细微变化有关的类型的瞬态,因此提供了需要改变上游设备的操作条件的早期指示,特别是与化学反应器有关的条件。在这一点上应注意的是,尽管可以是安装在操作重要的下游加工设备中的警钟或监控器,但是足够触发这些警钟或其它方式导致下游设备的控制大量且直接的改变的数值信号大于如本发明所述考虑为瞬态的那些。事实上,典型地将需要安装新设备或者改进现有设备,以便能够检测指示物料质量早期变化的微细瞬态,所述物料质量不在控制下游设备的性质范围内,或者太快而不能通过安装的下游控制设备检测出。
因此,本发明所用的“瞬态”意思是叠加在低频信号如电机电流控制信号上并出现在其上面或下面(即正或负偏移)的高频峰。在优选实施方式中,瞬态将是这样的,它们对下游加工设备的直接控制的的累积影响将忽略不计。根据本发明的这些优选实施方式,启动警钟或关掉设备的峰的峰值太大而不能认为是用于控制上游设备的瞬态。
经常,由于触发一加工控制改变的事件,因此将优选使用许多瞬态,在这种情况下这组瞬态称之为瞬态“系列”。如果瞬态或瞬态系列是相对代表监控信号的低频变化的移动平均基线测定的,那么这些瞬态或瞬态系列称之为“移动平均基线瞬态”或“移动平均基线瞬态系列”。一旦适当的设备适当地鉴定存在于设备信号中的瞬态,那么仅需要将观察到的瞬态与稳定且不良的操作条件和相应的物料质量比较,从而确定哪些瞬态提供了本发明用于实施方法控制步骤的信息。
作为另一实例,在丙烯聚合方法中,挤出机齿轮泵吸入时的压力峰可以和粉末加入到挤出机的差的控制相关,或者和未熔融的聚合物在过滤网组合(位于挤出机和成型泵之间)的收集相关。因此可以使用挤出机齿轮泵的监控指示挤出机上游加工变量的变化的可取性,从而改善粉末原料或使将堵塞过滤网组合的物料的形成最小化。应注意的是,将提高下游位置的物料质量或性能的挤出机上游的任何设备(即,任何上游设备,不仅仅反应器)的方法控制变化都在本发明的范围内。
在另一实例中,在聚合物颗粒水泵排放时出现的压力峰的监控可能与挤出机成型板造粒性差或者传递管线的污垢有关。这些指示可用于控制与挤出机有关的方法变量,并且另外能够有助于发现并修理故障,增加生产速率、减少停工时间和维修,并增加主要产量。
未直接测量化学或物理参数而推断早期方法控制的需要的下游设备响应的监控,如上面所述的哪些,可以整合成反应器控制设备,从而形成闭合回路反应器控制系统。所需的响应量可以根据经验确定或者通过使用能够直接累积数据组的计算机软件确定或者通过参数判定,之后测定赋予观察到的瞬态的特定图谱的最佳响应来确定。可以从下游设备加入推断输入的用于控制化学方法的软件可从卖主如Pavilion Technologies,Inc.of Austin,Texas获得,或者另外可以通过控制系统领域的技术人员获得或书写。
前面的详细描述集中在任何能够监控粉末进料器电机控制从而提供用于上游反应器系统控制的信息的具体实例。然而,本控制领域的技术人员在阅读本文之后将意识到,事实上具有可以分析高频瞬态的操作的相关低频信号的任何下游设备可以提供化学反应器或其它上游设备性能的变化的灵敏指示,因此可以根据本发明使用。本发明因此仅通过以下的权利要求书加以限制。

Claims (23)

1.一种化学生产方法的控制方法,包括步骤:
监控与下游加工设备有关的信号,从而检测存在于所述信号中的瞬态;
推断出与检测的瞬态有关的产品质量的变化;和
响应推断的产品质量变化调整与上游设备有关的加工参数。
2.权利要求1的方法,其中用于控制上游设备的加工参数是用于控制固体或者粘弹性流体的参数。
3.权利要求1的方法,其中监控的信号选自:电流、电压或频率信号、液压信号或气压信号。
4.权利要求1的方法,其中所述上游设备是用于生产聚合物的化学反应器。
5.权利要求1的方法,其中观察的性能参数与粉末操作设备有关。
6.权利要求4的方法,其中使用所述化学反应器生产聚合粉末,其中观察到的下游设备的性能参数是粉末操作设备的电机电流,并且由观察到的瞬态推断的产品质量是存在尺寸大于在常规反应器操作条件下通过反应器名义生产的聚集的聚合粉末。
7.权利要求6的方法,其中所述聚合粉末是聚乙烯或聚丙烯。
8.权利要求1的方法,其中所述上游设备是化学反应器,并且与上游设备有关的调整的加工参数选自:催化剂原料、助催化剂原料、电子给体原料、单体原料、氢原料、共聚单体原料、催化剂与助催化剂之比、催化剂活性控制剂原料、反应器骤冷流、反应器混合或流化、反应器粉末存量、反应器温度、反应器压力、及其组合。
9.权利要求7的方法,其中所述上游设备是化学反应器,并且与上游物料有关的加工参数选自:催化剂原料、助催化剂原料、电子给体原料、单体原料、氢原料、共聚单体原料、催化剂与助催化剂之比、催化剂活性控制剂原料、反应器骤冷流、反应器混合或流化反应器粉末存量、反应器温度、和反应器压力、及其组合。
10.权利要求1的方法,其中监控步骤包括如下步骤:
定期监控信号以确定指示名义加工性能的基线;和之后
定期观察信号以检测在基线之上或之下的一个或多个瞬态,以推断在化学生产方法中生产的物料质量的变化;和
在上游设备中响应一个或多个所述瞬态启动加工控制步骤。
11.权利要求10的方法,其中使用在定期监控步骤中获得的数据点构建移动平均基线。
12.权利要求10的方法,还包括归于已知事件而与加工物料质量偏差无关的数据不用于确定基线的过滤步骤。
13.权利要求11的方法,其中测定移动平均基线的持续时间响应所获得的瞬态的类型或数量而变化。
14.一种在包括用于烯烃聚合的反应器的聚烯烃生产方法中控制聚烯烃粉末的生产的方法,包括步骤:
监控与位于聚烯烃反应器下游的粉末操作设备的操作有关的信号,从而检测存在于所述信号中的瞬态;
由瞬态的存在推断在加工物流中存在粉末大小的不良大颗粒。
15.权利要求14的方法,还包括调整与反应器有关的加工参数从而减少不良大颗粒的步骤。
16.权利要求14的方法,其中所述粉末操作设备是旋转粉末进料器。
17.权利要求14的方法,其中所述监控的信号选自:用于控制粉末操作设备的电流、电压或频率信号、液压信号或气压信号。
18.权利要求14的方法,其中监控步骤包括如下步骤:
定期监控信号以确定指示名义粉末大小的基线;
定期测定粉末操作设备信号以检测在基线之上的瞬态事件;和
响应一个或多个所述瞬态事件启动加工控制步骤。
19.权利要求14的方法,其中调整的加工参数选自:催化剂原料、助催化剂原料、电子给体原料、单体原料、氢原料、共聚单体原料、催化剂与助催化剂之比、催化剂活性控制剂原料、反应器混合或流化、反应器骤冷流、反应器粉末存量、反应器温度、和反应器压力、及其组合。
20.权利要求14的方法,其中在反应器内烯烃原料向聚烯烃粉末的转化至少部分以气相发生。
21.一种在包括用于丙烯聚合的反应器的聚丙烯生产方法中控制聚丙烯粉末的生产的方法,包括步骤:
监控与位于聚丙烯反应器下游的粉末操作设备的操作有关的信号,从而检测存在于所述信号中的瞬态;
由瞬态的存在推断存在不良大颗粒;和
响应推断的大颗粒的存在调整与反应器有关的加工参数,它们选自:调整搅拌速度、催化剂原料、助催化剂原料、电子给体原料、单体原料、氢原料、共聚单体原料、催化剂与助催化剂之比、催化剂活性控制剂原料、反应器骤冷流、反应器粉末存量、反应器温度、和反应器压力、及其组合。
22.权利要求21的方法,其中反应器是流化床反应器,并且其中调整的选择参数还可以包括流化气体向反应器中的流动。
23.权利要求21的方法,其中反应器是水平、搅拌、亚流化床反应器,并且其中选择的调整参数还可以包括搅拌速度。
CNB018086160A 2000-04-27 2001-04-20 化学生产方法的控制方法 Expired - Lifetime CN1221872C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US20009200P 2000-04-27 2000-04-27
US60/200,092 2000-04-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1427965A true CN1427965A (zh) 2003-07-02
CN1221872C CN1221872C (zh) 2005-10-05

Family

ID=22740298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB018086160A Expired - Lifetime CN1221872C (zh) 2000-04-27 2001-04-20 化学生产方法的控制方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6590131B2 (zh)
KR (1) KR100755760B1 (zh)
CN (1) CN1221872C (zh)
AU (1) AU2001255551A1 (zh)
CZ (1) CZ20023549A3 (zh)
RU (1) RU2270468C2 (zh)
SK (2) SK932010A3 (zh)
WO (1) WO2001082008A1 (zh)
ZA (1) ZA200208319B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6936665B2 (en) 2001-09-26 2005-08-30 Bp Corporation North America Inc. Integrated advanced chemical process control
US7133784B2 (en) 2002-10-28 2006-11-07 Bp Corporation North America, Inc. Process and method for chemical manufacturing using transformation of on-line instrumentation data
DE10350610A1 (de) * 2003-10-30 2005-06-09 Siemens Ag Diagnoseeinrichtung und -verfahren zur Überwachung des Betriebs eines Regelkreises
EP1805229A1 (en) 2004-10-28 2007-07-11 Dow Gloval Technologies Inc. Method of controlling a polymerization reactor
US8114353B2 (en) 2007-12-20 2012-02-14 Chevron Phillips Chemical Company Lp Continuous catalyst activator
US9289739B2 (en) 2009-06-23 2016-03-22 Chevron Philips Chemical Company Lp Continuous preparation of calcined chemically-treated solid oxides
EP2588504B1 (en) 2010-06-10 2015-02-18 Ineos Technologies USA LLC Controlling h2 distribution in a horizontal stirred bed reactor
US9243988B2 (en) 2010-07-08 2016-01-26 Exxonmobil Chemical Patents Inc. System and method for monitoring bubble formation within a reactor
US9296833B2 (en) 2010-07-08 2016-03-29 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method for controlling bubble formation in polymerization reactors
CN103328414A (zh) * 2011-01-14 2013-09-25 出光兴产株式会社 α-烯烃低聚物的制造方法
ES2602161T3 (es) 2011-03-18 2017-02-17 Ineos Manufacturing Belgium Nv Copolímero aleatorio de propileno-etileno
WO2014118149A1 (en) 2013-01-29 2014-08-07 Ineos Europe Ag Injection moulded polypropylene articles
PT3164819T (pt) * 2014-07-03 2022-12-07 Gen Electric Aquisição de dados de alta frequência em deteção transitória
US10666321B2 (en) * 2016-12-29 2020-05-26 Tektronix, Inc. Sampling gate for broadband frequency reconstruction
KR102094235B1 (ko) * 2018-08-06 2020-03-30 강순기 소프트웨어 융합 실험 설계를 기반한 능동형 실험 시스템
WO2023148259A1 (en) 2022-02-03 2023-08-10 Ineos Europe Ag Polyolefin blend containing recycled aluminium

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3266873A (en) 1963-04-01 1966-08-16 Phillips Petroleum Co Carbon black pelleting by controlling power to the pelletizer motor
US3356667A (en) * 1963-10-22 1967-12-05 Phillips Petroleum Co Process control
US3614682A (en) * 1970-06-22 1971-10-19 Firestone Tire & Rubber Co Digital computer control of polymerization process
US3636326A (en) * 1970-07-24 1972-01-18 Phillips Petroleum Co Control system for polymerization reactors
US4404640A (en) 1981-01-09 1983-09-13 W. R. Grace & Co. Grinding mill monitoring instrumentation
US4491924A (en) * 1982-04-22 1985-01-01 The Babcock & Wilcox Company Olefin oxidation reactor temperature control
US4668473A (en) * 1983-04-25 1987-05-26 The Babcock & Wilcox Company Control system for ethylene polymerization reactor
CA1290496C (en) 1986-11-26 1991-10-08 George Gtaham Ardell Method for controlling an impact copolymer reactor
US5065336A (en) * 1989-05-18 1991-11-12 E. I. Du Pont De Nemours And Company On-line determination of polymer properties in a continuous polymerization reactor
US5209607A (en) * 1989-08-24 1993-05-11 Amoco Corporation Powder feeder apparatus
US5308438A (en) 1992-01-30 1994-05-03 International Business Machines Corporation Endpoint detection apparatus and method for chemical/mechanical polishing
US5240894A (en) 1992-05-18 1993-08-31 Exxon Chemical Patents Inc. Method for making and using a supported metallocene catalyst system
WO1993024533A1 (en) * 1992-05-29 1993-12-09 Amoco Corporation Polymerization of alpha-olefins
US5422014A (en) 1993-03-18 1995-06-06 Allen; Ross R. Automatic chemical monitor and control system
US5403603A (en) * 1993-09-10 1995-04-04 Kraft General Foods, Inc. Cereal cooker control method and apparatus
BE1009406A3 (fr) * 1995-06-09 1997-03-04 Solvay Methode de regulation de procedes de synthese de produits chimiques.
FR2754899B1 (fr) * 1996-10-23 1998-11-27 Elf Antar France Procede de suivi et de surveillance d'une unite de fabrication et/ou d'un spectrometre proche infrarouge au moyen d'un critere de qualite d'ensembles de spectres
US6072576A (en) 1996-12-31 2000-06-06 Exxon Chemical Patents Inc. On-line control of a chemical process plant

Also Published As

Publication number Publication date
ZA200208319B (en) 2004-02-11
US6590131B2 (en) 2003-07-08
KR100755760B1 (ko) 2007-09-05
WO2001082008A1 (en) 2001-11-01
CZ20023549A3 (cs) 2003-04-16
US20020031045A1 (en) 2002-03-14
AU2001255551A1 (en) 2001-11-07
SK15342002A3 (sk) 2003-09-11
KR20020092450A (ko) 2002-12-11
WO2001082008A9 (en) 2003-01-16
RU2002129584A (ru) 2004-02-27
RU2270468C2 (ru) 2006-02-20
SK932010A3 (sk) 2011-09-05
CN1221872C (zh) 2005-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1221872C (zh) 化学生产方法的控制方法
US20160325252A1 (en) System and Method for Catalyst Preparation
US8956573B2 (en) Double loop technology
RU2678264C2 (ru) Способ получения полиолефиновой композиции
RU2533488C2 (ru) Системы и способы производства полимеров
US7799876B2 (en) Method and apparatus for controlling static charge in polyolefin reactors
US8940239B2 (en) Catalyst feed control during catalyst transition periods
CN102648215A (zh) 用于控制聚合物粒度的方法和系统
EP3648939B1 (en) Process for preparing a polyolefin composition
CN103076094A (zh) 一种用于检测搅拌床反应器内反应状态的方法
CN102421805A (zh) 用于监控聚合反应的系统和方法
US20150175719A1 (en) Polyolefin reactor system having a gas phase reactor
JP3189333B2 (ja) ポリオレフィンの製造方法
JP3189340B2 (ja) ポリオレフィンの製造方法
CN103257366B (zh) 一种检测搅拌床反应器内结块的方法
JPH05140230A (ja) ポリオレフインを製造するための重合反応運転支援装置
JPH07126303A (ja) ポリオレフィン製造プロセスの異常判定方法及びこれを用いた運転支援装置
JPH05178907A (ja) ポリオレフィンを製造するための重合反応運転支援装置
JPH08244031A (ja) 熱可塑性樹脂製造プロセス制御分析システム

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: O& D AMERICA CO.,LTD.

Free format text: FORMER OWNER: BP NORTH AMERICA CORP.

Effective date: 20070615

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
C56 Change in the name or address of the patentee

Owner name: IHNE AUSTIN AMERICAN COMPANY

Free format text: FORMER NAME OR ADDRESS: INNOVENE USA LLC

Owner name: INNOVENE USA LLC

Free format text: FORMER NAME OR ADDRESS: O+ D AMERICA CO.,LTD.

CP03 Change of name, title or address

Address after: Illinois, USA

Patentee after: INEOS USA LLC

Address before: Illinois, USA

Patentee before: THE STANDARD OIL CO.

Address after: Illinois, USA

Patentee after: THE STANDARD OIL CO.

Address before: Illinois, USA

Patentee before: O& D American Corporation

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20070615

Address after: Illinois, USA

Patentee after: O& D American Corporation

Address before: Illinois, USA

Patentee before: BP Corporation North America Inc.

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: INEOS USA LLC

Free format text: FORMER OWNER: BP CORP. NORTH AMERICA INC.

Effective date: 20150106

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20150106

Address after: Illinois State

Patentee after: INEOS USA LLC

Address before: Illinois, USA

Patentee before: INEOS USA LLC

CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20051005