採用在線儀器數據轉換的化學製造工藝和方法
2023-05-10 10:32:06 3
專利名稱：採用在線儀器數據轉換的化學製造工藝和方法
技術領域：
本發明涉及化學製造工藝控制。更具體地說，本發明涉及利用數學處理在線分析儀數據所獲得的信息。該信息描述製造的物質發生改變的原因，可用於改進化學製造工藝中控制器或模型的性能。
背景技術：
典型地，在一組操作條件內，如溫度、壓力和催化劑濃度，化學製造工藝在液相或氣相中進行，產生具有期望的物理和化學性質的物質。
例如，在催化劑存在下，一種或幾種烯烴在液相或氣相反應器中反應，產生聚烯烴或其它聚合物。在同樣的反應器中，通過改變操作條件、反應器原料的類型和比例、催化劑以及添加劑，可製造多種不同性質的聚合物。這裡這些參數被稱為反應器的工藝變量。通常很重要的聚合物性質之一是聚合物熔體流動速率。
現代化學反應器典型採用計算機控制形式，以保持產品質量以及便於產品改變時變換操作。用於製造聚丙烯的反應器中，舉例而言，如果控制程序改變反應器中氫氣與丙烯之比，熔體流動速率就發生變化。
現代反應器使用的控制類型可從採用相對簡單的比例積分微分(PID)或模糊邏輯控制器的一個或多個控制迴路，到複雜的工藝預測控制程序。有時，採用工藝變量的線性回歸，結合在線分析儀器獲得的信息，可得到有用的工藝控制方法。
大多數聚合物控制體系或模型的目的都是產生具有指定性質包括聚合物熔體流速的物質。由於迴路控制和模型往往存在不完善的行為描述，因此採用基於這些原理的控制所產生的物質性質往往與實驗室所測得的實際性質的期望值有些不同。
當使用方法如與產品特徵有關的工藝變量回歸法時，需要時間來區分預測的和測得的聚合物性質之間的區別，這促使人們做各種努力，開發能夠直接測量或推斷聚合物生產工藝中產品性質的在線使用儀器。例如，已知用各種在線黏度計可直接測量聚合物的流變性。可選地，可使用在線儀器如傅立葉變換紅外光譜儀(FTIRS)、近紅外光譜儀(NIRS)、紫外可見光光譜儀(UV-VIS)、拉曼光譜儀和核磁共振譜儀(NMRS或IMRS)，通過這些儀器產生的數據以及相關的數據分析軟體，它們在不同程度上可成功地推斷物質的性質如熔體流速。從光譜數據推斷性質如熔體流速，典型地採用先進的數學方法，例如多變量曲線擬合法、神經網絡法、主成分回歸分析法(PCR)或偏最小二乘回歸分析法(PLS)，將原始的光譜數據轉變成期望物理性質的估計值。與PCR及PLS相關的其它背景資料可在P.GELADI及B.R.KOWALSKI的論文「Partial Least Squares RegressionA Tutorial」，Analytic Chimica Acta 185(1986)1-17中找到。
在PCR和PLS中，光譜數據分解為兩個矩陣，「計算值」矩陣和「輸入」矩陣。「輸入」矩陣為包含最小數量向量的向量矩陣，它足以描述光譜數據的可變性，同時產生最終模型的期望預測能力。「計算值」矩陣為標量矩陣，它包含各個「輸入」向量對各樣品光譜的貢獻。
因此，修正後各樣品光譜可通過計算值和輸入之積的線性結合重新構造。例如，四因素PCR或PLS模型具有四個輸入向量，每個樣品可用四個標量計算值描述。一個或多個計算值子集典型地描述可歸因於性質如熔體流速的大多數可變性。
有關這些方法的發展和使用的其它知識在文章″ChemometricsItsRole in Chemistry and Measurement Sciences″，Chemometrics andIntelligent Laboratory Systems，3(1988)17-29，Elsevier SciencePublishers B.V.以及John Wiley和Sons的文章″Examining LargeDatabasesA Chemometric Approach Using Principal ComponentAnalysis″，Journal of Chemometric，Vol.5，79(1991)中可見到，二者均為Robert R.Meglen編撰，其公開內容在此全部引入作為參考。
在某些情況下，工藝控制工程師利用在線使用儀器得到的性質估計值如Mooney粘性的計算值，對在線測得的工藝變量或者在緊靠分析儀處測得的工藝變量進行回歸分析，以此試圖修飾光譜分析儀的結果。McDonald等人的專利US 6,072,576對一種這樣的方法進行了描述，其公開內容在此引入作為參考。雖然該法有時可能改進工藝控制，但工業上期望有更新、更有效的整合在線使用儀器和工藝控制的方法。這種改進方法的用處如最小化所製造物質的可變性，或者使從製造一種物質轉換到另一種物質的過渡時間最短。
發明概述我們發現，工藝控制的改進可用於估計產品性質或工藝狀況，方法是利用至少一個、優選為幾個在分析儀器上遊或下遊測得的化學工藝變量，對數學方法得到的某些計算值進行回歸，從而得到工藝性質如熔體流速的改進估計值，所述數學方法用於推導在線樣品數據的獨特可變性。
然後，改進的估計值可直接用於工藝控制，例如用作PID或邏輯模糊控制迴路的輸入值，或者與化學工藝控制使用的其它模型聯合使用。
應當注意，為提高分析儀器的性質測量能力而使用一個或多個在分析儀器上或鄰近獲得的物質測量值不能被認為是用本發明預期的數學變換工藝數據進行的工藝變量回歸，無論這些數據是否用線性回歸或其它方法進行數學變換。
在本發明的一個具體實施方式
中，我們得到用於化學製造工藝的產品性質或工藝狀況的改進估計值。改進的估計值是通過用一個或多個與性質有關的計算值回歸一個或多個工藝變量、優選為反應器工藝變量而得到的。性質的改進估計值可被控制者用於改進裝置性能。
正如本申請所用，「控制者」可以是任何設備，包括但不限於硬體或軟體，它能接收期望性質的估計值並用來改變其控制輸出。例如，控制者可以是基於PID或模糊邏輯的簡單控制器，或者是多變量預測最優化控制器，這在下面將詳細討論。
「化學反應器」指原料在其中轉變為不同化學出料的任何容器，不論是否存在催化劑或其它物料，也不考慮反應是在液相、固相、氣相、超臨界液體或其組合狀態中發生。
當計算值或下述的增量用工藝變量回歸時，意味著計算值或增量能被任何本領域普通技術人員所知的線性或非線性回歸方法回歸。
「數學轉換」指用生成計算值矩陣的任何方法對在線儀器的樣品數據進行數學處理，其中計算值代表一套向量(輸入向量)，每個向量對應所測樣品的獨特可變性。換言之，對一套數據進行數學變換(例如核磁共振分析儀測得的一套自由感應衰減曲線)，將數據減少為計算值及輸入矩陣，這是簡化的數據集，放在一起可用於再生成高度確定性的原始數據，但描述數據集所必需的維數減少到較低維數，這樣更適用於控制或預測方面。
「在線分析儀」指任何能產生數據的儀器，這些數據可轉化為與實時或幾乎實時的性質相關的計算值，以便在工藝控制中使用。與將在實驗室測量和分析的抽樣性質提供給系統比較，用於此目的的在線分析儀典型地能夠更快、更頻繁或更方便地將性質估計值提供給控制系統。典型地，這些在線分析儀為光譜分析儀如NMR、IR、NIR、UV-VIS或拉曼光譜儀，因為這些儀器產生的光譜使它們能夠很好地用於上述數學方法，但是本發明使用的術語「在線分析儀」包括任何能夠產生可用於上述數學變換工藝的數據集的分析儀。
在本發明的一些具體實施方式
中，在線核磁共振測得化學產品如含聚丙烯的聚合物的自由感應衰減曲線(FIDS)，用偏最小二乘分析法進行數學轉換，得到計算值，再用工藝變量進行回歸，測定熔體流速。
在本發明另一個具體實施方式
中，一種化學製造方法使用在線分析儀，在製造工藝的某一點收集化學物質的數據；將該數據進行數學變換，產生與化學物質相關的計算值；用一個或多個工藝變量回歸計算值，得到該化學物質相關性質的估計值；將估計的性質數據輸入化學製造工藝所使用的控制器。然後，控制器的輸出根據估計性質的響應而發生改變，使相關性質越來越接近期望值。
正如本申請所使用，「工藝模型」指能夠實時產生一個或多個工藝變量的預期值的任何工藝模型，以此確定一個或多個控制器是否在同一時間點採取控制行動。這些控制器可為線性或非線性。術語「非線性」在描述控制器時指能夠直接但更典型為間接優化非線性關係的控制器，例如用多元方程模擬離散變量值的非線性關係，使結果近似為非線性關係。
在優選的具體實施方式
中，一種預測工藝模型與一個或多個多變量預報優化控制器協同使用。
正如本申請所使用，「預測工藝模型」指任何能夠產生未來時間點上一種或多種工藝變量的預測值的預期工藝模型，以此確定一個或多個控制器是否在現在或未來時間點上採取控制行動。正如工藝模型的一般情況，這些控制器可為線性或非線性。在本發明的一些優選具體實施方式
中，預測工藝模型與一個或多個多變量預測優化控制器協同使用。
「多變量預測優化控制器」是一種基於多變量動力學公式(即時間的變量)的控制器，它對計算值或函數矩陣進行編譯或計算，所述矩陣將多個操作變量以及隨意的幹擾變量與多個控制變量以及隨意的約束變量關聯起來，以此方式容易地實現未來時間點上狀態變量的預測，並全部或部分地根據該預測實現系統控制。
在這些發明的一些優選具體實施方式
中，化學反應器為聚烯烴反應器。正如這裡所用，「聚烯烴反應器」是一種化學反應器，其中至少50wt.％反應器原料為丙烯和/或乙烯，在催化劑存在時進行反應，生成包括聚丙烯、聚乙烯或其共聚物的聚烯烴。用於生產聚烯烴的反應器形式典型包括氣相流化床反應器、氣相亞流化床反應器、攪拌釜反應器、液體槽式反應器、具有一個或多個流化區域的氣體循環反應器，例如具有流化區域和填充床區域的多區域循環反應器，其中聚合物粉末在重力作用下流動，以及超臨界環路反應器。
優選地，聚烯烴反應器使用的催化劑選自齊格勒-納塔催化劑、後過渡金屬催化劑以及茂金屬催化劑，更優選地，製造工藝至少在部分氣相中進行。該具體實施方式
在聚烯烴和烯烴共聚物的製造中尤其有利，特別是含乙烯和丙烯的聚合物或共聚物。特別地，本發明可有效地與一個或多個水平攪拌的亞流化床氣相反應器結合使用。
附圖簡述
圖1表示水平攪拌亞流化床氣相反應器以及製造聚丙烯的相關設備。
圖2為製造聚丙烯的系統的示意圖。系統採用兩個圖1所示的反應器類型。系統使用能提供樣品數據的在線分析儀，這些數據可進行數學轉換，產生計算值，再用工藝變量對計算值進行回歸處理，從而估計出熔體流速。
圖3為實施例1中熔體流速關係圖。
圖4為實施例1所建模型預測的熔體流速關係圖。
發明詳述下面結合聚丙烯的製造，詳細地描述申請人的發明。申請人的發明可用於許多化學製造，而且本領域的普通技術人員按照本申請包含的教導可將本發明用於其它工藝。
圖1說明水平機械攪拌式亞流化床反應器系統10，其中包括用於製造聚丙烯的某些重要相關設備。
單體原料的聚合在水平放置的圓柱形反應容器12中進行。通過進料管線16和18，催化劑、助催化劑和改性劑以連續變化的速率分別加入容器12的入口端14。
在穩定運轉期間，聚合最先在容器12上部的蒸汽區域20中發生，當顆粒體積增大並沉下時，繼續在容器12下部的粒子床22上發生。攪拌器24沿容器12的縱軸A放置。當攪拌器24旋轉時，其攪拌槳26攪動粒子床22，從而促使混合，並使粒子床22的物料形成朝著容器12出口端28的活塞流運動。
單體以及從氣/液分離器42冷凝下來的液體(統稱「淬冷液體」)通過垂直位於容器12頂部蒸汽區域20中的淬冷噴嘴30，被加進容器12的蒸汽區域20。通過噴嘴30加入的液體冷卻了位於粒子床22上表面的熱顆粒，然後攪拌槳26驅動這些冷卻顆粒以及任何殘留的液態單體進入粒子床22，繼續進行放熱聚合反應並進一步冷卻床22。通過淬冷控制閥31，可以控制液體進入容器12內的區域。
通過氣體入口34，可用壓縮機32將循環反應器蒸汽引入床22的下部。通過在壓縮機32的入口或出口處或附近加入氫氣，也可將氫氣通過氣體入口34引入床22下部。
聚合產品通過一個或多個放料閥35從容器12出口端28放出。放出的產品經過固/氣分離器36(也稱為袋濾器)後，出來的固體產品被送到淨化塔(見圖2)，分離的氣體則進入尾氣壓縮機46，被壓縮後再冷凝，補充到容器12中。
反應器尾氣冷卻冷凝器44將直接從反應器蒸汽區域20抽出來的蒸汽致冷，也致冷固/氣分離器36分離後經尾氣壓縮機46壓縮的尾氣。採用液/氣分離器42完成蒸汽和液體加入容器12的工藝。經過泵38加入容器12的液體為冷凝物的混合物，新鮮的單體則通過單體補充管線40進行補充。
在正常運轉情況下，上述反應器系統的操作壓力為約1400～2800kPa(200～400psig)，溫度為約50～90℃(122～194°F)。粒子聚合物床的體積典型約為容器12體積的40～80％。
反應器10典型地用於生產均聚丙烯或丙烯與其它烯烴的無規共聚物。該反應器系統的控制典型涉及經驗的、半經驗的或基本原理反應器工藝模型，下面將更詳細地討論。有利而言，工藝模型使用聚合物熔體流速的估計值，該值部分來自圖2所示在線NMR分析儀測得的FID曲線進行數學變換處理後得到的計算值。
反應器系統10的控制典型地需要操縱下述反應器工藝變量，如
a)催化劑流速，以控制產率；b)氫氣濃度，以控制分子量或熔體流速；c)共聚用單體的進料和濃度(當製造無規共聚物時)，以控制產品性質；d)催化劑之間比例；e)當使用的催化劑體系具有助催化劑如三甲基鋁時催化劑與給電子體的比例以及與外部給電子體的比例；f)循環迴路中各氣體的濃度和比例，以確定適當的原料補充量和循環量，保持反應器中期望的濃度。
圖2為化學製造工藝100的簡化示意圖，能用於製造聚丙烯的均聚物、無規共聚物以及抗衝共聚物。圖2中，實線表示物料的流向，虛線表示信息的流向。正如本領域普通技術人員所知，無規共聚物典型為在單個反應器中加入兩種或多種聚烯烴而形成的物質，而抗衝共聚物的形成典型要先在一級反應器或反應區域生產出聚合物如聚丙烯，然後送到二級反應器或反應區域中嵌入二級反應區域形成的抗衝改性材料如乙烯-丙烯(EPR)橡膠。系統100的裝置物質設備包括一級反應器102、二級反應器104、一級反應器的液氣分離器106、二級反應器的液氣分離器108、用於脫出反應器104產生的抗衝共聚物粉末中殘餘烴的淨化塔110、轉化工業常用的將脫氣粉末變為小球的擠壓機112以及位於袋濾器(見圖1中元件36)和淨化塔110之間的在線NMR熔體流速分析儀113，還有對在NMR分析儀113處收集的樣品進行產品分析的實驗室124。系統100也可包括非線性多變量預測優化控制器，這種情況下，它包括四個優化器114、116、118和120，以及能夠進行工藝控制的計算機122，但它不是系統100的必需部分。反應器102和104典型地按照圖1中系統10所詳細描述的方式運轉，也使用圖1所示類型的輔助設備。對本領域的普通技術人員來說，這種水平放置的氣相反應器是眾所周知的，在我們的專利US 4,888,704和5,504,166中有描述，在此引入其公開內容作為參考。
反應器102和104使用工藝控制程序進行操作，該程序需要在袋濾器36(見圖1)和淨化塔110(見圖2)之間測得的產品熔體流速的估計值。
下面通過實施例1說明用我們的發明獲得熔體流速的較好估計值。
實施例1使用兩個圖1和2描述的反應器系統，在三個月內製造出多種聚丙烯的抗衝共聚物。實施例1收集了這三個月的校準數據集。校準數據集共有425個數據點。所有校準數據都進行時間延遲修正，延遲的時間大約等於反應器產生的物質通過系統100到達在線分析儀處所需的時間，這樣在線數據就代表較前時間點時反應器產生的物質。另外，在代表所製造物質的時間附近大約半小時到一小時的工藝數據進行平均。在實現實施例1所述發明的具體實施方式
時優選使用類似的時間延遲和工藝條件的時間平均測量值，當在線儀器數據是在工藝條件測量點的基本下遊點(相對時間而言)獲得時優選使用。
收集確認的數據集需要一年時間。為保證穩定的工藝條件，按照下述標準挑選確認的數據。所有的工藝及scores值都是8小時的平均值。對工藝數據而言，8小時間隔被分成8個1小時的小間隔。1小時小間隔的平均值與整個8小時間隔的平均值之間的偏差不能大於規定的百分比，否則，該數據應被剔除。對scores數據而言，採用標準的馬氏距離消除異常值。有關馬氏距離的其它信息可在Prentice Hall出版的J.F.Hair、R.E.Anderson、R.L.Tatham和W.C.Black的書籍「Multivariate Data Analysis」第5版，1998，pp.66，219，224中找到。除去異常值後，確認的數據集共有569個數據點。
反應器系統裝有在線核磁共振測定系統，該系統為Massachusetts州Oxford Instruments of North Andover公司製造，名稱是OxfordInstruments Magneflow Rack Mount analyzer。該系統通過對分析儀得到的自由感應衰減曲線進行PLS回歸，直接估計出熔體流速。
每6到8分鐘，對從工藝中出來的新聚合物樣品進行NMR測定，按下述操作。
從工藝中取出300mL粉末樣品，放在NMR在線系統中，粉末在旋風分離器作用下與動力氣體分離。由於重力，粉末下降到預熱間，在熱氮氣作用下進行流化，直到達到規定溫度70℃。然後打開預熱器底部閥門，樣品即落入位於永久性磁鐵極表面之間的NMR探針。
檢查樣品是否足夠大，如果是，則啟動測量程序。在測量程序期間，將樣品置於系列90度無線頻率脈衝之下，在每次脈衝後採集自由感應衰減數據(FID)。將每個樣品的FID信號平均，傳給NMR控制計算機，產生計算值，預測樣品性質。然後將樣品從NMR探針引出，返回工藝流程。
更具體地說，用偏最小二乘分析法從NMR數據中得到計算值。計算值再與工藝模型數據結合，結合後的工藝模型數據及計算值進行非線性回歸，測定出統計上的重要參數。雖然本實施例使用非線性方法回歸NMR數據，但應當指出，只要適合，線性回歸可以代替非線性回歸。當區分出統計上不重要的參數時，將它們從結合後的計算值及工藝模型中剔除，再進行回歸。重複該過程，直到結合後的方程中只留下統計上重要的參數。
用偏最小二乘分析法的經驗評估對在線NMR工藝數據進行數學轉換後得到的計算值進行選擇，該法為本領域普通技術人員所熟知。典型地，數據分析包的結果將產生許多計算值，其中每一個都與在線NMR樣品分析中變量(PLS回歸中因子或輸入所代表)的獨特來源(即基本獨立)關聯。控制工程師對計算值進行檢查，查看哪個參數與熔體流速(或其它相關性質)的可變性最相關，將那些在統計學上與熔體流動有意義地關聯的計算值挑選出來，用於組合模型。
重點指出，選出的計算值不必是儀器數據中那些描述樣品數據最高可變性的值，卻是那些與工藝數據一起顯示與觀察到的熔體流動最相關的值。由於它們僅僅是統計學上重要的結果，因此對計算值進行挑選，它們與工藝數據一起顯示觀察到的和預測的工藝模型熔體流速之間高度的關聯性。
使用前述工藝模型，用幾個工藝變量對計算值進行線性回歸。用於與計算值回歸的變量包括Al/Mg比、一級反應器催化劑產率、二級反應器增加的催化劑產率、一級反應器尾氣溫度、一級反應器中氫氣與丙烯之比、二級反應器中氫氣與丙烯之比、一級反應器中乙烯與丙烯之比以及橡膠在最終抗衝共聚體產品中的百分含量。正如本申請所用，這些變量與兩個反應器之一或二者的操作相關，即為反應器工藝變量。
當用NMR計算值進行線性回歸，預測熔體流速時，這些變量中的Al/Mg比、一級反應器尾氣溫度以及二級反應器增加的催化劑產率在統計學上不重要。從NMR數據分析得到的所有四個計算值在統計學上證明是重要的。
圖3為425個校準的數據點上預測的熔體流速與實驗室測得的熔體流速關係圖。數據點表示用上述線性回歸逼近模型預測的熔體流速，其中用工藝數據(圖3和4中菱形)回歸計算值。
對比圖3中數據點可見，回歸計算值和工藝數據的模型從總的425個數據點中產生340個數據點，這為實驗值的20％以內。圖4為實驗室熔體流速與相關模型預測的熔體流速中確認數據之間關係圖。在採集了用於模型建立的數據後，對20個月期間獲得的569個數據點進行確認。從圖4可見，用模型確認數據預測熔體流速，從569個數據點中產生199個數據點，這大於實驗值的20％。
數量上，對NMR數據和實施例1方法所做預測的均方差分別是147.6％和27.1％。雖然更複雜的模型和控制方法會有更好的表現，但我們相信實施例1的簡單方法在許多情況下都具有優勢。
雖然上述實施例闡明用本發明較好地估計聚丙烯抗衝共聚體的熔體流速，但本發明可廣泛地用於許多化學製造，例如製造各種化學品，包括對苯二甲酸、聚苯乙烯、丙烯或乙烯或4～20個碳原子的α-烯烴單體包括這些烯烴或α-烯烴中兩種或多種組合的聚合物、聚氯乙烯以及聚對苯二甲酸乙二酯或者它們的任何組合。烯烴聚合物的例子包括含至少50wt.％源於丙烯單體的物質以及少於50wt.％(如1wt.％、2wt.％、5wt.％或更多)源於第二種烯烴如乙烯單體的物質的聚合物，或者含至少50wt.％源於乙烯單體的物質以及少於50wt.％(如1wt.％、2wt.％、5wt.％或更多)源於C4、C6或C8α-烯烴的物質的聚合物。
應當指出，可以在上述發明中使用計算值的組合和/或轉換(如對計算值交叉相乘、取倒數、平方以及其它數據轉換，下面統稱轉換的計算值)作為計算值，只要按照本發明使用轉換的計算值，對回歸的計算值以及工藝變量具有更好的預測能力。
如前所述，多變量曲線擬合中的「係數」以及神經網絡分析中的″加權值″或″隱藏的結點值″與上述實施例中的計算值類似。因此，和計算值一樣，它們也可用於數學轉換以及/或者減少工藝分析儀數據的維數。當在本發明中使用係數或加權值或隱藏的結點值時，使用方式與上述實施例中使用計算值或其轉換或其組合的方式相同。正如本申請和本領域其它地方所用，計算值、係數、神經網絡加權值以及隱藏的結點值通稱為「增量」。
其它能用到本發明的具體例子包括估計熔體指數或聚丙烯密度，以及估計在共聚物質中加入α烯烴共聚用單體的量，如C4、C6和/或C8在高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和/或線性低密度聚乙烯中的含量，其中製造的物質典型包含至少50wt.％源於乙烯單體的物質。
本發明的其它應用對閱讀過這裡內容的本領域普通技術人員來說是顯而易見的。因此，本發明並不限於任何具體的製造工藝、工藝變量或分析儀類型，除了下面提出的權利要求，本發明的範疇不被另外限制。
權利要求
1.一種在化學製造工藝中使用在線分析儀獲得改進的性質估計的方法，該方法包括如下步驟對在線分析儀獲得的數據進行數學轉換，得到與性質相關的計算值；及用一個或多個工藝變量回歸計算值，獲得性質的估計值。
2.如權利要求1所述方法，其中估計值用於控制聚烯烴反應器，該反應器用於製造選自包含至少50wt％源於丙烯單體單元的聚合物和包含至少50wt％源於乙烯單體單元的聚合物的聚合材料。
3.如權利要求1所述方法，其中使用核磁共振譜儀得到自由感應衰減曲線數據，對其進行數學轉換後獲得計算值，其中用一個或多個工藝變量回歸該計算值，用於估計聚合材料的熔體流速。
4.如權利要求1所述方法，其中在線分析儀選自核磁共振、近紅外、紅外、紫外-可見光、X-射線螢光、超聲以及拉曼光譜儀。
5.如權利要求1所述方法，其中至少一部分化學製造過程是在化學反應器中進行。
6.如權利要求5所述方法，其中化學反應器選自氣相流化床反應器、氣相亞流化床反應器、攪拌釜反應器、液體槽式反應器、具有一個或多個流化區域的氣體循環反應器以及超臨界環路反應器。
7.如權利要求6所述方法，其中在線分析儀為核磁共振譜儀，通過對譜儀獲得的自由感應衰減曲線進行數學轉換得到計算值。
8.如權利要求5所述方法，其中核磁共振譜儀用於獲得進行數學轉換而得到計算值的數據，該計算值再用一個或多個工藝變量回歸而用於估計聚合材料的熔體流速。
9.如權利要求8所述方法，其中工藝使用聚烯烴反應器，聚合材料選自包含至少50wt％源於丙烯單體單元的聚合物和包含至少50wt％源於乙烯單體單元的聚合物。
10.如權利要求9所述方法，其中聚合材料為包括聚合的丙烯和乙烯單體單元的抗衝共聚物。
11.如權利要求9所述方法，其中聚合材料包括至少50wt％源於丙烯單體單元的物質以及至少2wt％源於除丙烯或含四個或更多個碳原子的α烯烴以外的烯烴單體單元的物質。
12.如權利要求9所述方法，其中聚合材料包括至少50wt％源於乙烯單體單元的物質以及至少2wt％源於除丙烯或含四個或更多個碳原子的α烯烴以外的烯烴單體單元的物質。
13.如權利要求1所述方法，其中回歸為非線性回歸。
14.如權利要求1所述方法，其中回歸為線性回歸。
15.如權利要求1所述方法，其中至少一種工藝的變量中的至少一個為反應器工藝變量，選自Al/Mg比、一級反應器催化劑產率、二級反應器增加的催化劑產率、一級反應器尾氣溫度、一級反應器中氫氣與丙烯之比、二級反應器中氫氣與丙烯之比、二級反應器中乙烯與丙烯之比以及橡膠在最終抗衝共聚物產品中的百分含量。
16.一種化學製造方法，包括以下步驟用在線分析儀採集製造工藝某點上與化學物質相關的數據；對該數據進行數學轉換得到與化學物質相關的計算值；用一個或多個工藝變量回歸計算值，得到化學物質相關的性質的估計值；及將估計的性質輸入化學製造工藝中使用的控制器中。
17.如權利要求16所述方法，進一步包括步驟響應於輸入的估計性質而改變控制器的輸出，使得相關的性質逼近期望值。
18.如權利要求17所述方法，其中控制器選自PID和模糊邏輯控制器。
19.如權利要求18所述方法，其中至少兩個或多個控制器選自PID控制器、模糊邏輯控制器以及它們的組合。
20.如權利要求16所述方法，其中工藝包括化學反應器，一個或多個工藝變量為反應器工藝變量。
21.如權利要求20所述方法，其中化學反應器選自選自氣相流化床反應器、氣相亞流化床反應器、攪拌釜反應器、液體槽式反應器、具有一個或多個流化區域的氣體循環反應器以及超臨界環路反應器。
22.如權利要求16所述方法，其中在線分析儀選自核磁共振、近紅外、紅外、紫外-可見光、X-射線螢光、超聲以及拉曼光譜儀。
23.如權利要求16所述方法，其中採集的數據包括由核磁共振譜儀得到的自由感應衰減曲線。
24.如權利要求23所述方法，其中相關的性質是熔體流速。
25.如權利要求21所述方法，其中採集的數據包括由核磁共振譜儀得到的自由感應衰減曲線以及其中相關的性質是熔體流速。
26.如權利要求20所述方法，其中工藝使用聚烯烴反應器製造聚合材料，所述的聚合材料選自包含至少50wt％源於丙烯單體單元的聚合物和包含至少50wt％源於乙烯單體單元的聚合物。
27.如權利要求20所述方法，其中在化學製造工藝中製造的化學品包括選自對苯二甲酸、聚苯乙烯、聚乙烯或聚丙烯或含4～20個碳原子的α-烯烴單體的聚合物、聚氯乙烯以及聚對苯二甲酸乙二酯或者其組合的聚合化學品。
全文摘要
本發明公開了一種提供對化學製造工藝中性質的矯正的估計方法。該法用在線分析儀上獲得的數據，經數學轉換後得到的計算值或其它增量回歸工藝變量。也公開了使用該方法的化學製造工藝。
文檔編號B01J19/00GK1708352SQ200380102241
公開日2005年12月14日 申請日期2003年10月28日 優先權日2002年10月28日
發明者拉馬斯瓦米·維迪亞納森, 威廉·D·史蒂芬斯, 戴維·R·萬哈勒 申請人:Bp北美公司