JP2005511865A - 非線形力学を適用して気相ポリエチレン反応器の運転容易性を制御する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、当然のことながら、本発明の好ましい実施形態を示しながらの該詳細説明及び特定の実施例は、本発明の精神及び範囲から逸脱することのない種々の変更及び改良がこの詳細説明から当業者には明らかとなるため、例示目的のみのために与えられる。
高速データは、フィルタ処理されたかさ密度と、床全圧力低下と、静的電圧と、外板熱電対と、アコースティックエミッションとから構成された。高速測定は、1時間当たり1回、5分の継続時間の間、毎秒200サンプルで一般に記録された。1999〜11データは、より頻繁な間隔で記録された。サンプリングされ記録される前に、かさ密度、全床重量、静電気及びアコースティックエミッションのための変換器信号は、40Hzの遮断周波数でアナログローパスフィルタ処理され、その結果、40Hzより上の周波数成分、又は、継続時間における25msecより短いいかなるイベントも減衰された。外板熱電対データは、10分の1だけ破棄され、5Hzの遮断周波数を有する簡易なRCフィルタを用いローパスフィルタ処理される。
このプロセスは、特に既知のシーティング事変に対する関係に関するデータ記録の完璧さ(完全性)を評価すること、及び、分析手段を通るデータの完全性(保全性)を評価することを伴った。データは、大規模なシーティング事変が発生し、かつ反応器が停止を要求した場合のみ除外された。更なる分析からデータを外す測定信号におけるグリッチ(異常)は、目に見える非定常性(平均スロードリフト)と、急な振幅変化と、信号飽和又は超過打ち切りとを含んでいた。その上、ログ記録されたプロセスの過渡事象の間に採られたデータは、シーティングへの固有遷移とは関係のない信号変化の偽識別を避けるため、分析から除外される。他のプロセスの人為的な結果、特に生成物の排出の間の急な圧力変化は、これらの異常を分析から除外するために特定された。データ系列の後部分において、FBD測定は、生成物の排出と関連する強いスパイクを含む。一方、先行系列は、そのようなスパイクは、仮にあったとしてもほとんど目に見えない。これらの違いの理由は知られていない。図1は、FBD測定データにおける放電(排出)スパイクの結果を例示する。
Daubechiesの二次(二階)ウェーブレットを用いてフィルタ処理されたサイクルタイムデータは、シーティングが、平均7.5分の警告で5〜12分以内に予測されることを示した。サイクルタイムは、各触媒タイプに特有であり、反応器壁における樹脂滞留時間を示した。これに基づき、2〜5分のよどみの滞留時間がシーティングをもたらすと思われる。シーティング滞留時間は、熱暴走の計算と合致する。H2の短い反復パルスのような対抗手段を適用すること、媒体の速度を変えること、CO2、CO、酸素もしくは水、帯電防止剤もしくは帯電促進剤といった有害物を注入すること、反応器の温度を調整すること、モノマー分圧、反応器床レベル、触媒供給速度及びエチレン供給速度を変えることは、反応器連続性を制御するために実行可能な機構を提供する。
FBD測定系列が適度な非定常から強い非定常である傾向があるので、複雑さの測定は、非定常性による悪影響が少ないことが予期された平均サイクルタイムを優先して避けられた。
平均偏差及び平均サイクルタイムとシーティングへの傾向との間の顕著な相関性が観察された。「不安定」ケース(図5)では、シーティングに先行して、平均偏差は低下し、サイクルタイムは増加する。ガイドラインで示唆されるように、大規模なシーティング事変の前の一般的な傾向として、平均偏差は着実に減少し、サイクルタイムは、シーティングイベントまで増加する。温度偏位後、温度変動は、継続時間がより長くなり、反応器壁における混合の分断(途絶)を示唆する。
データは、傾向が、反応器連続性、特に反応器におけるシーティングの兆候又は存在を決定することが明白であることを示す。流動かさ密度及び外板熱電対の両測定において、信号時間スケールは、特定されたシーティング事変の前又はその間、著しく変わる。
アコースティックは、振動波の形態のエネルギーの発生、送信及び受信を意味する。流動床のアコースティックエミッションは、上記壁における又はその付近における粒子−壁間衝突を含む粒子−粒子間衝突の測定を可能にする。該壁振動エネルギーは、「ホワイト」ノイズ又は音響「散弾(ショット)」ノイズと呼ばれる。アコースティックエミッションは、流動化パラメータである粒状温度T*と直接関連する。それは、方形変動速度と定義され、反応器壁における粒子の下向きの対流性流れを測定する。スラリー摂取触媒を用いての、運転中の反応器のアコースティックエミッションの測定は、床内へと移動し落下するドームシートに先行して、反応器連続性における障害に対する固有信号を作り出した。乾燥触媒供給の場合、同様の予測データが観察された。アコースティックエミッション振幅と表面気体速度との比較は、ほぼ線形関係を示した。
固有値方程式(特性方程式)が観察できる実体を定量化するために用いられ、該式は、該システムの関数(固有関数)として、演算子すなわち演算の数学的シーケンスを備える。計算された該量の値は固有値である。10の埋め込み次元を用いる固有値主成分の固有値へと固有値を標準化することにより、あるシーケンスに対する計算された固有値を示す多次元チャートが創り出された(図13)。主成分(PC)は、プロセスデータを多次元包絡線へと有効に分割する各クラスに対し計算される。図13において、主成分2、3及び4に対する固有値は、一方の触媒から他の触媒への遷移を区別する能力を示す二つの異なる触媒において得られたデータに対する第1主成分に対して標準化された。大きい白抜き記号は、シーケンスの開始を示し、大きい黒記号はシーケンスの終了を示す。第1主成分によって標準化された主成分2は、異なる触媒に対するデータポイント(サンプルID)と、カイ2乗(X2)統計量を用いて反応器連続性において明白に示された変化(図14)との関数としてグラフ化された。
Claims (37)
- 反応器連続性を決定する方法であって、
a.ある期間中に前記反応器の少なくとも一つのシステム変数を測定し、データを発生させる工程と、
b.前記データセットをフィルタ処理し、時系列に復調する工程と、
c.前記フィルタ処理されたデータからある信号を計算する工程と、
d.前記反応器のための前記信号を、コントロール反応器のある信号と比較することにより、反応器連続性を決定する工程とを含む方法。 - 前記システム変数は、アコースティックエミッションと、圧力差と、床圧力低下と、流動かさ密度と、静的電圧と、反応器壁温度とを含む請求項1の方法。
- 前記アコースティックエミッションは、受動アコースティックエミッション検出器で測定される請求項2の方法。
- 前記データは高速データからなる請求項1の方法。
- 前記高速データは、フィルタ処理された流動かさ密度と、床全圧力低下と、静的電圧と、アコースティックエミッションと、外板熱電対測定値とからなる群から選択される請求項4の方法。
- 前記信号はエントロピーを含む請求項1の方法。
- 前記信号はサイクルタイムを含む請求項1の方法。
- 前記信号は、外乱を示す平均偏差を含む請求項1の方法。
- 前記決定工程は、シーティングの前駆状態と、流動化の変化と、流動化遷移状態とからなる群から選択される請求項1の方法。
- 前記フィルタ処理は2乗平均平方根を含む請求項1の方法。
- 反応器連続性を決定する方法であって、
a.反応器壁にアコースティックエミッションを適用する工程と、
b.アコースティックエミッションを測定し、データを発生させる工程と、
c.前記データをフィルタ処理し、時系列に復調する工程と、
d.前記時系列に対する第1信号を計算する工程と、
e.前記第1信号を、コントロール反応器のコントロール信号と比較することにより、反応器連続性を決定する工程であって、前記コントロール信号に対する信号の減少がシーティングの存在を示す当該工程とを含む方法。 - 前記アコースティックエミッションの適用は、約100kHz〜400kHzからなる請求項11の方法。
- 前記アコースティックエミッションの測定は、受動アコースティックエミッション検出器によって行われる請求項11の方法。
- 前記フィルタ処理は、ローパスフィルタによって行われる請求項11の方法。
- 前記フィルタ処理は、2乗平均平方根フィルタによって行われる請求項11の方法。
- 前記信号は、エントロピーと、サイクルタイムと、平均偏差と、埋め込み時系列の固有値とからなる群から選択される請求項11の方法。
- 前記決定工程は、シーティングの前駆状態と、流動化の変化と、流動化遷移状態とからなる群から選択される請求項11の方法。
- 気相流動床反応器における反応器連続性を制御する方法であって、
a.ある期間中に前記反応器の少なくとも一つのシステム変数を測定し、データを発生させる工程と、
b.前記データセットをフィルタ処理し、時系列に復調する工程と、
c.前記フィルタ処理されたデータからある信号を計算する工程と、
d.前記反応器のための前記信号を、コントロール反応器のある信号と比較することにより、反応器連続性を決定する工程と、
e.反応器連続性を制御するために対抗手段を適用する工程とを含む方法。 - 前記システム変数は、アコースティックエミッションと、圧力差と、床圧力低下と、流動かさ密度と、静的電圧と、反応器壁温度とを含む請求項18の方法。
- 前記アコースティックエミッションは、受動アコースティックエミッション検出器で測定される請求項19の方法。
- 前記データセットは高速データからなる請求項18の方法。
- 前記高速データは、フィルタ処理された流動かさ密度と、床全圧力低下と、静的電圧と、アコースティックエミッションと、外板熱電対測定値とからなる群から選択される請求項18の方法。
- 前記信号は、信号エントロピーと、サイクルタイムと、平均偏差と、埋め込み時系列の固有値とからなる群から選択される請求項18の方法。
- 前記対抗手段は、前記反応器内に有害物を注入することを含む請求項18の方法。
- 前記対抗手段は、帯電防止剤及び帯電促進剤を含む請求項18の方法。
- 前記対抗手段は、前記反応器の温度を調整することを含む請求項18の方法。
- 前記対抗手段は、媒体の速度を調整することを含む請求項18の方法。
- 前記対抗手段は、反応器表面改質剤を添加することを含む請求項18の方法。
- 前記対抗手段は、気体パルスを加えることを含む請求項18の方法。
- 前記決定は、局所的に行われる請求項1、11又は18の方法。
- 前記決定は、遠隔的に行われる1、11又は18の方法。
- 前記対抗手段制御は、局所的に行われる請求項18の方法。
- 前記対抗手段制御は、遠隔的に行われる請求項18の方法。
- 前記決定が局所的に行われ、かつ前記対抗手段制御が局所的に行われる請求項18の方法。
- 前記決定が局所的に行われ、かつ前記対抗手段制御が遠隔的に行われる請求項18の方法。
- 前記決定が遠隔的に行われ、かつ前記対抗手段制御が局所的に行われる請求項18の方法。
- 前記決定が遠隔的に行われ、かつ前記対抗手段制御が遠隔的に行われる請求項18の方法。
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