改进的原料效率的方法和工艺

摘要

公开了一种方法和装置，其用于控制从流化床反应器的产物排放和用于最小化从所述反应器除去固体聚合物产物时流化气体中未反应单体的损失。所述方法和装置采用在所述产物罐或其排气管中的至少一个检测器、与检测器和产物罐填充阀连通的控制系统、以及特定算法，通过迭代过程调节产物排放时间，从而最大化产物罐中的树脂填充和最小化反应器气体量的损失。

说明书

技术领域

本公开涉及在流化床中生产聚烯烃，具体来说，涉及在保留流化气体的同时以期望的生产速率从流化床反应器除去聚合产物的方法。

背景技术

在流化床反应器中生产聚烯烃的长期问题在于，由从反应器除去固体聚合物产物造成的流化气体中未反应单体的损失。聚合物或树脂产物的颗粒通常通过使它们通过与流化床反应器连接的产物罐而除去，这一般在正压下由重力辅助进行，这期间颗粒仍然在某种程度上被反应器的气体氛围夹带或包围。尽管有排放循环期间固体产物流过的阀门系统，但与产物一起离开反应器的循环气体通常含有显著量的未反应单体。未反应单体的损失形成化学反应物的经济损失。流化气体可进一步包括惰性气体，例如，以控制再循环气体的露点，但这也在每次聚合物产物从反应器除去时带来经济损失。

之前开发的用于最小化除去聚合物产物时的气体损失的系统，相对于没有采用该系统的反应器设计来说，往往妨碍了固体产物本身的除去。结果，整个聚合过程最终可能会受产物除去速率的限制，而不是取决于生产速率。这些生产限制在大型、昂贵的反应器中是极其不期望的。

因此，存在对新的产物除去策略的需求，该策略可以帮助最小化除去聚合物产物时反应器气体的损失，但不会阻碍产物排出期间固体产物的除去。还存在对产物除去系统的需求，该系统可以在宽范围的反应器参数下运行，而不会限制生产速率。

发明内容

本公开提供了方法和装置，其用于控制从流化床反应器的产物排放，并用于控制、减少、和/或最小化由从反应器除去固体聚合物产物而产生的未反应单体和流化气体的损失。流化床反应器通常通过集成产物排放系统即IPDS排出树脂，该系统包括配置成最小化树脂排放循环期间来自反应器的反应器气体损失的一组阀和罐。在一方面，最小化循环气体损失可以通过在反应器排出工序(sequence)期间用树脂基本上完全填充产物罐或过度填充产物罐至限定的、期望的树脂水平来实现。在产物罐中最大化的树脂填充使反应器气体量最小化，从而也在最大化树脂产量时最小化了排放循环气体的损失。同时，使产物罐过度填充至多于可接受的量，会导致IPDS系统中不期望的阻塞，并导致IPDS停机，这会减少装置产量以及增加循环气体损失。

IPDS系统中控制阀的步骤时间典型地必须手动调节，这需要“尝试和错误(trial-and-error)”调节以保持可靠的运行。例如，在排放循环期间打开产物排放阀的时间(其控制产物罐填充或过度填充的程度)通常是手动调节的一个参数。根据本公开，利用包括用于检测固体颗粒产物水平的检测器的系统，与自动调节预定“阀打开”时间周期以获得产物罐中期望的填充或过度填充水平的控制系统和各种算法结合，使产物排放阀打开和关闭可控的时间周期。将产物罐描述成“填充的”是指，产物加入到该产物罐至约最大程度，即该产物罐的约100％容积水平，而没有显著的产物从该罐溢流。将产物罐描述为“过度填充的”是指，在某种期望的程度下发生了产物加入到该产物罐的大于该产物罐100％的最大容积水平，使得产物从该罐溢流出进入排气管、溢流容器等。本文所使用的术语“最大”或“最大化”等包括“填充的”和“过度填充”的概念，从而颗粒产物加入到产物罐最高达可接受的或期望的水平，其包括填充或过度填充至期望的程度。

因此，在一方面，本公开提供了将固体颗粒产物和来自流化床反应器的气体一起从流化床反应器除去的方法，其中产物罐通过填充阀与所述流化床反应器连接并且包括清空所述产物罐的装置和排气所述产物罐的装置。所述产物罐或排气管包括能够检测固体颗粒产物的检测器和与所述检测器和所述填充阀连通并能够控制所述填充阀的控制系统。所述检测器位于例如所述罐的顶部处或接近所述罐的顶部和/或与排气管接续，使得所述检测器指示何时产物罐填充或过度填充至已知水平，例如在排气管内的已知水平。排放循环通过以下方式进行：打开所述填充阀预定时间周期并将固体颗粒产物和反应器气体输送到产物罐中，然后关闭填充阀并清空所述罐。重复该排放循环任意次数，并且所采用的特定控制算法计算待作出的调节，与控制系统结合，调节所述预定时间周期。可以使用任何检测器，只要它可以在位于产物罐和/或排气管时可以检测在检测器的水平处是否存在固体颗粒产物，并且可以基于任何检测器将提供的响应的类型来选择特定的控制算法。

在一方面，可以采用根据是否检测到固体颗粒产物而提供简单的二元响应的检测器。在这方面，举例来说，可以确定其中用检测器检测到固体颗粒产物的排放循环的比例或百分比。当在测试周期期间进行排放循环时，控制算法可以与控制系统一起使用以调节预定时间周期，从而增加或减少其中用检测器检测到固体颗粒产物的排放循环的比例。随着进行更多次的排放循环并作出系列调节，产物罐在各产物排放循环期间可达到基本上恒定的期望填充水平。

在另一方面，可以采用对固体颗粒产物的存在提供定量或成比例响应的检测器，包括提供测得参数的峰值的检测器。在这方面，举例来说，可以使用提供峰密度测量的检测器。可以选择期望的或目标检测器响应值，以及最小可接受和最大可接受响应值，当进行排放循环所述测试周期时，控制算法可以计算平均检测器响应值。在测试周期结束时，根据平均检测器响应值是在最小可接受响应值或是低于最小可接受响应值、在最大可接受响应值或是高于最大可接受响应值、或者在期望的或目标检测器响应值或是接近该期望的或目标检测器响应值，可以调节所述预定时间周期。

本文公开的方法对于其中作为顺序运行的一部分将产物罐快速填充和清空的工艺来说是特别有用的，在所述工艺中，适当的、精确水平的罐填充有助于最大化和/或优化反应器产量，同时最小化或优化流化气体中未反应单体的损失。其中可以使用所述公开的方法的一种顺序运行类型公开于美国专利6,255,411，该专利在此以其全部内容通过引用纳入本申请。在这方面，用于清空产物罐的装置典型地包括通过排出阀与产物罐连接的下游放空罐。

在所公开的方法的另一方面，提供了从流化床反应器除去固体颗粒产物的方法，其中在产物罐和/或排气管中采用能够检测固体颗粒产物的两个检测器，以及与检测器和填充阀连通的控制系统。在该方法和装置中，第一检测器定位成指示何时产物罐填充或过度填充至较低的第一水平，并且第二检测器定位成指示何时产物罐过度填充至较高的第二水平。可以使用的检测器可以为对固体颗粒产物的存在提供二元的“开-关”响应、或提供与某种测得参数成比例值的定量(scaled)或成比例响应的检测器。

在双检测器的方面中，举例来说，利用具有二元响应的检测器，当进行排放循环并重复任意次数时，检测器和控制系统可以确定其中固体颗粒产物在第一和第二检测器处都被检测到的排放循环的比例或百分比。控制算法可以与控制系统一起使用以调节所述预定时间周期，从而增加或减少其中固体颗粒产物在第一和第二检测器处都被检测到的排放循环的比例。通过加入第二检测器，其典型地在排气管中高于可位于距产物罐顶部若干英寸的第一检测器，可以获得对产物罐填充水平的更精确的控制。例如，利用该双检测器方法和装置，可以调节所述预定时间周期，使得在约100％的排放循环中固体颗粒产物被第一检测器检测到，并且在约0％的排放循环中固体颗粒产物被第二检测器检测到。

对双检测器方面进一步来说，举例来说，利用具有定量或成比例响应的检测器，当进行排放循环并重复任意次数时，可以为各检测器选择期望的或目标检测器响应值，以及为各检测器选择最小可接受和最大可接受响应值，但是典型地，最小可接受响应值与产物罐或排气管中较低的检测器有关，并且最大可接受响应值与产物罐或排气管中较高的检测器有关。当排放循环进行特定测试周期期间时，控制算法可以计算平均检测器响应值。测试周期结束时，根据对于两个检测器的每一个来说平均检测器响应值是在最小可接受响应值或是低于最小可接受响应值，是在最大可接受响应值或是高于最大可接受响应值，或者低于、高于或接近期望的或目标检测器响应值，可以调节所述预定时间周期。可以采用该双检测器实施方式，例如，以提供对固体颗粒树脂产物水平的非常精细的调节。

已描述了多种反应器系统和流化床产物排放设计，其实例披露于美国专利4,621,952、4,003,712、4,032,391、4,255,542、4,302,565、和4,535,134中，所述各专利在此通过引用以其全部内容纳入本申请。能预料的是，本公开的装置和方法可以与任意这些反应器系统组合使用以顺序地调节排放循环，使得在各产物排放循环期间产物罐达到基本上恒定的期望填充水平。

附图说明

图1为本公开的产物排放系统的简化示意图，其展示了与产物罐填充阀连通的检测器和控制系统。

图2为采用本公开的产物排放系统的典型的流化床聚合反应器系统的示意图。

图3为展示用于图解说明根据美国专利6,255,411的产物除去工序的罐和阀门系统的示意图，该工序可以与本公开的产物排放系统组合使用。

具体实施方式

本公开提供了利用新的控制方法通过改进集成产物排放系统(IPDS)的填充效率而改进流化床反应器的原料效率和装置产量的方法、装置、和系统。例如，本公开有助于解决保持流化床聚合反应器中如用于UNIPOL^TM气相技术和其它工艺中产物排放的最佳运行，以保持期望的生产率，同时最小化循环气体的损失。所公开的方法和装置可应用于所有树脂产物，如聚丙烯(PP)包括全同立构聚丙烯(iPP)，高密度聚乙烯(HDPE)，线性低密度聚乙烯(LLDPE)包括茂金属催化的线性低密度聚乙烯(mLLDPE)，乙烯-丙烯橡胶(EPR)，三元乙丙橡胶(EPDM)等。根据本公开，利用包括检测器、控制系统的系统以及各种控制算法，将流化床反应器的产物排放阀打开和关闭可控制的时间，并且自动调节预定的“阀打开”时间，保持产物罐中期望的填充水平。

根据本公开，提供了从流化床反应器除去固体颗粒产物的方法，所述方法包括：

(a)提供：

(i)通过填充阀与流化床反应器连接、并包括清空装置和排气装置的产物罐；

(ii)检测器，其在固体颗粒产物将所述产物罐填充或过度填充至所述检测器的水平时提供响应；和

(iii)控制系统，其与所述检测器和所述填充阀连通并能够控制所述填充阀；

(b)进行至少一个排放循环，所述排放循环包括：

(i)打开所述填充阀预定时间周期并将所述固体颗粒产物与气体一起从所述流化床反应器输送到所述产物罐；和

(ii)在所述预定时间周期后，关闭所述填充阀并清空所述产物罐；

(c)在进行步骤(b)时，利用控制算法和在进行至少一个排放循环时获得的至少一个检测器响应或无响应，计算对所述预定时间周期的期望的调节；以及

(d)利用所述控制系统通过所述期望的调节来调节所述预定时间周期。

典型地，用于使产物罐排气的装置为排气管，并且所述检测器可以位于排气管中或接续排气管从而在特定固体产物在排气管内达到期望的水平时检测特定固体产物。当所述检测器定位成在排气管中检测产物时，产物罐过度填充至检测器的水平；也就是说，这样的配置允许当以某种期望程度发生了产物从产物罐溢流进入排气管时，检测器发出信号。在一方面，检测器可以沿排气管位于距排气管和产物罐的交汇处任意的距离。在一方面，检测器可以位于距排气管和产物罐的交汇处约0.25英尺～约10英尺或甚至更远，并尽可能接近产物罐顶部安装。检测器的位置可以随特定树脂而改变，并且可以宽范围变化。例如，较高“发粘的”或胶粘的树脂(其可属于较低密度的树脂(LDPE、EPR等))通常具有在排气管中较低的检测器位置或在产物罐顶部的检测器位置，以防止排气管堵塞。较低“发粘的”或胶粘的树脂(通常属于较高密度的树脂(HDPE等))可以适应排气管中较高的检测器位置，因为它们进入排气管若干英尺存在，这不太可能导致IPDS系统中的堵塞或阻塞。因此，检测器可以位于在排气管中或排气管上距排气管和产物罐的交汇处约10英尺、约9英尺、约8英尺、约7英尺、约6英尺、约5英尺、约4英尺、约3英尺、约2英尺、约1.5英尺、约1英尺、约0.5英尺、或约0.25英尺。在另一方面，检测器可以位于距排气管和产物罐的交汇处约0.25～约5.0英尺、约0.5～约3.0英尺、或约0.75～约2.0英尺以发出产物水平处于期望的过度填充水平的信号。

所公开的方法和装置还提供了可移动或可调节的检测器，以适应排气管或产物罐内当生产不同树脂的情况时会期望进行检测的不同高度。当所述检测器为下述核密度计时，密度计的辐射源和检测器部分(例如，伽玛检测器)可以在排气管的外侧上彼此相对安装，使得核密度计以直接透射模式运行，而不需要检测器探针直接进入或打破排气管。因此，当需要可调节的检测器时，核密度计是非常合适的。可使用其它检测器，如光电传感器。

本公开的进一步方面提供了，检测器可以位于产物罐顶部或接近产物罐顶部且不在排气管中，从而在产物过度填充产物罐而进入排气管之前检测所述产物。典型地，为了最大化树脂在产物罐中的填充和最小化反应器气体量，检测器可以在物理上尽可能地接近产物罐顶部。但是，预期确切的检测器位置随以下因素变化：检测器尺寸，检测方法所需的路径长度，可用到的仅用于安装检测器的任意排气支路管的特定构造，和可影响检测器运行或检测器运行所需的类似因素。举例来说，如本文公开的，当所述检测器为核密度计时，密度计的辐射源和检测器部分(例如，伽玛检测器)可以在产物罐的外侧上彼此相邻安装，使得核密度检测器以背散射模式运行，从而允许检测器位于产物罐上的高处。

在所公开的方法的一方面，填充阀打开有限的预定时间周期以将固体产物输送到产物罐，之后关闭填充阀并清空产物罐。典型地调节所述预定时间周期以优化气体在流化床反应器中的保留，并且可以使用任意数量的算法或编程逻辑以调节该阀打开的预定时间周期。在一方面，本公开提供了进行和重复排放循环任意次数，和确定其中检测器检测到固体颗粒产物的排放循环的比例。因此，上述方法的步骤(b)到(d)通常重复至少一次。在多个排出和检测事件出现时，利用控制算法和控制系统调节所述预定时间周期以增加或减少其中用检测器检测到固体颗粒产物的排放循环的比例。因此，可以想象的是，对于给定期间例如1或2小时内的所有排放循环，可期望在排放循环中特定比例或百分比的过度填充事件。在这种情况下，如过度填充事件占所有产物排放填充的一定比例，则希望最大化树脂在产物罐中的填充，因为仅一部分排放循环导致过度填充，在IPDS系统中的阻塞不太可能发生。

在一方面，可以采用根据是否检测到固体颗粒产物而提供简单的二元响应的检测器。举例来说，当采用这种类型的检测器时，计算对预定时间的期望调节和在进行至少一个排放循环(对应于上述方法的步骤(c)和(d))时调节所述预定时间周期的步骤可以根据包括以下步骤的控制算法实施：

(i)选择包括足以进行至少一个排放循环的时间的测试周期t_测试；

(ii)选择期望的其中所述固体颗粒产物被所述检测器检测到的排放循环百分比％_(目标)；

(iii)选择使所述填充阀打开的所述预定时间周期减少的秒数(x)和增加的秒数(y)；

(iv)对于所述测试周期期间，计算其中所述固体颗粒产物被所述检测器检测到的排放循环百分比％_(OBS)；

(v)在所述测试周期的最后排放循环之后，对所述预定时间周期按如下调节：

(A)如％_(OBS)＞％_(目标)，使所述预定时间周期减少x秒；

(B)如％_(OBS)＜％_(目标)，使所述预定时间周期增加y秒；和

(C)如％_(OBS)＝％_(目标)，不对所述预定时间周期作出调节；

(vi)重复步骤(iv)和(v)任意次数；和

(vii)在任意的步骤(v)之后或在测试循环期间的任意时刻，任选调节t_测试、％_(目标)、x、y、或它们的任意组合。

利用其中仅“是-否”的二元响应输入算法的定量或成比例响应检测器，也可以采用这种二元响应算法策略。例如，利用作为响应的检测到固体产物或未检测到固体产物，核密度计可以与二元响应算法一起使用。

在这方面，排放事件总数中可以用于启动对阀打开的预定时间的调节的树脂检测比例或百分比可以为任意比例或百分比。例如，可以编程控制器使得如检测器感受到之前的时间周期的总树脂排出的α％的树脂，其中α可以大于或等于约1％和小于或等于约100％(也就是说，1≤α≤100)，则控制器可以设定为使填充阀打开时间减少期望的时间间隔，典型地为β秒(其中，典型地0.1≤β≤2.0秒)。减少填充时间用于允许较少的填充罐的时间，从而提供较低的平均峰值罐水平，而增加填充时间用于提供较高的平均峰值罐水平。而且，可以用于启动调节的总树脂排出的百分比α％范围可以在约5％～约90％，约10％～约80％，约20％～约70％，约30％～约60％，或约40％～约55％。此外，在反应器运行在根据特定算法进行时，可对比例或百分比α％本身作出调节，从而更快速地调节树脂填充和获得最大产物罐填充。例如，对于第一个1小时的监控期间，或对于第一个20次排放循环，排放事件总数中启动对阀打开的预定时间调节的树脂检测百分比(α)可以为约10％～约90％；对于第二个1小时监控期间，或对于第二个20次排放循环，α可以为约25％～约75％；对于第三个和接下来的1小时监控期间，或对于第三个和接下来的20次排放循环，α可以为约25％～约75％。这些数值是示例性的，因为可以使用根据反应器参数等改变α值的任意数量的算法。

还可编程控制系统使得如密度计在之前的时间周期没有检测到总树脂排出的γ％的产物，其中典型地1≤γ≤99且时间周期可以为约1小时，则控制器可以通过使填充阀打开时间增加δ秒(其中，典型地0.1≤δ≤2.0秒)来提高罐的填充。

在进一步的方面中，可以采用提供对固体颗粒产物的存在的定量或成比例响应的检测器，包括可以采用提供对测得的参数的峰值的检测器。举例来说，当采用这种类型的检测器时，计算对所述预定时间的期望调节和在进行至少一个排放循环(对应于上述方法的步骤(c)和(d))时调节所述预定时间周期的步骤可以根据包括以下步骤的控制算法实施：

(i)选择包括足以进行至少一个排放循环的时间的测试周期t_测试；

(ii)选择期望的检测器响应值R_目标，最小可接受检测器响应值R_MIN，和最大可接受检测器响应值R_MAX；

(iii)选择使所述填充阀打开的所述预定时间周期减少的秒数(x)和增加的秒数(y)；

(iv)对于所述测试周期期间，在各排放循环之后，计算平均检测器响应R_AVG；

(v)在所述测试周期的最后排放循环之后，对所述预定时间周期按如下调节：

(A)如R_AVG≥R_MAX，使所述预定时间周期减少x秒；

(B)如R_AVG≤R_MIN，使所述预定时间周期增加y秒；和

(C)如R_MIN＜R_AVG＜R_MAX，不对所述预定时间周期作出调节；

(vi)重复步骤(iv)和(v)任意次数；和

(vii)在任意的步骤(v)之后或在测试循环期间的任意时刻，任选调节t_测试、R_目标、R_MIN、R_MAX、x、y、或它们的任意组合。

在这方面，期望的检测器响应值R_目标可以为由核密度计测量获得的峰值密度计值ρ_(峰)。如本领域技术人员领会的，算法参数t_测试、R_目标、R_MIN、R_MAX、x、或y中的任一个、任意组合或全部可以在测试循环期间的任意时刻调节。可以改变时间调节，使得x可以大于、小于或等于y。典型地，所述预定时间周期减少的秒数(x)可以大于所述填充阀打开的所述预定时间周期增加的秒数(y)，因此，x可以大于y。该特征对于将固体产物水平调节下降快于将其调节向上是有利的。此外，随着生产继续和反应器生产时间增加，在重复所公开的算法中的步骤(iv)和(v)时，t_测试可以向上调节至少一次。

可以利用编程逻辑或算法的许多其它变量以调节所述预定时间周期或用于调节根据本公开的其它反应器和/或产物排放参数。例如，在一方面，如本领域技术人员理解的那样，控制算法和控制系统可以调节阀打开的预定时间周期、各排放循环之间的时间、任意数量的反应器参数、或它们的任意组合以优化流化床反应器中气体的保留。此外，还可想象的是，待调节的参数，如阀打开的预定时间周期，可以在任意数量的排放循环之后调节。典型地，期望监控若干排放循环，例如在1小时时间内发生的排放循环，以确定各排放循环中过度填充事件的比例，和调节仅在1小时监控周期后的阀打开的预定时间周期。还可以监控给定数量的排放循环，例如约3～约20个排放循环，和使对阀打开的预定时间周期计算出的调节基于排放循环的具体次数。或者，为了快速调节阀打开时间，可仅在单一的排放循环后就作出调节。

在进一步的方面中，可以使用编程逻辑，如以上公开的算法的任意组合。例如，从第一排放循环开始，对于约5～约10个排放循环，可在各单独的排放循环之后对阀打开的预定时间作出调节，之后，监控排放循环1小时的周期并在每个1小时周期后调节阀打开的预定时间的算法可代替最初的单独排放循环。

本公开的再进一步方面涉及调节阀打开的预定时间的时间递变量，而无论调节是增加或是减少所述预定时间。在这方面，控制系统可以使阀打开的预定时间周期增加或减少任意的时间递变量，例如，可使用约0.05秒～约5秒的时间调节。而且，该调节还可以为约0.08～约3秒、或约0.1～约2秒。该递变量本身也不必是恒定的，因为该递变量本身可以根据特定算法随时间变化。为了示例的目的，对于第一个1小时监控周期或对于第一个8次排放循环，可以以1秒递变量调节预定时间，对于第二个1小时监控周期或对于第二个8次排放循环，可以以0.3秒递变量调节预定时间，以及对于任何接下来的排放循环，可以以0.3秒递变量调节预定时间。该特征的优点在于，在反应器运行的早期阶段进行更多的粗调节，而反应器参数仍可达到稳定状态条件，之后，当粗调节导致产物罐填充不足或过度填充事件的可能性更高时，可作出更多的细调节。

本公开的另一方面涉及检测器。可以使用能够感知产物罐和/或排气管中固体颗粒产物的存在的任何检测器。合适的检测器的实例包括，但不限于，核密度计、电容探测器、光电传感器、光密度计、差压传感器、声敏感器、或振动探测器，或者，可以在下述多检测器实施方式中使用它们的任意组合。核密度计在这里公开的方法中良好地使用。虽然不打算受制于任何理论，核密度计采用发射辐照回检测器的光子(通常为伽玛射线)的放射性同位素源如¹³⁷Cs，并且可以根据同位素源相对于检测器的位置而适用于以背散射模式或以直接透射模式检测固体产物。在放射性同位素源和检测器(直接透射)之间存在的或邻近放射性同位素源和检测器(背散射)存在的固体产物将吸收可以被检测到的辐射。在一方面，位于图1中的产物罐排气(“G”)管线中的单点核水平检测器与算法工作良好，该算法调节阀打开的预定时间使得检测器仅在给定的周期内检测特定排放循环百分比的产物，但是也可以使用其它算法，如本文公开的那些。

本领域普通技术人员将理解，本文提供的附图是示意图，为了展示本公开的目的，它们公开了各组件的连接关系等，并且不必限制为所示的各组件的具体定位。图1以简化形式展示了本公开的产物排放系统的一个方面，并且显示了与产物罐填充阀连通的检测器和控制系统。其它反应器组件没有在该图中展示。图1中的产物罐1通过填充阀3与流化床反应器2连接，并且包括在这里以排气管“G”4显示的排气装置，在这方面，排气管“G”4使气体返回反应器2。产物罐1还包括作为放空罐5显示的用于清空产物罐的装置，该装置通过放空罐管线6和放空罐阀7连接到产物罐1。检测器8可以为，例如，核密度计，其接续排气管“G”4，使得其配置成在固体树脂产物填充排气管“G”4至所述检测器8的水平时进行检测。检测器8与控制系统9连通，控制系统9本身还与产物罐填充阀3连通并且能够利用根据本公开的控制算法来控制产物罐填充阀3的打开和关闭。

图2显示了流化床反应系统的基本总体运行，该系统是常用于制造聚乙烯、乙烯共聚物、和其它烯烃聚合物的类型，其使用本公开的产物排放系统。参考图2，反应器101包括反应区102和减速区103。流化床中使用的催化剂前体或部分活化的前体组合物可以存储在被对所存储的材料惰性的气体如氮气或氩气包围的储器104中备用。补充气体供入流化床，并且补充气体的组成可以通过气体分析仪105确定。需要时，部分补充气体可以经气体循环管线106在床之下的位置107处返回反应器。在返回位置之上有气体分布板108以辅助床的流化。

在床中没有反应的气体流部分构成了循环气体，所述循环气体典型地从聚合区除去，优选通过使其进入床之上的夹带的颗粒有机会落回床的减速区103。然后，循环气体在压缩机109中被压缩，然后通过换热器110，在换热器110中，循环气体在其返回床之前脱除反应热。活化剂化合物典型地加入换热器110下游的反应系统，并且如图所示可从分配器111通过管线112供入气体循环系统。催化剂前体或部分活化的催化剂前体组合物典型地以等于其消耗速率的速率在分配板108之上的位置113处注入床。

颗粒聚合物产物可以以具有一部分气体流的悬浮体(suspension)的形式从位置114连续取出，从而当颗粒到达它们的最终收集区时最小化进一步的聚合和结块(sintering)，所述一部分气体流在颗粒沉淀时排出。悬浮的气体还可以用于驱动一个反应器的产物到产物罐117。颗粒聚合物产物方便地和优选地通过分别在产物罐117上游和下游的一对定时阀115和116的顺序运行而取出。因此，阀115为产物罐填充阀，而阀116为产物罐117和放空罐124之间的放空罐填充阀，其为用于清空产物罐117的装置。在阀116关闭时，打开阀115以将一注(a plug of)气体和产物释放到在阀116和那时关闭的阀115之间的产物罐117。含有未反应单体的排出气体可通过排气管118从产物罐117回收。检测器122可以为例如核密度计，其接续排气管118和/或与排气管118连通，并且当产物填充排气管118至检测器122的水平时能够检测固体颗粒产物。检测器122与控制系统123连通，控制系统123本身又与产物罐填充阀115连通并能够利用根据本公开的控制算法来控制产物罐填充阀115的打开和关闭。

然后，打开阀116以将产物输送到放空罐124，放空罐124本身可以通过将产物输送到更低压力的区域而清空。然后，关闭阀116以等待下一次产物回收运行。含有未反应单体的排出气体可通过管118从区域117回收，并在压缩机119中被压缩，并且直接或通过净化器120，经由管121在循环压缩机109上游的位置处返回到气体循环管线106。

本公开进一步提供了利用双检测器设置从流化床反应器除去固体颗粒产物的方法。在这方面，第一检测器定位成指示何时产物罐填充或过度填充至较低的第一水平，并且第二检测器定位成指示何时产物罐过度填充至较高的第二水平。检测器可以为所述的二元“开-关”响应检测器或定量或成比例响应的检测器。因此，根据本公开的这一方面，提供了从流化床反应器除去固体颗粒产物的方法，所述方法包括：

(a)提供：

(i)通过填充阀与流化床反应器连接、并包括清空装置和排气装置的产物罐；

(ii)第一检测器，其在固体颗粒产物将所述产物罐填充或过度填充至第一水平时提供响应；

(iii)第二检测器，其在固体颗粒产物将所述产物罐填充或过度填充至高于所述第一水平的第二水平时提供响应；

(iv)控制系统，其与所述检测器和所述填充阀连通并能够控制所述填充阀；

(b)进行至少一个排放循环，所述排放循环包括：

(i)打开所述填充阀预定时间周期并将所述固体颗粒产物与气体一起从所述流化床反应器输送到所述产物罐；和

(ii)在所述预定时间周期后，关闭所述填充阀并清空所述产物罐；

(c)在进行步骤(b)时，利用控制算法和在进行至少一个排放循环时从所述第一检测器、所述第二检测器、或以上两者获得的至少一个检测器响应或无响应，计算对所述预定时间周期的期望的调节；和

(d)利用所述控制系统通过所述期望的调节来调节所述预定时间周期。

典型地，本方法的步骤(b)到(d)重复至少一次。而且，可以调节所述预定时间周期以增加或减少所述预定时间周期任意量，但典型地可以调节约0.05秒～约5秒的量。此外，所述预定时间周期可以在进行任意次步骤(c)之后调节，但典型地可以在重复进行步骤(c)约3～约20次之后调节。

可以采用本文公开的任何算法或算法组合以调节所述预定时间周期。当使用双检测器时，使所述预定时间周期减少的秒数(x)和增加的秒数(y)可以通过只考虑单一检测器的算法或考虑两个检测器的算法计算。例如，当预定时间周期应减少时，减少时间(x)可以由仅考虑相应的减少时间的算法计算，所述减少时间由考虑较高的第二检测器的响应的算法确定；而任何必要的增加时间(y)可以由仅考虑相应的减少时间的算法计算，所述减少时间由考虑检较低的第一测器的响应的算法确定。考虑通过对上部和下部检测器的检测器响应进行修正(scaling)来计算(x)或(y)的更复杂的算法也在本公开的范围内。

根据所公开的方法和装置的这方面，通过加入第二检测器，其在排气管中典型地高于位于距产物罐顶部仅若干英寸的第一检测器，可以获得对产物罐填充水平的更精确的控制。举例来说，类似于单一检测器方法，利用二元响应检测器，控制算法可以与控制系统一起使用以调节所述预定时间周期，从而增加或减少其中固体颗粒产物被第一和第二检测器检测到的排放循环的比例。例如，利用这样的双检测器方法和装置，可以调节所述预定时间周期使得固体颗粒产物被第一检测器检测到的排放循环为约90％～约100％，和固体颗粒产物被第二检测器检测到的排放循环为约0％～约10％。在另一方面，可以调节所述预定时间周期使得固体产物被第一检测器检测到的排放循环为约100％，而固体颗粒产物被第二检测器检测到的排放循环为约0％。用于使所述产物罐排气的装置典型地为排气管；因此，第二检测器通常定位成检测排气管内的树脂产物，并且第一检测器可以定位成检测产物罐内的树脂产物，包括在产物罐顶部处的或在排气管内的。典型地，调节所述预定时间周期以优化气体在所述反应器中的保留时间。

在进一步的方面中，这里公开的方法可以与已被采用或目前正被采用的通过其它方式优化产物排放系统性能的其它方法组合使用。例如，美国专利6,255,411描述了对产物排放系统的优化，其通过调节在复杂产物排放时间循环内各步骤的时间来实现。对所研究的功能的时间分配通过阀的定时打开和关闭来确定，其中所述阀典型地通过依据特定顺序编程的数字控制器来控制。可以调节顺序中各步骤中的时间消耗以提供期望的反应器排放速率，以及最小的循环气体损失。通过优化和/或最大化各产物罐中的树脂填充，本公开可以用于优化这种复杂的产物排放循环的第一阶段。

图3展示了用于根据美国专利6,255,411的产物除去工序的图解说明的罐和阀控制，其利用双产物罐展示，但也可以适用于3个或更多个产物罐。图3的产物排放控制系统可以与图3中未示出的本公开的产物排放系统组合使用。为了对图3解释和说明的目的，假设所有阀A、B、C、D、E、F、G、和H在开始时是关闭的。为了说明的目的，产物排放顺序以打开阀B或C的控制信号开始。固体产物从相对较高压力的反应器I流入较低压力的罐J或K，固体颗粒产物开始通过如图所示的右侧或左侧(也可称为东侧和西侧)的系列阀和罐移动。罐J和K构成产物罐，并且罐L和M典型地称为放空罐。可以利用本文公开的并展示于图1(但没有展示于图3)的控制方法来配置图3的产物罐J和K，从而为优化包含单体的反应器气体的保留提供高度有效的组合方法。因此，以上公开的如1图所示的用于最大化产物罐填充水平的方法在产物罐J和K独立地进行时，进行下述与图3有关的产物操控工序。

假设打开阀B以用产物填充罐J，罐J现在的压力接近反应器I的压力。现在关闭阀B和打开阀A，允许罐J和K中的压力接近平衡。然后关闭阀A和打开阀D，允许固体材料从罐J流入罐L，在之前该固体材料通过阀B的运行而沉积到罐J。除了使固体产物移动，这使罐J和L中的气体压力趋于平衡。然后关闭阀D和打开阀E，通过使气体从罐L移动到罐M，允许罐L和M中的压力接近平衡。然后关闭阀E和打开阀G，允许固体从罐L流到产物仓N或其它压力较低的目的地，其可为具有受控压力的传送器。

如图3所示的美国专利6,255,411的产物除去工序中完整的排放循环包括，排出产物后产物通过西侧或东侧顺序进行的类似移动，无论利用哪一侧都是仅仅为了在首先的五个步骤期间进行气体压力平衡。因此，按所述的在系统使产物移动通过罐J和L后，通过打开阀C，额外的固体产物现在将从反应器I移动到罐K，然后关闭阀C和打开阀A以允许罐K的气体压力与罐J达到平衡。关闭阀A和打开阀F以使产物流入罐M，关闭阀F和打开E以使气体从罐M流入罐L；然后关闭阀E和打开H以将产物送到目的地P。因此，西侧和东侧均有五个步骤，三个产物移动步骤，以及第一和第二步骤之间、和第二和第三步骤之间的压力平衡步骤。

仅在图3中产物排放系统的一侧显示的任选特征为在产物罐J和放空罐L之间设置的管道200。通常大多数产物非常容易移动，因为显著的压差辅助了其移动。但是，当罐L达到充满且罐压力达到平衡时，产物移动更多地取决于重力，并且当气体被产物替换变成显著的效应时，气体流动实际上趋于反向。这时，可打开阀201以允许被替换的气体从放空罐L流到产物罐J。通过允许被替换的气体通过管线200流动，从罐J落入罐L的固体产物不必克服从罐L向上移动的气体逆流，并且将比原来的情况更快地完成固体产物移动。期望的不仅是产物尽设备所能快速移动，而且接收罐也尽可能充满。阀201的运行可响应表示罐J和L之间预定压差的信号。类似的管线和阀可以设置在罐K和M之间、反应器I和罐K之间、和/或罐J和反应器I之间。所述管线可在排出系统的两侧使用。而且，可通过将来自压力高于目的地N或P中当前压力的源的气体加入罐L或M，从而辅助通过阀G和/或H进行的固体产物移动，尤其是接近运行结束时。

因此，根据本公开的这方面，从流化床反应器除去固体颗粒产物的方法，所述方法包括：

(a)提供多组并行系列罐，所述系列罐包括第一产物罐、第一放空罐、第二产物罐、和第二放空罐，其中：

(i)各产物罐通过填充阀与所述流化床反应器连接，并且包括清空装置和排气装置；

(ii)为各产物罐提供检测器以在固体颗粒产物将所述产物罐填充或过度填充至所述检测器的水平时提供响应；

(iii)为各产物罐提供控制系统，其与所述检测器和所述填充阀连通并能够控制所述填充阀；

(b)对于一个并行系列罐来说，通过以下方式将所述固体颗粒产物与气体一起从所述反应器输送到所述第一产物罐：

(i)打开所述填充阀预定时间周期并将所述固体颗粒产物与气体一起从所述流化床反应器输送到所述第一产物罐；

(ii)在所述预定时间周期后，关闭所述填充阀并清空所述第一产物罐；

(c)在进行(b)时，将固体颗粒产物从所述第二产物罐输送到所述第二放空罐；

(d)在进行(b)和(c)时，将固体颗粒产物从所述第一放空罐输送到压力低于所述第一放空罐的进一步目的地；

(e)进行(b)、(c)、和(d)之后，使来自所述第一产物罐的气体通过所述第二产物罐；

(f)使来自所述第二放空罐的气体通过所述第一放空罐；

其中(b)、(c)、(d)、(e)、和(f)各自通过关闭的阀而与对其工作来说不是必须的任何反应器、产物罐和放空罐隔离；

(g)对各剩余的并行系列罐重复步骤(b)-(f)；

(h)重复步骤(b)-(g)任意次数，并且对于各产物罐，利用控制算法和在对该产物罐进行步骤(b)时获得的至少一个检测器响应或无响应，独立地计算对所述预定时间周期的期望的调节；和

(i)利用所述控制系统通过所述期望的调节为各产物罐独立地调节所述预定时间周期。

当使用在罐和/或排气管中的对固体树脂的存在提供定量或成比例响应的检测器时，在进行至少一个排放循环时计算对预定时间的期望调节和调节所述预定时间周期的步骤可以根据包括以下步骤的控制算法实施：

(i)选择包括足以进行至少一个排放循环的时间的测试周期t_测试；

(ii)选择期望的检测器响应值R_目标，最小可接受检测器响应值R_MIN，和最大可接受检测器响应值R_MAX；

(iii)选择使所述填充阀打开的所述预定时间周期减少的秒数(x)和增加的秒数(y)；

(iv)对于所述测试周期期间，在各排放循环之后，计算平均检测器响应R_AVG；

(v)在所述测试周期的最后排放循环之后，对所述预定时间周期按如下调节：

(A)如R_AVG≥R_MAX，使所述预定时间周期减少x秒；

(B)如R_AVG≤R_MIN，使所述预定时间周期增加y秒；和

(C)如R_MIN＜R_AVG＜R_MAX，不对所述预定时间周期作出调节；

(vi)重复步骤(iv)和(v)任意次数；和

(vii)在任意的步骤(v)之后或在测试循环期间的任意时刻，任选调节t_测试、R_目标、R_MIN、R_MAX、x、y、或它们的任意组合。

对参数t_测试、R_目标、R_MIN、R_MAX、x、和/或y的特定算法和调节至少包括可以与单一产物罐反应器的排放优化系统一起使用的那些算法和调节。

在本公开的这方面中，可以接纳的并行系列罐的数量不限于产物罐中气体平衡的排放方法或检测树脂填充水平的排放方法。因此，虽然图3展示了两组并行系列罐，并且图1和2展示了在单一产物罐中的用于最小化流化气体损失的方法和装置，但本公开涵盖两组或更多组并行系列产物罐。在这方面，可以采用2、3、4、5、6或更多组的并行系列罐。

这里公开的方法由以下实施例进一步说明，所述实施例不以任何方式解释为对本公开范围的限制。相反，应理解的是，本发明可具有各种其它方面、实施方式、改型和其等同方式，这些对于本领域普通技术人员在阅读本说明书之后是不言自明的，不会出离本公开的主旨或所附权利要求的范围。因此，通过考虑这里提供的说明，所公开的方法和装置的其它方面对于本领域技术人员来说是明显的。

除非另有说明，当公开或要求保护任何类型的范围时，例如距离或长度、百分比或频率、排放循环的数量、或时间周期的范围，意图单独公开或要求保护该范围可有理由涵盖的各可能的数值，包括涵盖在其中的任何子范围。例如，当申请人公开或要求保护约0.1～约2秒时间的调节时，申请人想要单独公开或要求保护与本公开一致的该范围可能涵盖的每一个可能的数值。因此，对于本公开中的时间调节可以为约0.1～约2秒，申请人想要表述的是，时间调节可以为约0.1、约0.2、约0.3、约0.4、约0.5、约0.6、约0.7、约0.8、约0.9、约1.0、约1.1、约1.2、约1.3、约1.4、约1.5、约1.6、约1.7、约1.8、约1.9、或约2.0秒，包括任何所公开的时间之间的任何范围、子范围、或它们的组合。因此，申请人保留对任何上述集合(group)中任何个别成员的限制或排除，包括可以根据一个范围或以任何类型的方式要求保护的该集合内的任何子范围或子范围的组合，如由于任何原因申请人选择要求保护的少于本公开的全部范围(full measure)，例如，以克服申请人在提交本申请时没有意识到的对比文件。

本公开中提及的所有出版物和专利在此通过引用以它们的全部内容纳入本申请，其目的在于为了描述和公开，例如，所述出版物中描述的可与本文描述的方法和装置一起使用的构造和方法。提供上述出版物和整个文本在本申请提交日之前的它们的公开内容。本文中的任何东西都不应被解释为承认发明人不先于之前的发明享有本公开。如通过引用纳入的任何参考文件中使用的用途或术语与本公开中使用的用途或术语冲突，以本公开的用途和术语为准。在此提供了本公开的摘要以满足37C.F.R.§1.72的要求和37C.F.R.§1.72(b)中的目的，即“使美国专利商标局和公众根据公开的技术内容的性质和要点的粗略审阅而作出快速确定。”摘要不用于解释所附权利要求的范围或限制本文所公开的主题的范围。用过去式来描述以其它方式表示为建设性或预言性的实施例不表示该建设性或预言性实施例已被实际实施。

实施例

实施例1-5

利用定量响应检测器和算法的排放工序

如图1所示，单点核检测器密度计安装在距产物罐顶部大约8-10英寸的罐排气装置(G-管线)的较低部分。安装控制系统使得其与检测器和产物罐填充阀连通。用以下参数编程控制器：t_测试、R_目标、R_MIN、R_MAX、x、和y，其中t_测试为测试周期，其为足以进行至少一个排放循环的时间；R_目标为期望的检测器响应值，其在本实施例中为峰密度ρ_(峰)；R_MIN为最小可接受检测器响应值，即ρ_(MIN)；R_MAX为最大可接受检测器响应值，即ρ_(MAX)；其中ρ_(MIN)和ρ_(MAX)定义为“死区”，在该死区内典型地不对所述预定时间作出调节；x为使填充阀打开的预定时间周期减少的秒数；和y为使填充阀打开的预定时间周期增加的秒数。实施例1为实践中使用的实际参数，实施例2-5为建设性实施例。

以通常的方式进行排放，除了调节所述预定时间周期，同时根据包括以下步骤的控制算法进行至少一个排放循环。对于所述测试周期期间，利用一小时的t_测试，在每次排放循环后计算平均检测器响应R_AVG。在测试周期的最终排放循环之后，按如下计算对所述预定时间周期的调节：

(A)如R_AVG≥R_MAX，使所述预定时间周期减少x秒；

(B)如R_AVG≤R_MIN，使所述预定时间周期增加y秒；和

(C)如R_MIN＜R_AVG＜R_MAX，不对所述预定时间周期作出调节。

重复所述方法额外的测试周期。t_测试、R_目标、R_MIN、R_MAX、x和y的典型值或取样值示于表1。

表1.利用定量响应检测器和算法的产物排放实例的实际实施例和建设性实施例

实施例6

利用二元响应算法的排放工序的建设性实施例

如所公开的，利用其中仅向算法输入二元“是-否”响应的定量或成比例响应检测器，可以采用二元响应算法策略。

如图1所示，单点核检测器密度计可安装在距产物罐顶部大约8-10英寸的罐排气装置(G-管线)的较低部分。可安装含有逻辑信息的控制系统使得其与检测器和产物罐填充阀连通，所述逻辑信息在给定时间(例如，1小时)内计数树脂填充产物室到足以达到核密度计并提供峰密度的次数。因此，虽然可以从核检测器密度计获得成比例响应，但可以使用在检测器水平检测到或没有检测到树脂固体的二元响应。可编程控制器使得如密度计对之前的时间周期感受到总树脂排放的α％的树脂(其中，典型地1＜α＜90)，则控制器使填充阀打开时间减少时间间隔β秒(其中，典型地0.1＜β＜2.0秒)。填充时间的减少得到较少的填充罐的时间和较低的平均峰值罐水平。还可编程控制系统，使得如密度计没有对之前的时间周期检测到总树脂排放的γ％的产物(其中，典型地1＜γ＜90且所述时间为1小时)，则控制器通过将填充阀打开时间增加δ秒(其中，典型地0.1＜δ＜2.0秒)来提高罐的填充。

在另一方面，作为上述运行中的时间参数的参数β和δ可以是来自期望的填充水平的误差的函数(例如，与其成比例)。