DE69833040T2

DE69833040T2 - Bestimmung des schmelzflussindexes bei der polymerisationsüberwachung

Info

Publication number: DE69833040T2
Application number: DE69833040T
Authority: DE
Inventors: Alan Skelmersdale GEORGE; Peter Skelmersdale HARPER
Original assignee: Porpoise Viscometers Ltd
Current assignee: Ocs Optical Control Systems 58454 Witten De GmbH
Priority date: 1998-02-25
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2018-10-06
Also published as: DE69833040D1; GB2334958A; AU9276298A; ATE314399T1; JP2002504595A; US6720393B1; WO1999043716A1; GB9803894D0; EP1056784A1; GB2334958B; EP1056784B1; JP4633924B2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf die Bestimmung von Merkmalen von Polymeren. In der Praxis wird Polymer Typischerweise in einem durchlaufenden Produktionsprozess oder "Konversion" verarbeitet und dabei ist die Messung des Schmelzindexes (MFI) von besonderer Relevanz.
Die Polymerkerneigenschaften wie z. B. die Dehnfestigkeit, die Lösbarkeit, der Einschlagwiderstand und die Schmelzviskosität sind Abhängig vom (mittleren) Molekulargewicht. Bei einem gegebenen Polymer führt ein höheres Molekulargewicht im Allgemeinen dazu, dass dieses einen höheren Einschlagwiderstand aufweist. Auf der anderen Seite sind niedrigere Molekulargewichte bei Polymeren zum Einsatz von Dünnfilmen oder feinen Strukturen sinnvoll. Die Polymerkonversion erfordert eine genaue Kontrolle der Schmelzviskosität, welche in Bezug zu dem Molekulargewicht steht, so dass:

• Die Polymer "Schmelzviskosität" (oder Schmelzindex-MFI) für den Konversionsprozess (wie z. B. Gießen und der Extrusion) geeignet ist; und
• Ein Polymerprodukt gewünschte physikalische Merkmale aufweist.

Um dieses zu erreichen, sind die meisten Polymere in einer Molekulargewichtsbandbreite von Stufen unterschiedlichen, durchschnittlichen Molekulargewichts erhältlich. In der Praxis sind diese Stufen durch den Schmelzviskositätsindex (MFI) spezifiziert – zum Beispiel als eine 5%ige Toleranz zur Zielspezifikation.
Die Schmelzviskosität wird anhand der Durchführung von "statischen" und stabilen Standardtests bestimmt – und, durch Benutzung eines sogenannten "Manual Grader" routinemäßig untersucht, wie er im ASTM-D 1238 Standard spezifiziert wird, und als Schmelzindex (MFI) dargestellt ist. Jedoch ist dieser Standardtest nicht hinreichend oder nicht direkt für die Produktionssteuerung einsetzbar. Die Anmelder haben deshalb hiermit einen verbesserten "dynamischen" Test entwickelt, welcher es erlaubt, die Konsistenz und die Messung zu verbessern und die Möglichkeit zum Einsatz des MFI als Steuerfaktor der Polymerproduktion vorsieht.
Im Wesentlichen erfordert die Kontrolle des MFI eine Kontrolle des mittleren Molekulargewichts während des Polymerisationsprozesses. In der Polymerproduktion erlaubt die schnelle und zuverlässige MFI Messung eine präzisere Beobachtung des Polymerisations-(bzw. Reaktor-)Produkts und des Polymerisations-(bzw. Reaktor-)Ausstoßes und erlaubt so die effektive Reaktorprozesssteuerung –, welche in der ultimativen Variante on-line und unter Realzeitbedingungen durchgeführt werden kann.
Eine Polymerisationsreaktion ergibt typischerweise ein Polymer in hochreaktiver Pulverform, weiches es schwierig zu verarbeiten ist. Das Polymerpulver wird deswegen Gewöhnlicherweise zum Auffangen, zur Lagerung und zum Weitertransport zum Kunden, Endbenutzer und zur Weiterverarbeitung in ein stabileres und "nutzerfreundliches" Granulat oder in Pelletform umgewandelt.
Die Pelletisation und Granulation wird Typischerweise sowohl entweder in einem Extruder, als auch stromabwärts (mechanisch) in einer Vermischung, oder in einem Reprocessing durchgeführt wird. Die präzise MFI Bestimmung während der Extrusion, in der Konversation und in dem weiterführenden Processing ist genauso relevant, wie in der ursprünglichen Polymerisation.
Insgesamt richtet sich der Aspekt der Erfindung an verschiedene charakteristische Punkte:

• die (MFI) Viskositätsmessung zur Bestimmung einer "schnellen Antwort" des Polymerisationsreaktionsausstoßes;
• (online) Reaktorsteuerung gemäß der MFI Viskositätsmessung und
• Nachbearbeitung zur Pulvergranulat-Konversation und die Re-Prozessormischung.

Polymerisation und katalytische Polymerisationsreaktionssteuerung
Im generellen werden Polymere als feines Pulver von einer Gas- und/oder Slurry-Phase als Endprodukt in einen Prozess der laufenden, katalytischen Polymerisation hergestellt. Die Polymerisation wird unter anderem durch die Reaktionszeit, die Temperatur, den Druck, die monomerische Katalyse die Verunreinigungskonzentration in dem Reaktionsgemisch beeinflusst. Eine solche katalytische Reaktion wird durch eine Anzahl von Faktoren begrenzt. Hauptsächlich kann die Regelung des Molekulargewichts durch das Unterbinden des Kettenwachstums erreicht werden, im Gegenzug bedient sich das Unterdrücken des Kettenwachstums zusätzlich eines monomeren Unterdrückungswirkstoffs (eines sogenannten Terminating Agents, bzw. Chain Transfer Agent CTA), wie z. B. Wasserstoff.
Insbesondere in einer (laufenden), katalysierten Polymerisation, wird die Anforderung an die Ziel-MFI wie folgt gesteuert:

• durch die Zufügung eines "Kettenunterbrechungswirkstoff" mit einem Katalysator zum Unterbrechen der Polymerisation; oder Gewöhnlicherweise
• mittels der Einführung eines "Kettenübertragungswirkstoffs" (CTA) zur Reaktion bei wachsenden Polymerkettenlängen zur Unterbindung einer weiteren Polymerisation, bei gleichzeitiger Bereithalten des Katalysators zum Starten neuer Polymerketten.

Sowohl die MFI Bestimmung als auch die Einführung einer Wasserstoff-(Inhibitor) Eingabesteuerung kann konstruktiv zur Steuerung des Molekulargewicht eingesetzt werden.
WO 9324533, EP 002747 und US 3358667 beziehen sich auf die Überwachung und Abgleichung diverser Reaktionsfaktoren, wie zum Beispiel der Temperatur, des Druckes, der CTA, und/oder der Monomerkonzentration als Basis der Berechnung und die Steuerung des Polymer-MFI des Ausstoßes. WO 949641822 übernimmt einen vorherrschenden mathematischen Ansatz, worin jedoch die maßgebliche Zeitkorrelation zwischen der Aufnahme und dem MFI Ergebnis in die Analyse aufgenommen werden muss. Grundlegende Schritte zu einer Steuerung in einer geschlossenen Regelschleife unter Benutzung einer zuverlässigen MFI Messtechnologie, wie sie durch die früheren Arbeiten der Anmelder geschaffen wurde, wird hiermit erzielt. Ein Beispiel ist das Modell P5 Viskosimeter der Anmelder und die interpolative (grafische) Messtechnik, wie sie in ihrem GB Patent Nummer 2210466 dargelegt wurde.
Praktische Schwierigkeiten der On-line Prozesssteuerung
In der Praxis kann das Beibehalten gleichbleibender Konditionen in dem Reaktor sehr schwierig sein, Störungen durch Güteschwankungen sind unvermeidbar – in Anbetracht von MFI "Abweichungen" von den Zielspezifikation. Häufige Probennahme durch MFI Messungen des Polymer aus dem Reaktor und Abgleich des Zuflusses des Kettenübertragungsmittels korrigieren diese Abweichungen.
Eine Abstufung der Konzentrationen entsprechend den Störeinflüssen führt zu Materialeigenschaften, welche außerhalb der vorgeschriebenen MFI Grenzen liegen und so müssen diese Erzeugnisse zu einem niedrigeren Preis verkauft werden, als die erstgradigen Polymere (oder jener, die diesen Spezifikationen genügen).
Dieser Abschlag (oder unspezifizierter Verlust) kann durch eine nachreaktives Vermischen der Erzeugnisse und Veränderung der zeitlichen Streuung der Qualitätsänderung entgegengesteuert werden, da jedoch die Kapitalkosten für das der Ausrüstung und den laufenden Betriebskosten hoch sind, ist dieser Methode zum Spreizen der MFIs Grenzen gesetzt.
Die Anzahl der Qualitätswechsel kann durch die Produktion einer größeren Menge der verschiedenen Qualitätsstufen in länger andauernden Intervallen aufgefangen werden, jedoch verringern die Kosten der höheren Lagerhaltung den resultierenden Gewinn. Abgesehen davon sind 5 bis 15% des Produkts bei einer konventionellen Prozesssteuerung im Allgemeinen wegen der schlechten MFI Steuerung minderwertig. Auch Produkte von guter Qualität nach diesem Ansatz weisen eine hohe Streuung des MFI auf.
In einem typischen Fall kann das Verbraucherendprodukt oder Reprocessingprodukt aus zwei nacheinander aufgenommene Abläufen bei Verwendung einer effektive MFI Steuerung gegensätzliche MFI Werte zwischen 1 bis 26 oder zwischen 1 bis 1600 oder mehr betragen.
Eine solcher Ausbeute ist das Resultat einer unangepassten oder inkorrekten Beziehung zwischen im MFI und der Konzentration (oder dem Durchfluss) des Kettenunterbrechungsmittel (oder -terminators). Dieses trifft sowohl unter statischen als auch unter dynamischen Umständen zu.
Systemfehler
Das Verhältnis ist häufig absolut unergründlich aufgrund einer Reihe von Systemfehlern, insbesondere zählen dazu:

• Ungenaue Messungen der MFI Studien der manuellen Steuerungsmethode durch das ASTM (Standardisierungsvereinigung) über die industriellen Anwendungserfahrungen hat gezeigt, dass für eine einzelne Messung eine Standardabweichung von 5% im Mittel des Betriebsbereichs und bis zu 15% innerhalb der unteren und oberen Grenzen vorliegen kann. Obwohl andere Mittel zur Messung des MFI zum Verringern der Streuung existieren, ist die Beziehung zwischen dem Sollwert und dem MFI weder einfach bestimmbar, noch konsistent. Dieses führt zu unausweichlich zu schwerwiegenden Fehlern.
• Unrepräsentative Proben des Reaktorprodukts. In einigen Fällen können Vorrichtungen zur Probennahme unkorrekt eingerichtete und/oder platziert sein, so dass Proben genommen werden, die nicht repräsentativ für den Reaktorinhalt sind.
• Eine Variation der Vorkonditionierung ist erforderlich, um Monomere und aktive Katalysatoren auszutreiben.
• Verschlechterung des Monomers vor der Messung. Aus dem Reaktor stammendes Polymer beinhaltet häufig den Katalysator, welcher während des Schmelzens und danach reagiert und damit den MFI verändert, bis dieser deaktiviert ist. Das Polymer beinhaltet keine Antioxidantien und wird dadurch chemisch zersetzt, wenn es in einem konventionellen Extruder geschmolzen wird. Wenn das Polymer (dem Sauerstoffanteil) in der Luft ausgesetzt wird, wird die Zersetzung besonders schwer wiegend: Existierende Verfahren zur Behandlung von Polymer während der manuellen Messung zur Lösung dieser Probleme haben eine zu lange Ansprechzeit.
• Zeitverschiebungen zwischen den Ereignissen im Reaktor und der MFI Messung.
In der bisher bekannten Praxis ist eine große Abweichung des MFI bereits eingetretenen, bevor eine Entscheidung zur Korrektur gemacht wurde. Dieses fügt eine Totzeit zu, die bereits in der Reaktion enthalten ist und macht dadurch eine Steuerung nahezu unmöglich.
• Andere Probleme der manuellen Qualitätsbestimmung der Messungen, welcher zeitlich abweichend zwischen 20 und 50 Minuten benötigen (abhängig von der MFI) und Verzögerungen durch die Sammlung der Probenvorbereitung und Reinigung der Apparate verursachen, womit weitere Kosten entstehen.
• Andere Quellen der Verzögerung sind der flussabwärts gerichtete Probenstrom des Reaktors, die Zeit, welche erforderlich ist zur Deaktivierung des Katalysators und/oder zum Entfernen des Monomers und die Zeit zum Aufnehmen der MFI Messung. Unter Einsatz eines manuellen Verfahren ergeben die beiden letztern eine typisch Totzeit von 30 bis 80 Minuten (abhängig von der MFI) bevor eine MFI Abweichung aufgedeckt wird. Typischerweise weist die Kombination dieser Faktoren eine Qualitätsabweichung von 5 bis 15% der Polymerproduktion auf.
• Ungenauen Messungen der Konzentration des Kettenübertragungswirkstoffs Typische Gründe zur unpassenden Wahl oder schlechten Wartung der Messinstrumente und zur schlechten Wahl des Probenzeitpunkt, was zu unrepräsentativen Probennahmen oder physischen Änderungen führt (z. B. Kondensation) zwischen der Probennahme und der Messung, sind typische Gründe für Fehler. In einigen Fällen eine Konzentration nicht gemessen werden und deshalb muss der Einfluss auf den Reaktor genutzt werden. Weil der Einfluss/Ausschluss des Reaktors relativ klein ist, wird eine schlechte Auswahl der Instrumente oder der Wartung eine schweren Fehler ergeben.
• Wenn die Fehler und Verzögerungen der obigen Einflussfaktoren wesentlich reduziert werden, kann zum Erreichen einer geschlossenen Regelschleife der MFI in der kontinuierlichen katalysierten Polymerisation eine aussagefähigere (Messung) der Daten durchgeführt werden. Im Prinzip verlangte die genaue Messung des Durchflusses und/oder der Konzentrationen des Kettenübertragungsmittels- oder Unterbrechungswirkstoffs die Anwendung bekannter Technologien. Jedoch war ließe bisher nicht praktisch anwendbar, um die obigen Probleme der MFI Ungenauigkeit, der repräsentativen Probennahme, und der Probenverschlechterung und des verzögerten Messung zu lösen.

Merkmale der Erfindung
Entsprechend einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren des (geschlossenen) Regelkreises der periodischen Auswahl, der Isolation und der Konditionierung der diskreten Proben eines Reaktorpolymerausgangs verwendet: dazu wird die online-viskosemetrische Messung des Durchflussstromschmelzindexes (MFI) der Probenmessung benutzt; der Vergleich zwischen den gemessenen MFI Probennahmen und eine gewünschte oder Stellgröße des Reaktorpolymerausstoß MFI Wertes; periodische Regulierung des Anpassung des Kettenübertragungswirkstoffs (CTA) Zuführung zu dem Reaktor entsprechend der vorgenommenen MFI Probenbestimmung.
Entsprechend einem Aspekt der Erfindung ist gegeben: eine Verfahren für die Regulation in einen geschlossenen Regelkreis, periodische Auswahl, Isolation, und Konditionierung der diskreten Proben eines Reaktorpolymerausgangs; viskosemetrische online Probenmessungen des Schmelzindexes (MFI); Vergleich zwischen einem gemessenen Proben MFI Wert und Stellwertregelung eines Reaktorpolymerausstoß MFI Wertes; periodische Nachführung der Zuführung des Kettenübertragungswirkstoffs (CTA) zum Reaktor, entsprechend der exakten MFI Bestimmung.
Vorzugsweise werden nacheinander Proben des Reaktorpolymerausgangs einzeln isoliert, konditioniert und in einer Probennahme 15 stabilisiert, und durch einen Zyklonabscheider 12 in einen Akkumulator 14 und dann einem MFI Prüfviskosemeter 15 zugeführt, welches zur wiederholten isolierten MFI Probenbestimmung verwendet wird.
Eine solche Verfahrensweise zur Regelung der Polymerisation weist den Schritt einer Probendeaktivierung mittels Einführung eines den Katalysator hemmenden Mittels, wie Isopropanol, vor der viskosemetrischen Messung der Probe auf.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung weist Vorrichtung zur Regelung der Polymerisation in einem Reaktor auf: eine CTA-Versorgung 21, einen CTA-Durchflussmesser 23, einen CTA-Durchflussregler 22, der zwischen der CTA-Versorgung 21 und dem Reaktor 11 angeordnet ist, einen CTA-Durchflusskomparator 24, eine Einheit für den Sollwert der CTA-Konzentration 29/24, ein Stellglied der CTA-Konzentration 28, einen MFI-Komparator 27/28, eine MFI-Sollwerteinheit 31, ein Viskosemeter 15 zur Bestimmung des Proben-MFI, wobei die CTA-Konzentration im Reaktor durch den CTA-Durchflussregler in Abhängigkeit von der Bestimmung des Proben-MFI im Viskosemeter geregelt wird.
Wünschenswerterweise weist der CTA-Durchflussregler 22 ein Ventil umfasst, das über ein Durchflusssteuersignal 34 geregelt wird, welches vom CTA-Durchflusskomparator 24 aus einem Steuerausgangssignal für den CTA-Durchflusssollwert 43/42, das auf der MFI-Bestimmung des Viskosemeters basiert, und dem Eingangssignal für Ist-CTA-Durchfluss 44 vom CTA-Durchflussmesser 23 abgeleitet wird.
Vorteilhafterweise kann ein Messausgangssignal 38 des Viskosemeters 15 zusammen mit einem Bezugssignal 39 der MFI (Ziel) Sollwerteinheit 31 an einem MFI-Komparator 27/28 angelegt wird, um einen MFI-Korrekturfaktor für das Stellglied der CTA-Konzentration 28 zu erzeugen, welches einen Einstellbefehl 42 erteilt, der von einem Stellglied des CTA-Durchflusskomparators 24 bei der Erzeugung eines Steuerausgangssignals für den Durchfluss 34 berücksichtigt wird.
In der Praxis werden aufeinander folgende Reaktorausgangsproben individuell isoliert, stabilisiert und Druck angepasst, zum Transfer von dem Reaktor in den Zyklonabscheider 12 über den Probennehmer 50. Stickstoffgas (N₂) soll als Probentransfermedium zwischen dem Reaktor und dem Viskosemeter zur Bestimmung des Proben-MFI eingesetzt werden.
In dem vorliegenden Beispiel weist Vorrichtung zur Regelung der Polymerisation in einem Reaktor auf: einen Zyklonabscheider 12, einen Trichter 63, eine mit dem Trichter verbundene Kolbenverdichtungskammer 71, einen in der Verdichtungskammer beweglichen Verdichtungskolben 73, eine mit der Verdichtungskammer verbundene Schmelzvorrichtung 74, eine mit dem Ausgang der Schmelzvorrichtung verbundene Zahnradpumpe 77, einen mit dem Ausgang der Zahnradpumpe verbundenen Messdüsenblock 81; wobei die MFI-Bestimmung mit Probenmaterial aus dem Zyklonabscheider vorgenommen wird, sobald es in dem Trichter gesammelt, vermischt und vorgealtert ist, in die Verdichtungskammer eingeleitet und auf der Schmelzvorrichtung 16 durch den Verdichtungskolben verdichtet wird, wonach ein konditionierter Probenschmelzstrom 80 für die MFI-Prüfflussmessung von der Zahnradpumpe zum Düsenblock gefördert wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht einen Probenisolator für die Vorrichtung zur Regelung der Polymerisation in einem Reaktor nach einem der Ansprüche 4 bis 10, aufweisend eine Isolationskammer zur vorübergehenden Aufbewahrung einer Probe des Polymerausstoßes, ein Drehventil mit mehreren Anschlüssen, das ein Drehventilglied mit einem diametralen Durchgang aufweist, welcher als Kammer zur Konditionierung und Überführung der Probe dient und selektiv mit Anschlüssen am Umfang ausrichtbar ist, die mit Überführungs-, Konditionier-, Austrag- und Reinigungsmedien verbunden sind; wobei die Kammer nach Erhalt der Polymerprobe aus der Isolationskammer nacheinander mit den fraglichen Anschlüssen verbunden wird, um Probenkonditionierung, einschließlich Deaktivierung, [vor dem] Austrag zur viskosemetrischen Bestimmung zu bewirken; wobei eine weitere Anschlussverbindung ein Unterdruckreinigen zum Entfernen von Polymerresten und zum Kühlen des Ventils nach Austragen der Probe bewirkt, zur Auswahl einer von mehreren Messdüsen 91, 93, die unterschiedlichen entsprechenden Wirkdrücken (Px, Py) zur Prüfungskonditionierung ausgesetzt sind. Zur selektiven Verteilung eine Polymerprobe zu einem aus einer Vielzahl von Viskosemessplätzen kann ein linear hin- und herfahrbares Transportventil eingesetzt werden.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Prozess ein Verfahren zur Regelung der Polymerverarbeitung (Reaktor/Reaktion), umfassend die Schritte: Einbringen eines Kettenübertragungsmittels (CTA) in einen Reaktor zur Steuerung einer Polymerisationsreaktion im Reaktor, Messen des Schmelzindexes (MFI) einer "(vor)konditionierten" Probe des Polymerausstoßes aus dem Reaktor, Bestimmen und Anwenden einer Korrektur der CTA-Konzentration in Abhängigkeit von einer vorhergehenden Bestimmung des Proben-MFI und Messen der Wirkung auf den MFI des Reaktorausstoßes (Probe); Fortsetzen mit aufeinander folgenden MFI-Messungen von Ausstoßproben und begleitender CTA-(Durchfluss)Anpassung zum Stabilisieren des Ausstoßes aus dem Reaktor auf ein gewünschtes MFI-Sollwertkriterium.
Die Erfindung stellt ebenso ein Verfahren zur Regelung des Polymerisationsprozesses über den MFI des Polymerausstoßes aus dem Reaktor mittels Auswählen, Konditionieren und Bestimmen mittels Messung aufeinander folgender Proben aus dem Reaktor, die aus dem Reaktor (Umgebung) isoliert und von CTA gereinigt und neutralisiert werden, um eine anhaltende Reaktivität zu unterdrücken und die Stabilität der Probe sowie die Repräsentativität des Polymerausstoßes aus dem Reaktor zu fördern; wobei die Bestimmung des Proben-MFI nach einer ersten Reinigung der Probe mit einem Neutralisierungs- und Antioxidationsmittel durchgeführt wird; wobei eine derartige Bestimmung des Proben-MFI kontinuierlich/periodisch bewirkt wird, um den CTA-Durchfluss und damit die Reaktionsbedingungen und den Polymerausstoß zu aktualisieren/anzupassen, sodass die Kennwerte des Polymerausstoßes vorbestimmt sind.
Die Erfindung weist auch ein Verfahren zur Regelung des Schmelzindexes (MFI) eines Polymerausstoßes (in einem kontinuierlichen, katalysierten, Gas und/oder Slurry-Phase-Polymerisationsreaktionsprozess) durch Verwendung eines Kettenübertragungsmittels (CTA), wie Wasserstoff, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Messen der CTA-Konzentration mittels Durchführen einer Gaschromatografie der Reaktorprozessumgebung, Messen des Ist-CTA-Durchflusses zum Reaktor, Bestimmen des MFI einer ausgewählten Einzelprobe des Polymerausstoßes aus dem Reaktor, Vergleich des Proben-MFI mit einem angestrebten MFI-Sollwert, Erzeugen eines angestrebten Sollwerts der CTA-Konzentration auf der Grundlage des MFI-Vergleichs, Vergleich der Ist-CTA-Konzentration mit dem Sollwert der CTA-Konzentration, Anpassen der CTA-Konzentration in Abhängigkeit von der Ist-CTA-Konzentration, dem Ist-CTA-Durchfluss und dem Sollwert der CTA-Konzentration durch Anpassen des CTA-Durchflusses and den Reaktor.
Wünschenswerterweise schließt ein Verfahren zur Polymerprozesssteuerung die Entnahme von Proben mit einer vorgegebenen Zielgröße im Größenbereich von 80 bis 120 g mit einer Toleranz von nicht mehr als 5%; im Wesentlichen Entfernen von Monomer und aktivem Katalysator aus den Proben, um Veränderungen des MFI während der anschließenden Bestimmung des Proben-MFI zu verhindern und Brand und Vergiftungsgefahren zu mindern, wobei die Gesamtdauer für Probenahme, Überführung und Deaktivierung kürzer ist als die Zykluszeit eines Viskosimeters, in dem die Bestimmung des Proben-MFI durchgeführt wird.
Vorzugsweise schließt ein MFI Prozesssteuerungsverfahren den Schritt der Unterdrückung der Probenzersetzung vor der Bestimmung des Proben-MFI durch langsames Einbringen von Isopropanol-Gas sowohl als Antioxidationsmittel als auch zur Verhinderung einer Verunreinigung der Probe durch das Auftreten von Oxidation aus einem Dampferzeuger in eine Luftaustreibeinrichtung.
Verbesserung der Probennahme
Zeitverzögerung
Obwohl katalytische Polymerisationsreaktoren keine ausdrückliche Produkt "Transportverzögerung" aufweisen, kann eine "Totzeit" im Verhältnis zwischen MFI und der Durchfluss-CTA größenordnungsmäßig der Zeitverzögerung erster Ordnung und der Polymerisationsrate auftreten.
Zur Lösung dieser Anforderung wird in der Praxis eine Einrichtung mit der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verbessert, zur Vermeidung einer Zeitverzögerung erster Ordnung im Verhältnis der Polymerisationsrate der Reaktoren mit „durchgängig gerührten Tankinhalt".
Unter diesen Umständen zeigt der Steuerungsalgorithmus, eingesetzt in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, den Einfluss einer signifikanten Totzeit und einer Dynamik erster Ordnung der Polymerreaktionen. Dieses erfordert maßgebliche Modifikationen oder Abweichungen von dem konventionellen Totzeit-Prozessregelungsalgorithmus.
Probennahmeintervall
Die Anmelder haben in praktischen Versuchen herausgefunden, dass es eine Abhängigkeit zwischen dem Intervall der Probennahme in Bezug zu dem Intervall zwischen den Reaktorentlade-"pulsen" gibt, welche ihrerseits eine Abhängigkeit zwischen der "Herstellungsrate" und dem "Einbettungspegel" innerhalb des Reaktors aufweisen.
Diese Annahme fester Messintervalle in konventionellen Prozesskontrollabläufen ist unzureichend, insbesondere beim Aufkommen von größeren Störungen.
Ferner sind in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung statistische Methoden zur Erneuerung des Prozessmodells zur Bewertung der Ist-Werte und dem Maß der daraus gewonnenen Vorhersagen eingesetzt.
Katalysatordeaktivierung
Wenn eine Probe aktiv bleibt, ist sie nicht länger repräsentativ für den Reaktorinhalt. Deshalb müssen Vorkehrungen in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Deaktivierung der Probe getroffen werden. Deshalb wird dem Polymer 10% bis 13% Sauerstoff bei 80°C bis 110°C für 2 bis 4 Minuten zugesetzt, zur Deaktivierung des Katalysator der zweiten Generation, des so genannten "Zeigler-Natta"-Katalysators; Das Austreiben des Katalysators würde andererseits die fortschreitende Reaktion vorantreiben und würde zu einer Änderung des MFI von dem Wert führen, welcher die Reaktorkonditionen charakterisiert.
Digitale Steuerglieder
Im Allgemeinen sind analoge Steuergeräte ungeeignet, aber in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird digitale Hardware, die modelgestützte Steuerung, wie der so genannte Dahlin-Algorithmus, benutzt. Die Software kann in dem (Modell – P5) Viskosimeter der Anmelder eingesetzt werden.
Insgesamt müssen die Reaktorprobennahme für MFI-Festlegung und Polymersynthesekontrolle entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung den folgenden Anforderungen entsprechen:

• Die Probe ist repräsentativ für die Reaktorinhalt;
• Die Verzögerung der Probenahme beträgt weniger als 1,5 Minuten bezogen auf die MFI bestimmende Viskositätsmessung.
• Die Probegröße wird auf eine Größe zwischen 80 g und 120 g festgelegt – Wünschenswerterweise zum Verbrauch innerhalb eines einzelnen Messzyklus – und variiert nicht von dem Sollwert um mehr als 5%, zum vermeiden einer Probeabscheidung;
• Die Proben sind frei von Monomer und aktivem Katalysator, so dass keine Brand oder Vergiftungsgefahren bestehen und keine Änderungen des MFI während MFI-Messung stattfindet;
• Die Gesamtdauer für die Probennahme, Übertragung und Deaktivierung beträgt weniger als die Taktzeit des (Modell – P5) Viskosimeter der Anmelder; und
• der Katalysator wird chemisch behandelt, so dass er während der Messung nicht mit dem Polymer reagieren wird, um den MFI nicht zu verändern.

Durch das tatsächliche solcher Prozesseinstellungen – in Verbindung mit den später noch zu diskutierenden Verfeinerungen der MFI Viskositätsmessung – zeigt die bevorzugte Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung eine Steuerung der eingeschlossene Regelschleife des MFI zu einem anwendbaren Vorschlag auf.
Viskositätsmessung zur MFI Bestimmung
Bisher hat die grundlegende Anwendung von Standard MFI Messungen eine schwache Steuerung der Polymerisation durch das MFI ergeben.
In den letzten 20 Jahren haben die Viskosmeterentwicklungen eine starke Steigerung der Messgenauigkeit und/oder der Messgeschwindigkeit der MFI Messungen bewirkt.
Einige Veränderungen beziehen sich weiterhin auf den Ansatz konstanter Druckverhältnisse, welches die Standard Laborproben-MFI Konditionen widerspiegelt, wonach aber eine variable Geschwindigkeitspumpe mit kontinuierlichem Polymerzufluss benutzt wird.
Jedoch ist der Einsatz solche Einheiten nicht schneller als ein "manual grader", weil die viskoelastische Polymerschmelze nur langsam auf eine Änderung der Durchflussrate anspricht.
Andere Anordnungen benutzen unterschiedliche mechanische Aufbauten zu Umleitung der Viskositätsdaten der Schmelze, jedoch sind deren Daten nicht linear abhängig und vorhersagbar mit den von Hand beziehungsweise „manuell" aufgenommenen MFI Werten – welcher aber (ungeachtet dieser Begrenzungen) in den Industriestandard aufgenommen wurden.
Viele kontinuierliche Durchflussviskosimeter weisen ein relativ großes Volumen auf und einen geringen Durchsatz, so dass die abgelesenen Werte verzögert sind und zu unterschiedlicher Zeit eintreffen.
Die meisten benutzen einen Schraubenextruder zum Schmelzen des Polymers vor der Messung.
Wenn die aus dem Reaktor stammenden Polymerproben nicht mit Antioxidantien behandelt wurden, führt die Sauerstoffzufuhr durch die Schraubenextrusion zu einer Beeinflussung der Kettenlänge während der Schmelze, wodurch die mittlere Kettenlänge verringert wird.
Große unvorhersagbare Fehler beeinflussen den MFI Wert. Als Vorbehandlung zur MFI Messung wird in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Kolben zum (Proben-)schmelzen eingesetzt, worin im wesentlichen keine Luft und andere deaktivierende Wirkstoffe auf die Probe einwirken, bevor der Schmelzvorgang beginnt, so dass dadurch die Degradation der Polymerkettenlängen Längen vermieden werden kann.
Der Entwurf und die Konstruktionsfaktoren des Viskosimeters werden insbesondere vordringlich, zum konstruktiven Einsatz des MFI im Reaktor-Steuerungsprozess zur (katalytische) Produktion von Polymer – was übereinstimmend ist mit dem sofortigen und zuverlässigen "Echtzeitwert" des Schmelzdurchflussindexes.
Ein Ziel ist die Verwendung des MFI als einen aktive Rückwirkungs-(Korrekturfaktor) in einer geschlossenen, online Regelschleife zur (Polymerisations-)Prozessrückwirkung zur Herstellung von Polymer nach den vorgeschriebenen Standards und Charakteristiken. Im Allgemeinen hat das Zusammenpressen und Hindurchtreten von Polymer durch eine (Messungs- oder Prozess-)Matrix zur Folge, dass die Polymerketten bei konventioneller Viskosimeterie ihre Merkmale verändern und eine zufrieden stellende Schmelzflussindexmessung hemmen. Die Anmelder hat ein Messungsregime zur Schmelzindexfestlegung mittels einer graphischen Interpolationstechnik, auf der Basis, wie sie in dem GB Patent Nummer 2,210,466 durch die Anwender dargestellt ist, und wie sie in dem Modell P5 Viskosimeter benutzt wird, entwickelt. Die Ergebnisse der Proben-MFI sind nahe an dem Standardprüfverfahren.
Ausdrücklicher hat bei der Betrachtung der MFI Messgenauigkeit in einer logarithmische Darstellung der MFI-Aufzeichnungen das Modell P5 Viskosimeters des Anmelders im Vergleich zur logarithmischen Darstellung des MFI einer Standardlaborprüfung oder einer manuell durchgeführten Prüfung folgende Eigenschaften: die wechselseitige Kalibrierungskurve weist gegenüber einen idealem Neigungsgrad von 45° oder ein Neigungsverhältnis von 1:1 einen leicht unterschiedlichen aber konsistenten Gesamtverlauf von 1.1063 für einen Granulatprodukt auf.
Diese nutzbare "Konformität" entsteht aus einer relativ langsamen Scherratenmessung aufgrund des relativ langsam aufgenommen Durchflusses, worin bei der Viskosemessungstechnik der Anmelder die Polymerstruktur bei Prüfung nicht zu stark gedehnt wird. Diese Scherrate ist über einen großen Bereich mit dem Molekulargewicht konsistent, – ansonsten würde die Prüfung nur die Elastizität oder ihre „Klebrigkeit" und die viskose Hemmung darstellen.
Durch die Probendeaktivierung, wie z. B. mit polaren Flüssigkeiten, wird ein im Wesentlichen paralleler Graph mit einer kleinen Offset-Abweichung (und mit einer kleinen Streuung) in eine vergleichbar Darstellung mit einem standardkonformen Prüfungsergebnis erzielt. Mit verbesserter Probendeaktivierung wie z. B. mit Isopropanol vor der Prüfung ist ein übereinstimmender Graph bereits absehbar.
Verfeinerung der Viskosemessung
Der viskosimetrische Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet sich auf die Verbesserungen in dem Modell P5 Viskosimeter der Anmelder, zur Befähigung einer geschlossenen Polymer-Reaktorprozesssteuerung mit MFI als variabler Regelungsgröße.
Damit werden zum Beispiel Verbesserungen kritischer, konstruktionsbedingter Eigenschaften des Viskosimeters verbessert, einschließlich:

• hoher Durchsatz; mit einem Kolben für hohe Kräfte, einer hochleistungsfähigen Zahnradpumpe (z. B. mit 1,186 cm²) und einer sorgfältigen Konfiguration der Schmelzvorrichtung wird eine hohe Durchflussraten von geschmolzen (Polymer) Probenerzeugnissen mit einer gleich bleibenden Ausstoßstromtemperatur erzielt;
• sorgfältige Abstimmung von Formen und Größen gewisser Schlüsselbestandteile und dazu gehöriger betrieblicher Einflussgrößen, wie z. B. im Einzelnen:
– Druck am Schmelzvorrichtungseingang;
– Die eigentliche Abmessung/Kapazität der Schmelzvorrichtung;
– Schmelzvorrichtungsoberteil, -Mittelteil und Schwanzkegelform/Schwanzkegelprofil; und
– Abmessung/Kapazität der Pumpe im Verhältnis zu der Fläche der Schmelzvorrichtung (Oberflächen);
– Einzelne und kooperativ abgestimmte Kombination.
• Die Gleichförmigkeit des geschmolzen (Polymer-)Erzeugnisses, wird durch die sorgfältige Anpassung der Durchflussspitzen und Durchflussübergänge, bei Vermeidung von größeren Volumina und langen Durchgangswegen, gewährleistet, was eine Verbesserung der Verzögerung und Erzeugnisrückmischung zur Folge haben; Diese Strategie gilt für alle "nassen" Teilen des Viskosimeters und in dem Durchgang der Polymerprobe durch das Viskosimeter:
• Geringes Rückmischen in der Zahnradpumpe mit einem Volumenverhältnis zwischen Pumpenvortriebsvolumen/Todvolumen, welches den benutzten Durchsatz optimiert;
• Ein niedriges Abrieb-Erhitzungsverhältnis in dem Polymer, durch eine Zahnradpumpenkonstruktion, welche Auslassrillen an der Verabreichungsseite und ein „sanftes" Zahnradpumpenprofil vorsieht;
• Eine verbesserte kapillare Formprofilierung in kritischen Durchflusswegen; In dem Durchgangsweg wird eine Kombination einer abgesetzten versetzten Einspeisung in die kapillare Eintrittskammer mit einem flachen eingeschlossenen (polymerabhängig – etwa 118°) kapillaren Kegelwinkels und mit einen (z. B. 5 mm) Radius zwischen dem Kegelwinkel und dem Eintrittskammerzylindern verwendet, um eine sehr geringe Turbulenz und Durchmischung in dem kapillaren Eintrittskammer zu erreichen. Solche Kegelwinkel und Randübergangsradien der Übergangsradien können Variieren und sind nicht auf einen einzelnen Kegelwinkel festgelegt, können aber komplexere Formen annehmen, wie solche die hier in 5c dargestellt sind. Diese Formgebung beeinflusst mit einem bedeutenden Beitrag die Gesamtantwortzeit des Viskosimeters, beim Übergang von einem Material auf ein anderes. Die Formgebung beeinflusst die Eintrittszeit in die Kammer, gegenüber der Kammer, welche keinen Radius und keinen Kegel und keinen tangentialen Eintritt aufweist. Die Eintrittswirkung ist gegenüber der Eintrittswirkung einer gestuften Anordnung sanfter, weil sich der Fluss der Polymerflüssigkeit natürlicherweise nahe an der Oberfläche orientiert ist, wenn der Durchfluss stabilisiert ist, mit einem kleinen rücklaufenden Anteil, welcher die Ecken der gestuften Eintrittsöffnung erfüllt und, welcher abhängig von dem Polymermaterial ist. Der Kegelstumpf und die Radiusabstimmung beseitigen das Rückzirkulationsphänomen und führen nahezu zur Aufhebung des Rückenmischens. Dieses ermöglichen wiederum stetige Durchflussbedingungen mit einer hohen Schwelle für das (ungünstige) Flussphänomen, welches als Schmelzfraktur bekannt ist. Der stabile Durchfluss erlaubt eine hohe Wiederholbarkeit der Messung, weil der Anteil der Lasten zugunsten der transistorischen Anteile minimiert ist. Das System führt schneller zu einem stabilen Durchfluss als ein solches mit einer Reihe von harten Übergängen und Ecken in den Schmelzerzeugnisdurchgangswegen. Der Kegeleintrittswinkel wird irrtümlicherweise unter Einsatz von Standardgleichungen für den stabilen Durchfluss berechnet.
• Mit einigen der Varianten werden insbesondere duale bzw. zweifache und dreifache, kapillare Kammern mit einem einzelnen Pumpenstrom abgedeckt; Eine solche Anordnung ist für diskrete Materialzuleitung geeignet, in denen es eine praktische Beschränkung der Durchflussrate gibt. Diese aufgezeigte Konstruktion weist eine duale Kammer und ein Transportventil zum Aufteilen des Durchflusses am Zahnradpumpenausgang auf. Dieses Transportventil weist ein rotierendes Ventilmittel auf, welches in einer Antriebswelle auf einer glatten Ebene mit einer Präzisionsbohrung, angebracht ist, zum Abdichten gegen den Austritt des Probenpolymers. Das Ventil wird durch einen pneumatischen Drehauslöser gedreht, wonach es drei Stellpositionen bei 0°, 90° und 180° (Verteilzellen), gibt. Durch das Ventil wird der Fluss in eine der Prüfkammern umgelenkt, mittels einer Verteilzelle in dem Ventilmittel. Eine korrespondierende Verteilung kann in einer weiteren Verteilzelle geschehen, wenn diese mittels der Welle in eine zweite Position gedreht wird. Leichte Fehlstellungen der Zellen sind bei Verwendung von Kugelendverschlüssen hinnehmbar. Insgesamt hat diese Anordnung ein kleines Volumen und eine einfache Ausführung und vermeidet die Notwendigkeit einer zweifachen oder einer zahnradgetrieben Pumpe, welche mit einer höheren Schmelzzuführungsrate laufen müsste. (Gewöhnlicherweise eine zweifache Menge im Vergleich zu einer einfachen Pumpe). Deshalb ergibt sich eine Einsparung bei der Schmelzzuführungsrate des Systems. Dieses erlaubt umgekehrt eine variable Durchflussrate und die Verwendung von ungleichen Kapillaren. Insbesondere können, die folgenden kapillaren Betriebskombinationen vorhanden sein:
• „Nulllängen-"Kapillare und eine lange Kapillare mit gleicher Eintrittsgeometrie für eine erweiterte Viskosität für (Dünn)Filmpolymere;
• Zwei Kapillaren verschiedenen Durchmessers, aber gleicher Eintrittsgeometrie und mit dem selben Längen/Durchmesser Verhältnis – für die Bestimmung eines Multigewicht MFI über einen großen Produktbereich;
• Zwei Kapillare mit dem gleichen Durchmesser und den gleichen Eintrittsgeometrie, aber unterschiedlicher Länge zum Erhalten von Informationen über den Probenscherdruck/die Probenscherrate.
• Eine Alternative mittels einer Dualkapillaranordnung, welche für einen dualen Pumpenstrom eingerichtet ist und zum Beispiel für die Beschickung mit diskrete Materialladungen geeignet ist, in denen es keine Begrenzungen der Durchflussrate gibt, wie dieses für den Fall eines mit dem Extruder verbunden Rheometers gegeben ist;

Eine Dualstrompumpe ist zur Überwachung von schnell wechselnden Polymereigenschaften verwendbar, wenn z. B. die reaktive Extrusion eine umfassende rheologische Prüfung des Durchflussmaterials vorsieht.
In dem Probennahmezyklus sind folgende Verbesserungen eingeschlossen:

1. Erzielen der Ausdehnung des Probenbereichs für jede der Kapillaren – durch die Zuweisung von zwei Durchflussraten, welche MFI Probedruck für jedes Material jederzeit anpasst.
2. Einschluss eines oder mehrerer Reinigungsvorgänge in jedem Zyklus, wonach der Reinigungsvorgang aus vier Funktionen besteht;
1. ein größtmögliches Ausräumen von altem Material aus der Messkammer;
2. ein Ausgleichen der Gesamtmenge an Material in jedem Prüfzyklus;
3. der Verbrauch der gesamten angebotenen Menge in jedem diskreten Probenzyklus;
4. ein Ausgleichen der Antwortzeit, wie dieses durch die Probennahme zur Messezeit definiert ist, durch Einsatz einer variablen Reinigungsrate zur Kompensation der variablen Durchflussrate, worin die Menge des benutzte Materials in jedem Zyklus konstant

Im Allgemeinen ergeben sich bei hohen Durchflussraten bessere Reinigungseffekte als bei niedrigen Durchflussraten. Wobei der Reinigungseffekt unabhängig von einer Änderung der Materialeigenschaft ist – so weist normalerweise ein Übergang von einem harten auf ein weiches Material eine geringere Reinigungseigenschaft auf, als der Übergang von einem weichen auf ein hartes Material.
Diese Durchflussraten, entsprechend der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, können nur erreicht werden, wenn der Durchgang glatte Übergänge aufweist, wie in den Modellen (P3 und P5) Viskosimeter der Anmelder zu sehen ist, und die Zahnradpumpe eine genügend großes Durchtrittsvolumen hat, um solche Durchflussraten zu erzielen.
Rauhe Übergänge, insbesondere beim Kapillareingang und insbesondere Pumpen mit kleineren Volumen leiden unter diesen Begrenzungen, weil aufgrund der Übergangseigenschaften eine Schmelzfraktur auftritt, bevor eine genügend hohe Reinigungsrate erreicht worden ist.
Die Wahl der Zahnradpumpe mit 1,186 cm² pro Umdrehung ist in erster Nährung ein optimaler Zustand, der in der gegebenen Konfiguration nicht durch andere Pumpengrößen wie z. B. 0,2 cm²/Umdrehung oder 0,584 cm²/Umdrehung in diesen Prozess erzielt würde, welche üblicherweise in konventionellen Viskosimetern eingesetzt werden.
Die Anmelder haben in Untersuchungen beobachtet, dass in Viskosimetern als Ausführungsformen der Erfindung das Phänomen der raschen Reinigung in dem Bereich von 40 g pro Minute und 120 g pro Minute bei verschiedenen Polymeren auftritt, wobei 180 g pro Minute nah an der Größenordnung der Schmelzenzulieferung für flüssigkeits- oder feststoffgespeiste Rheometer ist.
In der Praxis und einer bevorzugten Ausführungsform eines Viskosimeters entsprechend Erfindung wird eine Reinigung an den Beginn des Zyklus gesetzt, als Reinigung von Altmaterial vor dem Eintreffen von neuem Probenmaterial. Eine Abschätzung er gibt eine korrekte erste Durchflussrate des MFI Prüfdurchgangs im Vergleich mit dem erforderlichen Druck, welcher einen Fixpunkt genau unterhalb des MFI Probendruck verwendet. Die Durchflussrate wird in schnellen Abstufungen reduziert, bis das Ergebnis erreicht ist – an dem der MFI des Durchgangs beginnt. Diese Prozedur erlaubt den Fortschritt des Prüfzyklus in einer minimalen Zeit zu den gewünschten Konditionen.
Diskrete Durchflussraten und Druckmessungen werden eingesetzt als alternative Verfahren zur Messung einer Durchflussrate mit einem festen Druck. Dieses mindert den Nachteil des Konstantdruckverfahrens, welches darauf angewiesen ist die langsamste Antwortzeit in Kauf zu nehmen, zum Vermeiden der Oszillation und der damit verbundenen ungenauen Messung des MFI.
Wenn alternierende Reinigungsabschnitte im Konstantdruckverfahren in der Messung benutzt werden, wird dieses Verfahren eine längere Zeitspanne damit verbringen, eingeschwungene Verhältnisse zu schaffen, welche länger sind als die Reinigungsrate des Verfahrens der zweifachen Abscherung, weshalb dieses eine niedrigere Antwortzeit aufweist.
Das Konstantdruckverfahren zur Herstellung von nicht pulverförmigen Erzeugnissen versucht eine inhärente, langsame Antwortzeit durch niedrigere MFI Werte zu kompensieren mittels Einführung einer Durchflussrate durch den Durchflussweg in der Messeapparatur. Dieses geht zur Begrenzung und ist nicht vergleichbar mit den Antwortzeiten nach der einfach Scherratenverfahren, wie hierin bereits beschrieben wurde.
Die besten Werte für beide Verfahren werden mit einer Zeit von 7 Minuten für die Umgehungswegpumpe, welche auf dem Extruder befestigt ist. Eine äquivalente Endgröße für das Modell P5 Viskosimeter der Anmelder entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung ist 3 Minuten. Im Allgemeinen erreicht das Modell P5 Viskosimeter der Anmelder 4 bis 5 Minuten inklusive des Wiederaufschmelzens.
Für die Stabilisation des Druckstellwertwandlers verwendet die bevorzugte Ausführungsform der Anmelder, des Modell P5 Viskosimeters entsprechend dieser Erfindung, folgendes: eine Heizmanschette und eine konventionelle geschlossene Regelschleifensteuerung, zur Stabilisierung der Probennahme und des Sensors und der Quecksilberdruckfüllung in der Ummantelung des Sensors; und einen Druckmesswertwandler der quecksilbergefüllten Bauform.
Die Heizung stabilisiert zwei der drei gesehenen Eigenschaften des Messwertwandlers, welche ungefähr 66% der zwei Schwankungen der Vorrichtung ausmacht. Die übrig gebliebene, unausgeglichene Fluktuation ist der Hauptanteil des Übertragungsvolumens der Quecksilberfüllung. Insgesamt wird die Genauigkeit des Wandlers um den Faktor drei erhöht.
Die Kolbendruckmesswertwandler, die sehr ähnliche Leistungswerte wie die Quecksilbermesswertwandler aufweisen, können die thermische Stabilisation und den Arbeitspunkt weiter erhöhen. Weitere Verbesserungen werden durch die Kalibrierung des Arbeitsgebiets gegenüber dem Druckstandard erhöht – was zu einer Gesamtleistungsfähigkeit von weniger ca. 0,1 Prozent Genauigkeit gegenüber 1 Prozent der Standardvorrichtung erzielt.
Hochentwickeltere Druckmesswertwandler mit Silikonschutzkapselung oder Abtasttechnologie kommen dem Bedarf zur Stabilisation entgegen, weil die Hochleistungsmesswertelemente in einer existierenden temperaturgeregelten Zone angebracht sind.
Der hohe Durchsatz, welcher von den Rheometern benötigt wird, kann nur durch hocheffiziente Zahnradpumpen und hochleistungsfähige Motorkombinationen erreicht werden. Verfeinerungen in den Vortriebsmotoren und in den Motorkombinationen in der bevorzugten Ausführungsformen des Modell P5 Viskosimeters der Anmelder entsprechend der vorliegenden Erfindung, schließen ein:

• Die Verwendung eines Ritzelherabsetzungsgetriebes und eines Schrittmotors mit einer Mikroschritt Steuerung; und
• axiale Ausrichtung des Motors der Zahnradpumpe zu einer angefügten Anordnung, welche die Ausgangswelle des Getriebes der Zahnradpumpen verbindet mit den Zahnradpumpeschaufeln.

In einer besonderen Konstruktion ist der Antrieb des Endgetriebes der Zahnradpumpe an einer austauschbaren Welle lokalisiert. An einem Ende ist ein sechseckiger, abgeschrägter Stift ausgeführt, zum Anschluss an ein Zahnradpumpeneintrittritzel. Das Schlussritzel des Getriebes hat ein internes Zahnrad, welches in das angeschrägte Ritzel der Antriebswelle hinein passt.
Dieses hat einen geringen Nachlauf und periodische Schwankungen zur Folge für das jede Ausrichtung der Zahnradpumpe einen idealen Vortrieb an das Polymer weitergibt – was wesentlich für wiederholbare Polymerdurchflussbedingungen und maßgeblich für die Genauigkeit des Rheometers ist.
In einer bevorzugten Konstruktion des Modell P5 Viskosimeters der Anmelder wird die direkte Messung der Polymertemperatur folgendermaßen erreicht: die Zahnradpumpe hat ein, im Mittelteil des Ausgangsstroms angebrachtes Thermometer, zur Absicherung der genauen Temperatur des Polymerstroms auf dem Weg zu der Kapillare.
Die Pumpe ist so modifiziert, dass sie diese Einstellung unterstützt. Dieses hat den Vorteil, dass eine Thermometervorrichtung eingefügt werden kann, ohne den Durchfluss durch eine abgewickelte Platzierung zu stören. Das Thermometer leidet damit auch nicht unter Seitendruckkrafteinwirkungen, welche mit einer abgewinkelten Platzierung einhergehen, so dass ein sehr schmaler Sensor mit 3 mm Durchmesser eingesetzt werden kann, welches zu einer schnelleren Reaktionszeit und zu einem minimalen Eindringen in den Fluss führt. Die Führung des Thermometers wird so an einem günstigen Ort dieser Konstruktion angebracht.
Die Verfeinerungen im Umgang mit Feststoffproben in der bevorzugten Ausführungsform des von den Anmeldern erstellten Modells P5 Viskosimeters gemäß der Erfindung umfasst folgendes:

• Die Verwendung des Kolbens selbst in Verbindung mit einer "Überlaufreuse" zur Schaffung einer definierten Probenkammer;
• Schaffung einer veränderlichen Probenkammer, zum Beispiel durch das ineinander fügende Zusammengleiten von konzentrischen Zylindern, welche eine über ihnen befindliche Probenüberlaufkammer aufweisen; und
• Bereitstellung einer manuellen oder motorisierten Anpassung für die Überlaufkammer.

Die einstellbare Probekammer erlaubt es, die Reinigungsdurchflussrate bei einer konstanten Rate und Quantität zu halten – welches das Reinigungsproblem eines Rheometers, welches mit einer variablen Reinigungsrate zur Erreichung eines konstanten Durchsatzes betrieben wird, lindert. Die Reinigungsmenge kann deshalb konstant gehalten werden und die Messungsquantität kann dadurch veränderlich sein. Die Rückstände der zwei ersten Stufen werden durch eine dritte Reinigungsstufe entfernt, die solange andauert, bis die angelieferte Probenmenge völlig ausgestoßen ist. Es folgt nun eine Beschreibung von einigen besonderen Ausführungsformen jeweils in Form eines Beispiels eines der Hauptaspekte der Erfindung, nämlich:

• Steuerung der Polymerreaktion durch eine online MFI-Messung;
• Nachreaktor-, (bzw. Nachextruder-)Umwandlung (z. B. Granulation oder Pelletisation des Pulvers) und Reprozessormischung und die Reprozessormischungssteuerung mittels einer online MFI Messung; und
• Konstruktion, Konfiguration und Betrieb des Viskosimeters zur online MFI Messung zur Reaktor- oder Reprozessorsteuerung;

Nun wird mit Bezug auf die beigefügten schematischen und grafischen Zeichnungen die Erfindung erläutert, in denen
Mit Bezug auf die online-Polymerisationsprobennahme und -Steuerung:
Folgendes ist dargestellt:
1A zeigt einen geschlossenen Steuerungskreislauf eines katalytischen Polymerreaktors, mit online Probennahme, MFI Messung und Echtzeitrückwirkung, und eine Polymerkettenlängenbildung gesteuert durch einen Kettenübertragungswirkstoff (CTA) unter dem Einfluss des MFI;
1B zeigt eine vereinfachte Version von 1A, unter Annahme der Standardnotation zur Differenzierung des Produktdurchflusses, der elektrischen Messungswegen und den Steuerungssignalwegen;
2 zeigt die Reaktorprobennahme, die Übertragung, die Abscheidung und die Deaktivierung zur Einleitung eine MFI Messung, in dem Steuerzyklus nach 1;
3 zeigt ein Drehprobenisolationsventil für den Ausstoß aus dem Polymerreaktor nach 1A und 1B;
4A zeigt eine veränderliche Probenkammer, zur Beladung eines Viskosimeters zur MFI Messung;
4B stellt einen alternativen veränderlichen Probennehmer zu dem nach 3A dar, mit einer rotierenden Probennahmenscheibe;
4C1 bis 4C3 zeigt aufeinander folgenden betrieblichen Stufen eines linearen hin- und herwechselnden Ventils zur Umleitung von Polymerproben.
Mit Bezug auf die ansprechende viskometrische Probennahme und Bestimmung:
5A bis 5C zeigt einen schematischen, 2-D Grundriss der Hauptviskosimetermerkmale zur MFI Messung in einer Polymerreaktorprozesssteuerung nach 1 und 2; und im Wesentlichen und
ausdrücklicher:
5A zeigt einen vergrößerten Ausschnitt die miteinander gekoppelten Viskosimeterkolben, Schmelzvorrichtung und Vortriebkolbenstufe;
5B zeigt einen dualen Messdüsenblock mit einer kapillaren Ventilanschlussverteilungsauswahl und dazugehörigen differentialen Wirkdruckzufuhren;
5c zeigt ein vergrößertes Messdüsendetail "C" in dem Messdüsenblock in 5B;
6 eine weiterentwickelte dreidimensionale Version des dualen Messdüsenblock des Viskosimeters nach 5A bis 5C;
7 zeigt eine teilweise Schnittansicht des Viskosimeters nach 5A bis 5C und 6 entlang der Linie CC in 10;
8 zeigt einen Abschnitt entlang der Linie BB des Viskosimeters dargestellten 7;
9 zeigt ein Detail einer Umleitungsventilkonstruktion entlang der Linie AA des Viskosimeters dargestellten 8;
10 zeigt ein Grundriss des in 7 bis 9 dargestellten Viskosimeters;
11 zeigt die Heraushebung der Schmelzvorrichtungsstufe des Viskosimeters dargestellt in 7 bis 10, zur Verdeutlichung des fortlaufenden Betriebs;
12 stellt in Tabellenform die hierarchischen Zwischenbeziehungen der Viskosimetermerkmale zur MFI Messung in der Polymerreaktorsteuerung nach 1 und 2 dar;
13 stellt die MFI Messbereichsausdehnung dar, welche durch die dualen Messdüsenblockkapillarkammern und die dazugehörigen differentiellen Wirkdruckzufuhren erzielt wird;
14 zeigt einen symbolischen Überblick der drei externen und hauptsächlich eingesetzten MFI Messsorte, welche durch das Viskosimeter gemäß der Erfindung ansprechbar sind.
Bezugnehmend auf 1A und 1B regelt ein Polymerreaktor 11 die Polymerkettenlängenbildung für die Katalysatorpolymerisation mit einem so genannten Kettenübertragungswirkstoff (CTA), wie z. B. Wasserstoffgas. Im Gegenzug bestimmt die Polymerkettenlänge das Molekulargewicht und den MFI des Polymererzeugnisses.
Insgesamt betrachtet, ist es ein Gesamtziel eine Fertigungssteuerung von Polymer im geschlossenen Regelkreis mit vorgesehenen MFI Merkmalen zu erreichen. Für dieses Ziel werden einige (Reaktor-)Betriebsdaten benötigt, wie folgend:

• CTA Durchfluss
• CTA Konzentration
• Reaktordurchsatz
• Reaktortemperatur
• MFI der Reaktorproben durch eine Standardprüfung
• MFI der Reaktorproben durch das Viskosimeter

Die Einleitung der (Polymerisations-)Reaktion wird durch die Einführung eines Katalysators bestimmt, und anschließend durch die Eingabe von CTA ausgeglichen. Wenn die Reaktion stabilisiert ist, wird die periodische Probennahme aus dem Reaktorausstoß 32 vorgenommen, zur Aufnahme der Polymer (MFI) Merkmale während der Produktion.
Während das Reaktorinnere und einem heftigen Druck steht, wird die Probennahmeprüfung in einer weniger harten Umgebung vorgenommen. Deshalb werden die Reaktorproduktproben zu Prüfung von dem Reaktor isoliert.
3 zeigt das angesprochene Drehprobenisolationsventil – zur periodischen Isolation des Reaktorausstoßes, wie später genau beschrieben wird.
Der Reaktor(Polymer-)ausstoß 32 wird in einem Probennehmer 50 isoliert, genauer dargestellt in 2 und durch einen Zyklonabscheider 12 und einen Akkumulator 14 und ein dialogfähiges MFI Probenviskosimeter 15 eingeführt, konfiguriert entsprechend den Aspekten der Erfindung – und es wird dessen MFI Bestimmung eingesetzt als Steuerfaktor zur Regulierung der CTA Zuführung zu dem Reaktor 11.
Ausdrücklicher wird der CTA Zufluss zu dem Reaktor 11 durch ein CTA Durchflussanregelventil 22 gesteuert, welcher eingesetzt ist zwischen einer CTA Versorgung 21 und dem Reaktor 11 – und eingestellt durch ein CTA Durchflusssteuerungssignal 34.
Die Konzentration von CTA in dem Reaktor 11 wird durch eine Anzapfungsleitung 36, mit einem messenden (Gas) Chromatographen 19 überwacht, dessen Bestimmungsergebnis als ein Eingang 37 an die CTA Konzentrationssteuerung 28 weitergegeben wird.
Der Messausgang 38 des Viskosimeters 15 wird dem MFI Komparator 27 mit einem Referenzsignal 39 an die MFI(Ziel-)Stellwerteinheit 31 weitergegeben.
Ein Ausgang 41 des MFI Komparators 27 wird als weiterer Eingang an den CTA Konzentrationssteuerung 28 gegeben, welche einen Regelbefehl 42 an eine CTA Konzentrationsstellwerteinheit 29 gibt, welche im Gegenzug ein Ausgangssignal zur Steuerung des Durchflussstellwerts 34 erzeugt.
Der (Ziel) Durchflussstellwert wird an den CTA Durchflusskomparator 24 weitergegeben, zusammen mit einer Eingabe 44 des eigentlichen CTA Durchflusses. Der eigentliche CTA Durchfluss leitet sich von dem CTA Durchflusssensor 23 ab, welcher flussabwärts des CTA Durchflussventils 22, in der Leitung zwischen der CTA Zuführung 21 und dem Reaktor 11 angebracht ist.
Das CTA Durchflusssteuerungsausgangssignal 34 von dem CTA Durchflusskomparator 24 wird einem CTA Durchflussstellventil 22 übergeben.
1B zeigt eine Variante von 1A entsprechend der Standardnotation und Standardsymbolen zur Unterscheidung des Produktdurchflusses von den elektrischen Messsignalen und den Steuersignalen.
In dieser Darstellung des gesamten operativen Systems ist ein "fiktiver" MFI Komparator und ein damit assoziierte Ausgang 41 mit der CTA Konzentrationsteuerung 28 integriert. Ähnlicherweise ist eine „fiktive" CTA Konzentrationsstellwerteinheit 29 und eine damit verbundene Durchflusssollwertsteuerungsausgabe 43 des CTA Durchflusskomparators 24 integriert. 2 zeigt einen Ansatz zur Erreichung von Isolation- und Druckbedingungen einer Probenumgebung unter Einsatz eines Probenaufnahmesammelbehälters 50 mit einer Reihe von Umleitungsventilen 51 bis 57. Der Probenaufnehmer 50 ist mit einer verzweigten Speiseleitungszuführung 59 versehen, flussabwärts von der Reaktorausgangsleitung 32 und wird selektiv mit einem Umleitungsventil 51 verbunden. Ein Öffnungsventil 52 gibt einen feuergefährlich Gasbestandteil, wie z. B. Polypropylen, des Polymerreaktorerzeugnis, wie z. B. (Poly)äthylen, frei, dass von der Probe entweicht. Die Probe wird dann durch ein Umfüllungsventil 53 auf einen niedrigeren Druck gebracht, zur Durchmischung mit einem inerten Stickstoffgas bei 30 Bar. Stickstoff (N₂) dient als nicht entzündliches Übertragungsmedium oder als Trägerwirkstoff.
Durch die Öffnung eines Probennahmeauslassventil 55 in der Übertragungsleitung 58, wie z. B. einer Hochdruckpolyäthylenleitung, wird eine druckangepasste Probennahme dem Viskosimeter 15 durch den Zyklonabscheider 12 "zugeliefert".
Die Probe kann durch einen Druckreglerventile 56, 57 wahlweise auf ein hohen Druck (30 Bar) gesetzt oder auf einen niedrigen Druck (1 bar) gesetzt werden, durch eine aufeinander folgende Spülungs- und Wiederauflagensequenz zur sukzessiven Probenkonditionierung und -Isolation.
Bei einem zufrieden stellenden Probeprüfergebnis wird der Reaktorausstoß durch ein Ausgabeventil 54 an eine Ausgangsleitung 32 weitergegeben.
Eine Probe von der Übertragungsleitung 58 wird in den oberen Abschnitt des Zyklonabscheiders 12 eingeführt. Im weitesten Sinne ist der Abscheider 12 ein bekannter Zyklonabscheider zur Trennung von Feststoffen mit einigen Verfeinerungen, wie sie in der vorliegenden Erfindung beschrieben sind.
Das Zyklonabscheider 12 trennt ein festes Pulver oder einen Granulat von der Reaktorprobe ab – zum Ausfall auf weiter unten liegenden Seitenwänden. Das auf der Wand abgesetzte Pulver oder Granulat 61 wird periodisch von einem umlaufenden Schaber 62 entfernt und fällt zum Aufsammeln in einen Trichter 63.
Das Probenmaterial 61 wird zur Zuführung zu einer Kolbenverdichtungskammer 71 zur Verabreichung an eine Schmelzvorrichtung eines Viskosimeters 16 periodisch entfernt.
Eine Rührschnecke 64 an der Trichtermündung 63 wird auf die gewöhnliche Antriebswelle 65 zusammen mit dem umlaufenden Schaber 62 angeordnet. Die Welle 65 wird durch einen Motor 66 angetrieben, welcher auf der Oberseite der Anordnung 12 angebracht ist. Die Rührschnecke 64 befördert Durchmischung der Probe, Homogenität und die Deaktivierung.
Ein Überlaufumleitungsventil 69 an der Trichtermündung 63 ermöglicht die Entladung des überschüssigen Probenmaterials – und kann in Verbindung mit einem komplizierteren Probenakkumulator benutzt werden, zur Regulierung, Auswerfen einer viskometrischen Messung mit einer vorgeschriebenen Probengröße, wie in 4A bis 4C dargestellt ist.
Eine um die Tunnelmündung angeordnete Heizungsmanschette 67 konditioniert die Probe 61 zu einer Prüftemperatur. Wenn die Probe 61 noch "aktiv" ist und sich weiterhin verändert, wird ein Deaktivierungswirkstoff wie z. B. Luft in den Abscheider 12 eingeführt, bevor die MFI Messung durchgeführt wird. In diesem Beispiel wird der Luftstrom 68 an dem Fuß des Abscheiders 12 eingerichtet und für die Deaktivierung benutzt. Dieses hilft sicherzustellen, dass die geprüfte Probe repräsentativ für den letzten Reaktorausstoß ist.
3 zeigt die beschriebene Probenisolatorventilanordnung zur direkten Rückmeldung des Reaktorausstoßes.
Im Wesentlichen wird der Zugriff des Reaktors durch eine Anzapfung 213 der Hauptpolymerzuführungsleitung 212 durch ein 6-Anschluss-Drehventilmittel 101, durch ein Stellventil 209 und eine statische Probekammer 114 mit vorgeschriebenem Volumen realisiert.
Das Ventil 201 enthält ein drehbares Ventilmittel 212, mit einem diametralen Durchgangsweg 208, zur Definition einer Probenkammer zur Aufnahme der beschriebenen Polymerprobe an dem Reaktorausgang, vorbereitet zur MFI Bestimmung nach einem mittels Druck erreichten Probenaustausch.
Das Ventilmittel 202 als eine drehbare Indizierung durch einen nacheinander umfängliche Anordnung von sechs Stationen 203–208, zur Verbindung mit zugeordneten radialen Ventilanschlüssen, welcher eine Vielzahl von verschiedenen Umgebungsbedingungen und Übertragungsfunktionen realisieren lassen, wie später beschrieben wird.
Ein Anschluss 204 wird dann mit einem inerten Stickstoffgas N₂ Transfermedium mit einer erhöhten Temperatur an Druck von etwa 50 Bar zugeliefert.
Die Verbindung der Ventilkammer 208 mit dem Anschluss 204 übt damit einen Druckzustand aus und führt zu einer Verschiebung der Polymerprobe innerhalb der Kammer 208.
Wenn das Ventil 202 in einer Linie mit den aufeinander folgenden radialen Anschlüssen 203, 207 indiziert ist, an denen ein niedriger Anschlussunterdruck für bestimmte Zeit anliegt, wird die unter Druck gestellte Probe entfernt, zum Beispiel zu einem Model P5 Viskosimeter für die MFI Messung.
Neben der Stickstoffkonditionierung kann an dem Anschluss 204 auch ein Deaktivierungsmittel eingefügt werden, welcher die andauernde Reaktion oder Oxidation der Probe in der Ventilkammer 208 hemmt.
Damit bleibt die Probe repräsentativ für den Reaktorinhalt – und ist somit die MFI Messung bedeutungsvoll für die Reaktorsteuerung.
Der Anschlüssen 205 sind (im Uhrzeigersinn) mit dem Nachfolger zu dem Anschluss 204 mit dem Model P5 Viskosimeter zur MFI Bestimmung verbunden. Der nächste Anschluss 206 ist mit einem Abfallausstoß verbunden, der folgende Anschluss 207 ist verbunden mit Vakuum oder einer Unterdruckquelle, das Ventilmittel 202 ist dem Anschluss 207 zugeordnet, (welcher den Unterdruckanschluss 204 diametral gegenübersteht) jede druckkonditionierte Probe mit beigefügten N₂ ermöglicht in das Vakuum zu "entweichen", dieses stellt eine "saubere" Unterdruckreinigungsmethode oder Ausstoßmethode der Ventilkammer 208 nach dem Entladung nach der Entladung zur viskometrischen Bestimmung sicher.
Der letzte Anschluss 208 in der Folge ist verbunden mit einer kalten oder eine kühler klimatisierten Stickstoff-N₂ Versorgung durch das Stellventil 211.
Der gesamte Ventilkörper 202 wird dann mittels Durchspülens mit temperaturangepassten Wasser von 80°C „gespült".
Ein operativer Ventilzyklus gliedert sich im Allgemeinen wie folgt:
Das drehbare Ventilmittel 220 zum Einfügen der Ventilkammer 208 mit dem Anschluss 207 wird eingestellt, (und damit gegenüber von Anschluss 204) mit den Ventilen 209 und damit dem geschlossenen Ventilen 209 und 211.
Das Ventil 209 wird dann geöffnet und es vergeht darauf eine Zeitspanne „X1", worauf das Ventil 209 wieder geschlossen wird. Dieses erlaubt eine Füllung der statischen Probekammer 214, vorbereitet für die Beladung der Ventilkammer 208 in der folgenden in der Ventilposition.
Das Ventilmittel 202 wird dann zur Ausrichtung der Ventilkammer 209 zu Anschluss 205, (und gegenüberliegend von Anschluss 208) für eine Zeitspanne „X2" indiziert, worauf das Ventilmittel 202 weiter gedreht wird, die Ventilkammer 208 mit Anschluss 206 (und damit gegenüber von Anschluss 203) für eine Zeitspanne „X3" (zum Laden der Kammer 208 mit einer Probe, welche zeitweilig in einer statischen Kammer 214 bereitgehalten ist) indiziert wird, nachdem wird das Ventilmittel 202 auf dem Anschlüssen 207 (und gegenüberliegend dem Anschluss 204) Indiziert.
Das Ventil 211 wird dann für eine Zeitspanne „X4" geöffnet und geschlossen.
In einer Variante dieser Drehventilanordnung (bei Anschluss 207) wird eine Stickstoff N₂ Zuflusseinheit durch eine Vakuumverbindung ersetzt und die vorgewärmte Stickstoff N₂ Zugabe unterbrochen, um ein Vakuum bei 50 mm HG die zu erhalten. In der Praxis ist das Ventilmittel vorzugsweise zylindrisch und hat einen Durchmesser von 140 mm (Außendurchmesser).
Die Ventilkammer 208 wird durch eine diametrale Zylinderbohrung von rund 31 mm Durchmesser definiert.
Das Ventilmittel kann auf Wälzlagern an den entgegengesetzten Enden aufgesetzt sein. Die Drehdichtungen (nicht dargestellt) an jedem Anschluss sind federgelagert, und von einem sehr harten Material, wobei das Ventilmaterial 202 eine härtere Materialbeschichtung auf der Oberfläche vorsieht
12 zeigt signifikante Viskosimetermerkmale. Vorbereitend zur MFI Messung einer Probe kann die Probegrößen dem Probeakkumulator 14 (1), 114, 124) angepasst werden. Verschiedene Ansätze werden in den jeweiligen 4A und 4B gezeigt) und an dem Ausklang des Zyklonabscheiders 12 eingestellt.
Damit kann zum Beispiel eine variable Messkammer durch konzentrische ineinander gefügte gleitende Zylinder, wie sie in 4A dargestellt ist, erzielt werden. Alternativ kann ein beweglicher Kolben und eine Überlaufreuse eingesetzt werden, wie in 4B dargestellt ist. In jedem Fall ist der Probennehmer Wünschenswerterweise in ein temperaturangepasstes Wasserbad eingefügt.
Im Allgemeinen ist es Ziel eine hohe Durchsatzkapazität erreichen, mit einem konstruktivem Einsatz zur Messkammerreinigung zwischen den Proben und einer Probenvariabilität.
Eine vielfache, im besonderen duale kapillare Prüfkammer, kann zur Erhöhung der Prüfungsdurchflusskapazität eingesetzt werden, wie in den 5A, 5B, 6, 8 und 9 dargestellt ist, mit einer dazugehörigen in 13 aufgezeichneten Leistungsgrößenannahme.
Neben diesen Faktoren und der Test wiederholbar sein, unter der Notwendigkeit stetiger Prüfdurchflussbedingungen. Diese bestehen aus einer niedrigen Rückenmischung, einer niedrigen Reiberhitzung, einem kapillaren Durchflusswegprofil – und einer Beseitigung der „Eintritts-Durchflussänderug" bei abrupten Durchflussübergängen, um eine Rezirkulation zu vermeiden und die Antwortzeit zu verbessern.
Die Druckstabilisation, bestehend aus einem hohen Durchsatz und einer dazugehörigen hohen Reinigungsrate zwischen zwei Proben, wird mittels einer großen Kraft vorangetrieben, welche einer Verdichtungskolbeneinsatz für das Viskosimeter, eine hochleistungsfähige Zahnradpumpe zum Vortreiben der Schmelze und durch eine sorgfältige oder ergänzende Konfiguration der Schmelzvorrichtung verwendet.
Verfeinerungen des Antriebs der Zahnradpumpe beziehen sich auf die Probenumleitung durch ein Drehumleitungsventil zu diskreten Messdüsen mit unterschiedlichen Wirkdrücken.
Innerlich müssen die Durchflusswege eine gewisse Gleichförmigkeit aufweisen, um örtlichen Durchflussabrieb zuvor zukommen – mit sorgfältiger Abstimmung des Schmelzeingangsdrucks, der Größe oder Kapazität und der Konfiguration der Pumpencharakteristik.
Der selektive Einsatz der Prüfbereichserweiterung durch differentielle Messprüfdüsen wird durch ein Drehumleitungsventil 82, dargestellt in 5B und 6, erreicht, betrieben von einem pneumatischen Drehauslöser 38, welcher kapillare Speiseleitungen 103, 104, 105 und 106 aufweist. Diese erlauben es der Zahnradpumpe 77 und dem Ausgang 80 sich selektiv zu einem oder mehreren verschiedenen (in diesem Fall dualen) Messprüfdüsen 91, 93 mit vorgeschriebenen Abmessungen für die gegebenen Prüfbereiche auszurichten.
Damit können veränderliche Prüfungsdurchflussraten benutzt werden, für verschiedene Messprüfdüsen und Messprüfdüsenkombination, wie sie in den 12 und 13 ausgeführt sind. Darüber hinaus können rasche Polymeränderungen abgedeckt werden. Insgesamt ist damit einer Multigewichts-MFI-Bestimmung über einen großen Produktbereich möglich.
4A zeigt einen Probennehmer oder Probenakkumulator 114, mit beweglichen Versetzungskolben 112 und gekoppelt mit einer Überlaufreuse 111, zum Ermöglichen variabler Probenlieferungen an einer Zuführungsröhre des Verdichtungskolbens des Viskosimeters 71. Damit, entsprechend zu der Position des Kolbens 112, hat eine Chargenkammer 115 eine gewisse Probenkapazität – worauf überflüssiges Material in eine Überlaufröhre 117 mittels eines Kugelventils 119 abgeführt wird. Der Viskosimeterzulieferungskolben 73 dient als ein Steuerungszugangsventil für die Speisekammer des Viskosimeterkolbens 71.
Damit können veränderliche Prüfungsdurchflussraten für verschiedene Messprüfdüsen und Messprüfdüsenkombinationen eingesetzt werden, wie in den 12 und 13 beschrieben wird. Zu dem können rasche Polymeränderungen abgedeckt werden, insgesamt ist eine Multigewichts-MFI-Bestimmung über einen großen Produktrahmen möglich.
4A zeigt einen Probennehmer oder Probenakkumulator 114 mit beweglichen Versetzungskolben 112 und einer gekoppelten Überlaufreuse 111, zur Verabreichung unterschiedlicher Probenbelieferung der Zuführungsröhre zum Verdichtungskolben des Viskosimeters 71. Damit entsprechend zu der Lage des Kolbens 112 hat eine Probenkammer 115 eine gewisse Probenkapazität, – überschüssiges Material wird in ein Überlaufrohr 117 geführt, welches durch eine Kugelventil 119 abgeschlossen wird. Der Viskosimeterverabreichungskolben 73 dient als Ventilregelung für die Zuführungskammer des Viskosimeterkolbens 71 über die variable Probenkammer 115. 4B zeigt einen drehbaren Umleitungsventilprobennehmer 124 als Variante zu dem Probennehmer in 3A, mit einer rotierenden Scheibe 125, mit einem Durchgang, selektiv positioniert in dem Zuführungspfad durch die Auslöser (nicht dargestellt) des Zyklonabscheiders 12, wie Einstellung der rotierenden Scheibe 125 steuert die Zuführung von aufeinanderfolgenden diskreten Probenerhöhung 129, welches sich in einem Stapel am Ausgaberohr 128 ansammelt, vorbereitet für eine Einzelschusszuführung zum Viskosimeter in der Viskosimeterzuführungsröhre 171, überflüssiges oder redundantes Material wird durch einen Entlastungszweig 127 abgeführt.
4C1 bis 4C3 zeigen aufeinander folgende betriebliche Zyklen eines alternativen linearen Viskosimeterprobenventils. Im Wesentlichen enthält ein Stellventil 240 und hin- und hergleitenden Ventilmittel 141 mit einer inneren Kammer 142 zur Aufnahme einer Probenladung an einer Versorgungszuführung 143. Die Probe wird in der Mittelposition des Verschiebungsventil 241 eingeladen und an jedem Ende ausgeladen, um in Verbindung mit den Ausgangsanschlüssen durch eine linearer Hin- und Herbewegung des Verschiebungsventils unter Maßgabe des Auslösers (nicht dargestellt) zu bilden.
4C1 stellt die mittlere Verschiebungsventillage dar;
4C2 stellt die linke Verschiebungsventillage dar;
4C3 stellt die rechte Verschiebungsventillage dar.
Ein Probendetektor 247 stellt sicher, dass die Probenkammer 242 vor der Bewegung des Verschiebungsventils 241 geladen ist.
5A bis 5C stellen prinzipielle Merkmale des Viskosimeters dar. Hierin wird ein Pulver- oder eine Granulatprobe von dem Probenakkumulator 14 (1) 114, 124 (5, 6) in eine Zuführungsspeisekammer 71 einer Verdichtungskolbenanordnung 70 eingeführt.
Die Probe wird durch den Verdichtungskolben 73 mittels eines mit einem speziellen Profil versehenen Kopfs mit einem temperatur(-stabilisierten), konditionierten Heizblock der Schmelzvorrichtung (74) verdichtet. Der hohe Druck und die damit verbundenen Temperaturerhöhung schmilzt die Probe, welche durch und um die Kontur der Schmelzvorrichtung in einen darunter liegenden Verabreichungsausgangsstrom 76 fließt. Die eingebettete Schmelzvorrichtung 74 und der Heizungsblock 75 sind von einer Heizmanschette 72 umgeben, welches als Hitzereservoir für eine stabile Temperaturkonditionierung dient. Ein Thermometer 78 dringt in die Schmelzvorrichtung 74 in den Heizblock 75 zur Überwachung der Schmelztemperatur ein. Die Schmelzvorrichtung 74 hat profilierte Durchgänge 86, um eine Materialvermischung beim Durchgang zu ermöglichen. Von dieser Schmelzvorrichtung 74 wird ein homogener, geschmolzener Polymerstrom 76 durch eine Zahnradpumpe 77 gefördert. Die Zahnradpumpe 77 liefert einen druckangepassten Schmelzfluss 80 auf einen Schmelzdüsenblock 81. Ein Thermometer 79 dringt zur Überwachung der Verabreichungstemperatur des Schmelzstromanschlusses 80 in die Zahnradpumpe 77 ein.
Ein drehbares Umleitungsventil 82 in dem Schmelzdüsenblock 81 ermöglicht die Auswahl von einem oder zwei Messdüsenblöcken 91, 93 für durch den MFI Probendurchfluss. Die diskreten Düsenblöcke 91, 93 sind Gegenstand der differenziellen Wirkdruckzuführungen px und py unter Prüfungsbedingungen.
6 stellt eine Beziehung der Merkmale und Flüsse nach 7, 7a bis 7d als schematische 3-D Zeichnung untereinander dar.
7 bis 11 stellen konstruktive Details der Hauptviskometermerkmale dar. 7 stellt eine Teilansicht, teilweise herausgeschnitten, der Schmelzvorrichtung 74 und der damit verbundenen Zahnradpumpe 77 dar, und die Speisung eines konditionierten Probenschmelzstroms 80 zur Messung im Schmelzdüsenblock 81. Die Kolbenschmelzzuführung ist zur Verdeutlichung weggelassen, würde jedoch an dem Schmelzvorrichtungskopf zur Pulver- oder Granulatverdichtung eingefügt.
Der eingebaute direkte Befestigungskontakt zwischen dem unteren Block 89 des Heizblocks 75 und dem Schmelzmessdüsenblock 81 dient dazu die Schmelzproben (Temperatur) Konditionierung während der Prüfung bereitzuhalten.
Die differenzielle Wirkdruckzuführungen px und py werden zum Messungsdüsenblock 81 angefügt, und in duale unabhängige Messdüsen 91, 93 eingepasst – zur erweiterten Messungsmöglichkeit ohne Notwendigkeit in der Unterbrechung zum Austausch der Messdüsen.
Eine Zahnradpumpenantriebsmotor 96 und (ein Verhältnisherabsetzungs-)Getriebe 97 mit einem Isolierkäfig 98 der Förderzahnradpumpe 77 sind vergrößert dargestellt.
8 zeigt einen teilweise herausgeschnitten Teil des Düsenblocks 81, einschließlich der duale unabhängige Messdüsen 91, 93 und der dazugehörigen differenziellen Wirkdruckzuführungen px, py. Der Düsenblock 81 ist (zum Beispiel 45°) zur senkrechten orientiert, zum Probenaustreiben der während des Ausstoßvorgangs von den Messdüsen 91, 93.
Die differenzielle Wirkdruckzuführungen px, py sind in direkter Linie in Bezug auf die Messdüsen 91, 93 gezeigt; separate Probenströme ergießen sich durch jeweilige Kapillarspeisungen 104, 105 an dem rotierenden Umleitungsventil 82.
9 zeigt eine Schnittansicht eines rotierenden Umleitungsventils 82, mit einem axialen Block 101 und darin eine kapillare Zuführung 104, 105, in dem dualen Düsenblock 81 nach 8. Der Ventilblock 101 weist duale angewinkelte Kapillaren 103, 106 zur selektiven Ausrichtung auf, die Ausrichtung geschieht zwischen:

• Einer gemeinsame Einlassöffnung 108 gespeist von einem Probenschmelzstrom 80 von der Zahnradpumpe 77,
• Beabstandete, gegenüberliegende Auslassöffnungen von kapillaren Zuführungen 104, 105 zu den jeweiligen Messdüsenblöcken 91, 93.

Die Ventilstange 101 wird in einer Bohrung 107 in dem Düsenblock 81 festgehalten durch Endplatten 109, mit einem Kopplungskopf 110 an einem Ende, zur Verbindung mit einem Ventilantriebsmotor 83 (nicht dargestellt) nach 9.
10 zeigt einen Aufriss des Schmelzblocks und zeitlicher Offset-Zahnradpumpen, -Getriebe und sich gegenüberliegende Messdüsenblöcke.
11 zeigt einen Aufriss als Gegenstück zu 10, gesehen von der Blickrichtung der Zahnradpumpe und der Getriebeseite.
14 zeigt eine schematische Übersicht über die Hauptaspekte der Erfindung, nämlich:

• Polymerisationssteuerung durch Viskosimetrie;
• Verbesserungen der Viskosemessung

Beide sind auf die ursprüngliche Polymerherstellung und auf die flussabwärts (Nachreaktor-)Vermischung und das Reprocessing durch Extruder anwendbar.
Die obere Hälfte der 14 stellt eine eingesetzte Reaktorsteuerung und die Aktivitäten zur Mischung des Reaktorausstoßproduktes dar. Dadurch wird ein Polymerausstoßstrom 135 von dem Reaktor 11 durch ein Ventil 151 auf einem Viskosimeter 180, entweder direkt oder durch einen Probenkonditionierer oder Akkumulator 150 selektiv umgelenkt.
Der Ausstoß des Probenkonditionierers 150 wird durch ein Umlenkventil 171 auf individuelle (homogene) Produktlagerkammern 172, 173, 174 verteilt, kategorisiert entsprechend nach den bekannten MFI Charakteristiken.
Die Lagerkammer 172, 173, 174 repräsentieren den gesamte Anlagenausstoß mit Ventilunterstützung – nach gleichartigen Eigenschaften sortiert – durch die Kenntnis der intrinsischen MFI Werte.
Das Viskometer 180 ist der entweder direkt ausgeführt oder durch einen Probenkonditionierer 150 durchgeführten Prüfung des Reaktorausstoßes, gewidmet. Das beigefügte Viskometer 190 ist der Überwachung des Ausstoßes des Extrudermischers 166 (Post-Extrusion) gewidmet, unter Benutzung des Probenstroms 188.
Die von Messungen bestimmten Steuerdaten 179 des Viskosimeters 180 dienen als Rückwirkungsdaten, und tragen zur Steuerung des Reaktors 111 bei. Ähnlich werden die Messungen, welche als Steuerdaten 189 von Viskometer 189 empfangen werden, als Rückwirkungsdaten für den Einsatz der Reaktorsteuerung des Reaktors 111 eingesetzt.
Mit den gemessenen MFI werden Zutaten, Mischungen in einem weiteren Prozess oder in einer Reprocessinganordnung zum Produzieren von spezifischen Erzeugnissen erzeugt, dargestellt in der unteren Hälfte von 14.
Die oben beschriebenen Beimischungen bekannter Zutaten 172, 173, 174 werden durch ein "aktives" Mischerventil 175 zur Zuführung an den Extrudermischer 146 beigefügt. Die Mischungssteuerung wird durch eine aktive, online Überwachung der (MFI) Merkmale der Postnachextrusionsmischung durch ein beigefügtes Viskometer 200 überprüft.
Die Abzweigung 199 zur Nachüberprüfung der Probennahme von dem Extrudermischer 176 steht in Verbindung mit dem Eingang des Viskometers 200. Die Rückführungssteuerung wird von dem Viskometer 200 auf den Extrudermischer 176 entlang eines Signalpfads 198 durchgeführt.
Ein Extruderausgangsstrom 177 kann zur Herstellung spezifischer Produkte mit optimierten, gemischten Zutaten auf einen Spritzgussvorrichtung gegeben werden:
Probendeaktivierung
Die Integration solcher Verfeinerungen der Viskosemessung mit Reaktorprobennahme ermöglicht eine repräsentative, echtzeit-, Online-Reaktorprobennahme. Jedoch vor der MFI Bestimmung muss eine Reaktorpolymerausstoßprobe durch Deaktivierung stabilisiert werden. Deshalb wird in der Nachreaktorphase eine Deaktivierungsstufe vorgesehen, in der die Polymere zur Vorbereitung der Proben vor der Messung direkt aus dem Reaktor in Pulverform entnommen werden.
Eine solche Deaktivierung findet in einer Kammer statt, mit einer rotierenden offenen Rührschnecke. Die Rührschnecke sitzt in der Unterseite eines Zyklons und wird von der Oberseite des Zyklon durch einen variabel steuerbaren Motor angetrieben. Das Pulver wird von der Seite der Zyklonwände durch einen Schaber mit seiner nach unten gerichteten Gewichtskraft, welcher an die konischen Wandoberflächen angepasst ist, abgeführt.
Luft wird ebenfalls, in einem von der Basis des Kegels aus nach oben gerichteten Strom zum Entfernen von Materialien benutzt. Der Zyklon wird ebenso mit einem Luftstrom gespeist, der von der Dichtung an der Nase des Kolbens ausgerichtet ist. Der Luftstrom wird für die Zwecke der Deaktivierung des Polymers benutzt. Die Luft trägt Feuchtigkeit in sich und das Wasser zerlegt den Katalysator in seine nichtaktiven Teile.
Die Hitze zur Beschleunigung des Deaktivierungsprozesses wird von einer um einen parallelen Abschnitt gelegte Heizungsmanschette zugeführt, welcher ebenfalls eine Rührschnecke enthält.
Die mit überfeuchter Luft angefüllte und mir einer Umrühreinrichtung versehene Hitzekammer zur Katalysatordeaktivierungsbedingung sind anwendbar, aber nicht beschränkt, auf eine große Anzahl von Polymerkatalysatoren des so genannten Zeigler-Natta Typs.
Probenisolation und Übertragung
Durch die Probennahme einer Reaktorprobe zu MFI Messung dient zunächst eine "Austreibung" oder ein Luftzug zur Entfernung des feuergefährlichen Teils – in diesem Fall Polypropylen – und zur Ersetzung durch einen nicht entzündlichen Teil. Zudem müssen aufeinander folgende Proben mit wiederholter Probennahme isoliert werden. An diesem Ende gibt es eine Reihe von Isolationsventilen flussabwärts von dem Reaktor die Unterstützung der Isolation eines definierten, isolierten Probenvolumens angebracht sind – typischerweise von sehr kleinen Baumaß (aufgrund der begrenzten Vortriebskapazität zwischen den Ventilen), für die weitere Übertragung zu einem Zyklonabscheider. Eine Routine zur Probensequenzierung wird zum aufeinander folgenden Füllen, Luftaustreiben, Wiederfüllen, Luftaustreiben, etc. eingesetzt.
Ähnlicherweise wird beim Übertragen einer Probe zu einem Messviskometer mit einem neutralen Reinigungsmedium, wie z. B. Stickstoffgas vorgegangen.
Zyklonabscheidung
Ein Zyklonabscheider in der Form einer Ultrazentrifuge weist im Wesentlichen eine Vielzahl von ineinander gefügten Wirbeln und "kegelförmig" ineinander eingefügten Winkelstählen ein, die „sanft" angeneigt sind, zum Abscheiden von (pulverförmigen oder granulatförmigen) Feststoffen an den eingeschlossenen Gasdurchfluss, – welcher diesen durchströmt, durch Verringerung der Luftgeschwindigkeit in der Zuführung zu einem Speisekolben eines Viskosimeter.
Bei der Einführung der Deaktivierungswirkstoffe in den Zyklonabscheider wird die Deaktivierung durch Hitze beschleunigt, wobei die Deaktivierung dann typischerweise nach 2,5 Minuten abgeschlossen.
In der Praxis wird Luft oder (oder ein anderer polarer Depolarisationswirkstoff) in den geladenen Probenzersetzungskolben des (Modell P5) Viskometers der Anmelder eingeblasen, und werden in den Zersetzungskolben nach oben in den Zyklonabscheider einführt.
Die abgeschiedenen Erzeugnisse werden nach außen getrieben und schleifen/gleiten progressiv entlang der angeschrägten Zyklonwände, und werden durch rotierendes Schaberblatt entfernt und fallen in eine beheizte Entleerungskammer, in welches sie mittels einer rotierenden Schraubespeiseeinrichtung eingefügt werden.
Die Katalysatorreste verbleibenden in dem Produkt und können nicht in den Abscheider getrennt werden.
Für Anwendungen in denen das zu messende Erzeugnis aus seiner deaktivierten, pelletisierten oder granularen Form (Post-Extrusion) vorhanden ist, wird keine Vorrichtung zur Durchführung der Deaktivierung, wie das P5, benötigt.
Probennahme für die MFI Viskosemessung
Der (Wiederholungsmessungs-)Probennehmer ist entweder eine Überflussreuse oberhalb der Kolbenkammer, wie z. B. einer variable Probenkammer, oder ein diskretes Volumentransferventil, welches eines bekanntes Volumen des Materials in seiner Aufnahmekammer aufnimmt, (welche genügend groß ist, um die maximale Ladung aufzunehmen).
Der Rest der gelieferten Menge wird auf einer zweiten Bahn zu einem Sammelpunkt ausgetrieben. Die Auslösung des Verschubszylinders wird durch ein pneumatisch gesteuerten Zylinder mit 3 Rastpositionen gesteuert, der im Modell P5 unterbracht ist, wie dieses in 4C1 bis 4C3 dargestellt.
Die Probenkammer ist verbunden mit einer angeschrägten Viskometerspeiseröhre, welche durch einen gleitenden Verdichtungs- und Zuführungskolben temporär geöffnet und geschlossen wird.
Viskosemessung der Probendeaktivierung
Die Kolbenprobenverabreichung an das Viskometer spielt in dem Austreiben der deaktivierenden Luft eine tragende Rolle, welche rasch von der Probe entweicht während diese in das Viskometer eingeführt wird.
Wenn die Deaktivierung nicht vollständig wirksam war, bleiben Monomere zurück, die z. B. nicht in dem Zyklonabscheider und in den Viskose Beladungszuführungskolben heraus getrennt werden können oder herausgetrieben werden können – die Probe kann sich mit Polymerreaktorerzeugnis verbinden und das Wachstum in der Deaktivierungskammer fortsetzen.
Dieses führt zu unkontrollierten, willkürlichen Änderungen der Polymerstruktur und des dazugehörenden Molekulargewichts, mit der Konsequenz, dass der Wert, welcher gemessen wird, nicht das Reaktorerzeugnis widerspiegelt, so dass die Reaktorsteuerung durch das MFI verschlechtert wird. Ähnliches passiert, wenn die Deaktivierung einen Rest hinterlässt, durch den die Polymermessprobe zersetzt wird.
Bei Berücksichtigung der Messungswirksamkeit zur direkten Prozesssteuerung sollte angemerkt sein das zwei "konkurrierende" Prozesse in der kritischen Vormessungsphase bei der Arbeit sind, nämlich:

• Katalysatorwachstum; und
• Materialspaltung mit dem die Deaktivator-Rest.

Der "zersetzungsfördernde" Gegeneffekt wird durch das Beifügen von Sauerstoff als Anteil der Deaktivierungsluft beschleunigt.
In der Absicht diese Probenzersetzung zu unterdrücken, wird ein "tropfenförmig" ausfallendes Isopropanolgas aus einem so genannten Dampferzeuger in die Luftaustreibeinrichtung geführt.
Das Isopropanol wirkt als Antioxidantien-Zersetzer und verhindert die Probenkontamination durch die Anwesenheit der Oxidation. Das Isopropanol sollte vor der Viskosimetermessung entweichen.
Das erlaubt andererseits die identische Kalibration des Modell P5 Viskometer des Anmelders auf MFI Messwerte, die äquivalent zur Laborstandardmessung sind.
Nun Zurückkehrend auf die MFI Messungsproben, wird das Erzeugnis als eine Probe der vorgeschriebenen Menge, Temperatur stabilisiert durch einen externen Heizer und die Kammer akkumuliert und steht zur Verfügung zum zur Beladung des Viskometers.
Überflüssiges Erzeugnis der vorgeschriebenen Probengröße wird durch einen Überflussableitventil entsorgt, unter Hinnahme minimaler aufgetretener Verschmutzung während des Prozessablaufs.
Ein Infrarot oder ein Ladungssensor überwacht die Anordnung der Akkumulation des Erzeugnisses an der Basis des Abscheiders.
Im Prinzip kann jeder Wirkstoff mit polaren Charakteristiken, wie z. B. Wasser, (welches auch in genügender Menge in Luft vorhalten ist) eingesetzt werden um kleine Restmengen des Katalysators zu deaktivieren, welche in dem Reaktorpolymererzeugnis eingeschlossen ist – und typischerweise so klein ist wie ein Teil auf eine Million Teile.
Im Allgemeinen erzeugt Polymerisation eine große Bandbreite von Teilchengrößen – welche nicht in dem Separator aufgeteilt oder aufgespalten wird, um die gesamte Reaktorprobenkonsistenz zu erhalten.
Die Probennahme und der Prüfzeitzyklus erlaubt es, eine Probe dann aufzunehmen, wenn sie benötigt wird, worin eine Zeit erlaubt wird (etwa einigen Sekunden) um die feuergefährlichen Gase vor der Zyklonabscheidung zu entfernen. Dieser Testzyklus dauert nur kurz an (etwa 30 Sekunden oder weniger) verglichen zu der Viskosimeterzykluszeit (einige 5 Minuten) und weniger als die Reaktorzeit von einer halben bis zwei Stunden.
Wirksame und Konsistente (z. B. wiederholbar) MFI Messungen erfordern einen (in konventionellen Messungstechniken, widersprüchliche) Kombination von Präzision und Geschwindigkeit. In dieser Blickrichtung ist die Zeit ein kritischer Faktor für die Deaktivierung – weil andererseits die gesamte Zeit und die Probe für sich selbst hat, eine Zeit ist in der weitergehende Reaktion die nachfolgende Messung unrepräsentativ und überflüssig machen.
CTA Konzentrationsmessung
In der Praxis für die Messung der Konzentration des Kettentransferwirkstoffs für eine Probe vom Reaktor Gas über dem Polymerbett entzogen. Dabei wird durch das Vermeiden der Probennahme innerhalb von 0,5 m über dem Pulverbett oder den Gefäßwänden gewährleistet, dass eine repräsentative Probe genommen wird. Das Ansaugen wird über einen Filter betrieben Verunreinigungen durch Polymerpulver zu verhindern.
Der Probedruck wird durch einen Druckregler und auf einen herkömmlichen günstigen Pegel reduziert und die Probe wird in einem Rohr zum Weitersenden an den Prozessgaschromatographen befördert. Die Druckreduziereinheit und die Röhre werden bei einer Temperatur gehalten, welche eine Kondensation der Komponenten der Probe verhindert. Der Durchfluss in dieser Röhre wird überwacht, um eine Übergangszeit von der Probeaufnahme zum es Messinstrument innerhalb von einer Minute oder weniger zu gewährleisten. Jede unbenutzte Probennahme Portion wird zu dem Reaktorabschaltesystem übertragen. Alle Rohre zwischen der Probenaufnahme und dem Chromatograph Probenventil haben ein möglichst niedriges Volumen. Die Zykluszeit der Messungen wird auf ein praktisches Minimum reduziert.
CTA Durchflussmessung
Für die Durchflussmessung des Kettenübertragungswirkstoffs wird der Stellwert der Durchflusssteuerung des Kettenübertragungswirkstoffes durch Vergleich des vorliegend Durchfluss an einem Messgerät mit einem Durchfluss und Sollwert unter Benutzung eines konventionellen PID Stellgliedes abgeleitet oder eines Prozessmodellstellgliedes, abhängig von der Reaktorcharakteristik. Der Durchflusssollwert selber wird von der Kettenübertragswertkonzentrationsteuerung abgeleitet.
Operative Beispiele
In einer Ausführungsform wird ein Reaktorausstoß Probennahmekonditionierer flussabwärts eines (Umleitungs-)Ventils angebracht, welches eine Portion eines auszutreibenden Materials in normalem Betrieb in eine Kammer mit festem Volumen ableitet. Das Umleitungsventil wird betrieben während die normale Austreibung stattfindet. Die Probe wird dann in eine zweite Kammer entladen wo diese von Grundeinheiten gereinigt wird durch eine wiederholte Komprimierung mit Stickstoff (N₂) durch ein Lüftungssystem. Nachdem die, Kammer entlüftet und ausgelassen wurde, wird dieser wird mit Stickstoff wieder auf den Reaktordruck gebracht und wiederum entladen. Wenn Flüssigkeiten von niedriger Flüchtigkeit vorhanden sind kann die Kammer erhitzt werden um diesen Prozess zu beschleunigen.
Diese Folge solange wiederholt werden bis der Monomerpegel unterhalb von 0,2% typischerweise liegt. Die Probe wird dann zu einem Viskometer mit einer Verfeinerungen entsprechend einem anderen Aspekt der Erfindung (sowie eine verbesserte Version des Modell P5 Viskometers des Anmelders) durch die Einzwingung in einer Übertragungsleitung unter Benutzung von Stickstoff, Druckfrequenz auf den Rohleitungsberstdruck. Eine typische Übertragungsröhre ist 20/25 mm die Hardpolyethylen (HDPE) Röhre, mit einem 15 bar Arbeitsdruck. Diese wird mit 180 m Distanz betrieben und kann einfach entlang existenter Kabelschächte oder andere Träger installiert werden.
Wenn kein feuergefährliches Gas anwesend ist kann Luft als Transfermedium der Probe angewandt werden. Dieses ist billiger in Betrieb und verbessert wesentlich die Katalysatordeaktivierungseffizienz, weil Sauerstoff ein effektiver Deaktivierungswirkstoff ist. Der Betrieb des Probennehmers wird durch Druckschalter in dem Probennahmegefäß überwacht und Stellwertschalter werden eingefügt, um die Position jedes Ventils anzuzeigen.
Die Folge kann durch einen Steuerungscomputer, einen eigenständigen PLC (programmierbarer Logic Controller) überwacht werden oder durch eine Software welche auf dem Modell P5 des Viskometer das Anmelders vorhanden ist.
In dem letzteren Fall in folgt die Verkabelung des (Modelle P5 Viskometer) des Bewerbers zur Aufnahme der gleichen Route wie die Probenübertragungsstrecke.
Das in der Probenahmekonstruktion benutzte Ventil soll so gewählt sein, dass es eine lange Lebensdauer in einer "schmutzigen" Hochdruckumgebung hat. Eingesetzte Ventile verwenden Keramikstöpsel oder Edelstahlsitze, kugellagerbefestigte Ballventile mit gehärteten Bällen, gehärtete Federn, und federvorgespannte Sitze werden dabei z. B. mit Erfolg eingesetzt.
In der besonderen Konfiguration wird die Kammer mit einem festen Volumen mit einem Steckventil mit vier Anschlüssen in 90 Grad Ausrichtung vorgesehen. Das Ventil wird in die Entlastungsröhre eingefügt und bleibt in "offen" beim normalen Betrieb, wird aber geschlossen, wenn eine Probe benötigt wird und während des Austreibens. Eine Probe wird in der Ventilbohrung aufgefangenen und in eine getrennte Kammer über einem anderen Anschluss ausgeglichenen.
Das Polymer wird in eine zweite Kammer entlüftet und die Probe wird dann in das RFI Messrheometer geführt, so wie es in dem (Modell P5) Viskosimetern des Anmelders vorgesehen ist. Eine Probe, welche an dem Modell P5 Viskometers des Anmelders ankommt, wird durch einen Zyklon abgeschieden und das Transferübertragungsgas wird entladen außerhalb des Viskometers. In dem Zyklon ist zur Überprüfung in der Probenankunft ein Bewegungsdetektor integriert.
In den Fall, dass der Reaktor zwei Austreibungseinheiten aufweist wird der Probennehmer Wünschenswerterweise an beide Einheiten angeschlossen und dann ihre jeweiligen Übertragungsleitungen sind Zyklone verbunden.
An der Unterkante des Zyklon ist ein Eingangsstöpsel angebracht, welcher geöffnet werden kann, um eine Konfiguration über einen Probenname, die eingeführt wird, zu erbringen. Ein Kapazitätsdetektor kann ebenso installiert werden, um sicherzustellen, dass die bevorzugte Probe anwesend ist. Darunter ist eine Kammer typischerweise mit 35 mm Durchmesser und einer Länge die ausgesucht, um das richtige Volumen zu gewährleisten, worin eine Stöpselventil angebracht ist, welches geöffnet werden kann, um den Aufschluss der Probe als Druckabfall sicherzustellen.
Die Kammer ist mit Kupfer und mit Nickel platiert und wird durch eine äußere Manschette erhitzt um sicherzustellen das eine Temperatur von 50 bis 110° vorliegt, aufgenommen durch ein Thermometerpaar. Die Kammer ist an eine Probenkolbenröhre angeschlossen, wie sie in dem (Modelle P5) Viskometer der Anmelder vorgesehen ist, und ist durch den Viskosimeterkolben gesperrt, bis dieser nicht vollständig zurückgezogen wurde.
Das Polymer in der erhitzten Kammer kann in der Absicht jede Aufspaltung der Probepartikel durch die Größe zu unterbinden, gerührt werden, was während des Übergangs geschieht und was Reinigungsrate zur Deaktivierung des Katalysators minimiert.
Das Umrühren wird durch eine eng anliegend spiralförmigen Rührschnecke in einer beheizten Kammer, mit 40 mm Breite und 5 mm Weite vorangetrieben. Der Rührschnecke wird mit einem variabel einstellbaren Antriebsmotor bewegt, welcher auf dem Zyklon angebracht ist. Dieses ermöglicht einen Aufstiegs des Polymers entlang der Kammerwand. Der Rührlöffel wird am Grund der beheizten Kammer und unterhalb des Überlaufventils durch Gleitlager gelagert. An diesem Punkt verbindet eine Welle die Rührschnecke mit dem Antriebsmotor.
Wenn feines Material dazu neigt haften zu bleiben oder sich in den Zyklon anzusammeln, kann ein Schaber zur Entfernung verwendet werden.
Die Deaktivierung des Katalysator kann durch eine Vielfalt chemischer Wirkstoffe, einschließlich Sauerstoff, Wasser, Kohlendioxid, Ammoniak und niedriger MW-Alkohole erreicht werden. Die Wahl hängt von der Kontaktzeit ab, den Polymerteilchen, der Polymerteilchengröße und der chemischen Struktur des Katalysators und des eingesetzten Aktivators.
Der Wirkstoff wird (wenn notwendig) verdampft und in einen Strom von Luft oder Stickstoff eingeführt, welcher mit einer Geschwindigkeit von 0,6 l/min 6 bis 2 l/min an der Oberkante der Kolbenröhre des Modell P5 Viskometers der Anmelder eingeführt wird und breitet sich in der beheizten Kammer entlang der Röhre aus. In einigen Fällen ein Deaktivierungswirkstoff unter ähnlichen Umständen mit 5 l/min bis 15 l/min in den Zyklon verwendet.
Produktionsablauf
In einem besonderen Produktionsablauf wird ein Zeigler-Natter Katalysator reproduzierbar deaktiviert mittels der Beifügung von 5%–12% Sauerstoff in Stickstoff bei einer Kammertemperatur von 110°C innerhalb von 3 Minuten.
Bei dem (Modell P5) Viskometer der Anmelder beträgt der Messzyklus etwa 6 Minuten und die Probennahmeverzögerung etwa 1,5 Minuten, die verwendete Expositionszeit erwies sich als adäquat.
Auch mit der Verwendung von zutreffenden und aktuellen MFI-Daten, der Konzentration des Kettenübertragungswirkstoffes MFI, der Kettenübertragungswirkstoffkonzentration und/oder der Durchflussrate der Polymerisation benötigt die Steuerung des MFI durch die Veränderung des Durchflusses des Kettenübertragungswirkstoffs ein geeignetes Modell des Reaktionssystem.
Die Messung des MFI einen Modell P5 Viskometer des Anmelders ist so eingestellt, dass eine Standardbedingung wie beim „Manual Grader" für die Polymerisation nachgeahmt wird.
Auch wenn die Zeit, welche für dies erforderlich ist wesentlich kürzester ist als die durch die Probennahme ausgelöste Totzeit, ist es wünschenswert die Probegröße zu erhöhen und zwei Messungen mit einer Probe durchzuführen. Dieses verringert die Fehler, welche durch die Probennahme und die Zersetzung der Probe verursacht werden.
Wenn zwei Probennehmer mit einem Reaktor eingesetzt werden, sollten diese aus einer Reihe von Gründen alternierend verwendet werden.
Um den Effekt des MFI-Offsets, welcher durch die Deaktivierungsphase in der Messung eliminiert wird, sollte das gesamte System über den MFI Betriebsbereichs mittels der Messwerte Standard „Manual Grader" kalibriert werden. Dieses wird durch die Aufnahme einer Doppelprobe realisiert – mit einer von dem Überflussventil aufgenommenen zweiten Probe, welche auf die gleiche Weise in dem gleichen Durchfluss gemessen wird. Die Kalibrationsdaten sind in der Software (des Modell P5 Viskometers der Anmelder) abgelegt, so dass die richtige MFI angezeigt und auf andere Geräte übermittelt wird.
Die MFI Daten können als ein analoges Signal zum Hauptsystemrechner oder in einer seriellen digitalen Verbindung übertragen werden. Wünschenswerterweise wird der Betrieb des Systems routinemäßig durch den Vergleich der manuellen Daten des (Modell P5) Viskometerdaten zu geeigneten Intervallen überwacht. Die zum "Abstimmen" notwendigen Daten der Steuerschlaufe des Regelkreises können zur gleichen Zeit wie die MFI Kalibrationsdaten gesammelt werden. Die benötigten Daten ("Handbuch" des Modell P5 Viskometers der Anmelder) sind: MFI des Durchflusses und der Konzentration des Kettenübertragungswirkstoff, Reaktordurchsatz und Reaktortemperatur.
In den meisten Beispielen wird die Zeitkonstante erster Ordnung und Totzeiten für beide Regelschleifen, im Wesentlichen signifikant durch die Temperatur und den Durchsatz beeinflusst. Wenn diese Einflüsse in dem Regelmodell eingebaut sind, wird eine substantielle Verbesserung der Steuerung erreicht.
Eine Ausweitung und Verbesserung der Betriebsarten der Viskosemessung können verwendet werden. Viskometerbetriebsarten verbesserter und ausgeweitete Viskometerbetriebsarten können angenommen werden.
Ausdrücklicher können zur Ausdehnung des Messbereichs wiederholte, alternierende Ladungs- und Entlüftungszyklen der Probenkammern eingesetzt werden.
Deshalb werden Prüfungsmessungen in gesamten Bereich vorgenommen, um so die einen äquivalenten Druckzustand und -Bereich aufzunehmen, vier auch in dem Standard der wolltest vorgesehen ist.
Deshalb werden Prüfmessungen in einem ganzen Bereich von Druckdifferentialen mit einer Spanne aufgenommen, welche Eindruck Äquivalent zu dem was in dem Standardlabortest vorgeschrieben ist überspannt und umfasst.
Dieses Prüfungszyklusregime stellt einen effektiven Zyklus zur Scherungsratenmessung dar, aus dem mit einer graphischen Interpretation das erzielte MFI abgelesen werden kann.
In einer weiteren Verfeinerung wird die veränderliche Reinigungsrate zum Ausgleichen der veränderlichen Durchflussrate eingesetzt, welche (zuvor) in dem Prüfzyklus auftrat, zum Abschätzen der Materialcharakteristika.
Folglich kann insgesamt die Menge des jeden Messungszyklus verbrauchte Material im Wesentlichen konstant gehalten werden.

11: Reaktoren
12: Zyklonabscheider
13: Entlüftung
14: Sammelbehälter
15: MFI-Prüfviskometer/Viskosimeter
19: Gaschromatograph mit Sensor
21: CTA Versorgung
22: CTA-Durchflussregler,
23: CTA-Durchflussmesser
24: CTA-Durchflusskomparator
27: MFI Komparator
28: Stellglied der CTA-Konzentration
29: Stellglied der CTA-Konzentration
31: MFI Sollwerteinheit
32: Reaktorausstoß
34: Durchflusssteuersignal
36: Abzweig
37: Sensorausgangssignal des Chromatographen
38: Messausgangssignal
39: Referenzsignal/Bezugssignal
41: MFI Komparatorausgang
42: CTA-Durchflusssollwert
43: CTA-Durchflusssollwert
44: Ist-CTA-Durchfluss
50: Probenahmegerät
51: Verteilventil
52: Entlüftungsventil
53: Füllventil
54: Ausgangsventil
55: Probenausstoßventil
56: (Hochdruck) Druckregulationsventil
57: (Niederdruck) Druckregulationsventil
58: Zuführungsröhre
59: verzweigte Speiseleitung
61: Pulver/Granulatlager
62: Rotationsschaber
63: Trichter
64: Rührschnecke
65: Antriebswelle
66: Antriebsmotor
67: Heizmanschette
68: Deaktivierungsluftstrom
69: Überlaufventil
70: Verdichtungskolbenanordnung
71: Kolbenverdichtungskammer
72: Zuführungskammer
73: Verdichtungskolben
74: Schmelzvorrichtung
75: Heizblock
76: Polymerschmelzstrom
77: Zahnradpumpe
78: Thermometer
79: Thermometer
80: Probenschmelzstrom
81: Messdüsenblock
82: Umleitdrehventil
83: pneumatischer Umleitdrehventilauslöser
86: Durchgang
Px: Wirkdrücke
Py: Wirkdrücke
89: Heizungsblock
91: Messdüse
92: Messdüse
93: Messdüse
96: Zahnradpumpenantriebsmotor
97: Getriebe
98: Isolationskäfigbefestigung
101: Verteilventilblock
103: abgewinkelte Kapillare
104: Kapillarzuführung
105: Kapillarzuführung
106: abgewinkelte Kapillare
107: Bohrung
108: Allgemeiner Eintrittsanschluss
109: Endplatte
110: Kopplungskopf
111: Reaktor
112: Verschiebekreuz
114: Probennehmer/Probenakkumulator
115: Ladekammer
116: Überlaufreuse
117: Überlaufröhre
119: Ballventil
125: Drehscheibe
126: Speisepfad
127: Austreibungsbein
128: Ausgangsröhre
129: Proben
135: Polymer(ausgangs)strom
150: Probenkonditionierer (Akkumulator)
151: Verteilventil
155: Verteilventil
158: Messungsstrom
159: Extrusionseingangsspeisung
161: Extrusionsausgangsstrom
166: Extrusionsmischer (eingebaut)
171: zu verteilen
472: Produktionszwischenlager
173: Zwischenlager
174: Zwischenlager
175: aktives Mischventil
176: Extrusionsmischer
177: Extrusionsausgangsstrom
179: Steuerdaten
180: Viskosimeter
188: Probenstrom
189: Steuerungsdaten
190: Viskosimeter
197: Probenleitung
198: Steuerungssignalweg
200: Viskosimeter
201: (6-Anschluss)Rotationsprobenisolatorventil
202: Drehventilmittel
203: Drehventilanschluss
204: Drehventilanschluss
205: Drehventilanschluss
206: Drehventilanschluss
207: Drehventilanschluss
208: Ventilkammer
209: Ventil
211: Ventil
212: Hauptzuführungsleitung
213: Anschluss
200: Anzapfung
214: Ladevolumens
240: linear hin- und herbewegendes Ventil
241: Verteilventilmittel
242: Prüfkammer
247: Probendetektor

Claims

Verfahren zur Einstellung mit Rückkopplung und/oder Regelung der Polymerisation in einem Reaktor (11) unter Verwendung eines Kettenübertragungsmittels (CTA) zur Bestimmung der durchschnittlichen Polymerkettenlänge; wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: periodisches Auswählen, Isolieren und Konditionieren einzelner Proben des Polymerausstoßes aus dem Reaktor; direkt gekoppelte, viskosimetrische Messung des Schmelzindexes (MFI) der Probe; Vergleich des gemessenen MFI-Werts der Probe mit einem erwünschten oder angestrebten MFI-Wert des Polymerausstoßes aus dem Reaktor; periodische Anpassung der Zufuhr an Kettenübertragungsmittel (CTA) zum Reaktor in Abhängigkeit von der laufenden MFI-Bestimmung von Proben.
Verfahren zur Regelung der Polymerisation nach Anspruch 1, wobei aufeinander folgende Proben des Polymerausstoßes aus dem Reaktor in einem Probenahmegerät (50) einzeln isoliert, konditioniert und stabilisiert werden, durch einen Zyklonabscheider (12) in einen Sammelbehälter (14) und anschließend zu einem MFI-Prüfviskosimeter (15) geführt werden, das für wiederholte MFI-Bestimmungen mit Einzelproben konfiguriert ist.
Verfahren zur Regelung der Polymerisation nach einem der vorstehenden Ansprüche, aufweisend den Schritt einer Probendeaktivierung mittels Einführung eines den Katalysator hemmenden Mittels, wie Isopropanol, vor der viskosimetrischen Messung der Probe.
Vorrichtung zur Regelung der Polymerisation in einem Reaktor für das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, aufweisend: eine CTA-Versorgung (21), einen CTA-Durchflussmesser (23), einen CTA-Durchflussregler (22), der zwischen der CTA-Versorgung (21) und dem Reaktor (11) angeordnet ist, einen CTA-Durchflusskomparator (24), eine Einheit für den Sollwert der CTA-Konzentration (29/24), ein Stellglied der CTA-Konzentration (28), einen MFI-Komparator (27/28), eine MFI-Sollwerteinheit (31), ein Viskosimeter (15) zur Bestimmung des Proben-MFI, wobei die CTA-Konzentration im Reaktor durch den CTA-Durchflussregler in Abhängigkeit von der Bestimmung des Proben-MFI im Viskosimeter geregelt wird.
Vorrichtung zur Regelung der Polymerisation in einem Reaktor nach Anspruch 4, wobei der CTA-Durchflussregler (22) ein Ventil umfasst, das über ein Durchflusssteuersignal (34) geregelt wird, welches vom CTA-Durchflusskomparator (24) aus einem Steuerausgangssignal für den CTA-Durchflusssollwert (43/42), das auf der MFI-Bestimmung des Viskosimeters basiert, und dem Eingangssignal für Ist-CTA-Durchfluss (44) vom CTA-Durchflussmesser (23) abgeleitet wird.
Vorrichtung zur Regelung der Polymerisation in einem Reaktor nach Anspruch 5, wobei ein Messausgangssignal (38) des Viskosimeters (15) zusammen mit einem Bezugssignal (39) der MFI-(Ziel-)Sollwerteinheit (31) an einem MFI-Komparator (27/28) angelegt wird, um einen MFI-Korrekturfaktor für das Stellglied der CTA-Konzentration (28) zu erzeugen, welches einen Einstellbefehl (42) erteilt, der von einem Stellglied des CTA-Durchflusskomparators (24) bei der Erzeugung eines Steuerausgangssignals für den Durchfluss (34) berücksichtigt wird.
Vorrichtung zur Regelung der Polymerisation in einem Reaktor nach Anspruch 6, wobei die Konzentration von CTA im Reaktor (11) über einen Abzweig (36) mit einem (Gas)Chromatografen mit Sensor (19) überwacht wird, wobei das Sensorausgangssignal des Chromatografen (37) als Eingangssignal am Stellglied der CTA-Konzentration (28) angelegt wird.
Vorrichtung zur Regelung der Polymerisation in einem Reaktor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei aufeinander folgende Proben des Reaktorausstoßes nach Überführung aus dem Reaktor zu dem Zyklonenabscheider (12) über das Probenahmegerät (50) einzeln isoliert, stabilisiert und unter Druck konditioniert werden.
Vorrichtung zur Regelung der Polymerisation in einem Reaktor nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei Stickstoffgas (N₂) als Überführungsmedium für Proben zwischen dem Reaktor und dem Viskosimeter zur Bestimmung des Proben-MFI verwendet wird.
Vorrichtung zur Regelung der Polymerisation in einem Reaktor nach einem der Ansprüche 4 bis 9, aufweisend einen Zyklonabscheider (12), einen Trichter (63), eine mit dem Trichter verbundene Kolbenverdichtungskammer (71), einen in der Verdichtungskammer beweglichen Verdichtungskolben (73); eine mit der Verdichtungskammer verbundene Schmelzvorrichtung (74), eine mit dem Ausgang der Schmelzvorrichtung verbundene Zahnradpumpe (77), einen mit dem Ausgang der Zahnradpumpe verbundenen Messdüsenblock (81); wobei die MFI-Bestimmung mit Probenmaterial aus dem Zyklonenabscheider vorgenommen wird, sobald es in dem Trichter gesammelt, vermischt und vorgealtert ist, in die Verdichtungskammer eingeleitet und auf der Schmelzvorrichtung durch den Verdichtungskolben verdichtet wird, wonach ein konditionierter Probenschmelzstrom (80) für die MFI-Prüfflussmessung von der Zahnradpumpe zum Düsenblock gefördert wird.
Probenisolator für die Vorrichtung zur Regelung der Polymerisation in einem Reaktor nach einem der Ansprüche 4 bis 10, aufweisend eine Isolationskammer zur vorübergehenden Aufbewahrung einer Probe des Polymerausstoßes, ein Drehventil mit mehreren Anschlüssen, das ein Drehventilglied mit einem diametralen Durchgang aufweist, welcher als Kammer zur Konditionierung und Überführung der Probe dient und selektiv mit Anschlüssen am Umfang ausrichtbar ist, die mit Überführungs-, Konditionier-, Austrag- und Reinigungsmedien verbunden sind; wobei die Kammer nach Erhalt der Polymerprobe aus der Isolationskammer nacheinander mit den fraglichen Anschlüssen verbunden wird, um Probenkonditionierung, einschließlich Deaktivierung, [vor dem] Austrag zur viskosimetrischen Bestimmung zu bewirken; wobei eine weitere Anschlussverbindung ein Unterdruckreinigen zum Entfernen von Polymerresten und zum Kühlen des Ventils nach Austragen der Probe bewirkt.
Viskosimeter zur MFI-Bestimmung für das Verfahren zur Regelung der Polymerisation nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10 und aufweisend ein Umleit-Drehventil (829 in einem Düsenblock (81) zur Auswahl einer von mehreren Messdüsen (91, 93), die unterschiedlichen entsprechenden Wirkdrücken (Px, Py) zur Prüfungskonditionierung ausgesetzt sind.
Verfahren zur Regelung der Polymerverarbeitung (Reaktor/Reaktion), umfassend die Schritte: Einbringen eines Kettenübertragungsmittels (CTA) in einen Reaktor zur Steuerung einer Polymerisationsreaktion im Reaktor, Messen des Schmelzindexex (MFI) einer „(vor)konditionierten" Probe des Polymerausstoßes aus dem Reaktor, Bestimmen und Anwendung einer Korrektur der CTA-Konzentration in Abhängigkeit von einer vorhergehenden Bestimmung auf den MFI des Reaktorausstoßes (Probe); Fortsetzen mit aufeinander folgenden MFI-Messungen von Ausstoßproben und begleitender CAT-(Durchfluss)-Anpassung zum Stabilisieren des Ausstoßes aus dem Reaktor auf ein gewünschtes MFI-Sollwertkriterium.
Verfahren zur Regelung des Polymerisationsprozesses über den MFI des Polymerausstoßes aus dem Reaktor mittels Auswählen, Konditionieren und Bestimmen mittels Messung aufeinander folgender Proben aus dem Reaktor, die aus dem Reaktor (Umgebung) isoliert und von CTA gereinigt und neutralisiert werden, um eine anhaltende Reaktivität zu unterdrücken und die Stabilität der Probe sowie die Repräsentativität des Polymerausstoßes aus dem Reaktor zu fördern; wobei die Bestimmung des Proben-MFI nach einer ersten Reinigung der Probe mit einem Neutralisierungs- und Antioxidationsmittel durchgeführt wird; wobei eine derartige Bestimmung des Proben-MFI kontinuierlich/periodisch bewirkt wird, um den CTA-Durchfluss und damit die Reaktionsbedingungen und den Polymerausstoß zu aktualisieren/anzupassen, so dass die Kennwerte des Polymerausstoßes vorbestimmt sind.
Verfahren zur Regelung des Schmelzindexes (MFI) eines Polymerausstoßes (in einem kontinuierlichen, katalysierten, Gas- und/oder Slurry-Phase-Polymerisationsreaktionsprozess) durch Verwendung eines Kettenübertragungsmittels (CTA), wie Wasserstoff, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: messen der CTA-Konzentration mittels Durchführen einer Gaschromatografie der Reaktorprozessumgebung, Messen des Ist-DCTA-Durchflusses zum Reaktor, Bestimmen des MFI einer ausgewählten Einzelprobe des Polymerausstoßes aus dem Reaktor, Vergleich des Proben-MFI mit einem angestrebten MFI-Sollwert, Erzeugen eines angestrebten Sollwerts der CTA-Konzentration auf der Grundlage des MFI-Vergleichs, Vergleich der CTA-Konzentration, Anpassen der CTA-Konzentration in Abhängigkeit von der Ist-CTA-Konzentration, dem Ist-CTA-Durchfluss und dem Sollwert der CTA-Konzentration durch Anpassen des CTA-Durchflusses und den Reaktor.
Verfahren zur Regelung der Polymerverarbeitung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, aufweisend die Entnahme von Proben mit einer vorgegebenen Zielgröße im Größenbereich von 80 bis 120 g mit einer Toleranz von nicht mehr als 5%, im Wesentlichen Entfernen von Monomer und aktivem Katalysator aus den Proben, um Veränderungen des MFI während der anschließenden Bestimmung des Proben-MFI zu verhindern und Brand- und Vergiftungsgefahren zu mindern, wobei die Gesamtdauer für Probenahme, Überführung und Deaktivierung kürzer ist als die Zykluszeit eines Viskosimeters, in dem die Bestimmung des Proben-MFI durchgeführt wird.
Verfahren zur Prozessregelung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, aufweisend den Schritt der Unterdrückung der Probenzersetzung vor der Bestimmung des Proben-MFI durch langsames Einbringen von Isopropanolglas sowohl als Antioxidationsmittel als auch zur Verhinderung einer Verunreinigung der Probe durch das Auftreten von Oxidation aus einem Dampferzeuger in eine Luftaustreibeinrichtung.