DD301246A7 - Verfahren zur Prozeßsteuerung für Ethylenpolymerisate hoher Homogenität - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Polymerisationsprozesses bei der Herstellung von Polyethylen definierter Homogenität mittels Gasphasenpolymerisation in Gegenwart bekannter Schwermetallkatalysatoren und Wasserstoff als Kettenregler bei kontinuierlicher Prozeßregelung in Polymerisationsreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerisationsprozeß durch die Prozeßparameter: Reaktoreingangstemperatur, Reaktorregeltemperatur, Temperatur an der Verteilerplatte des Reaktors, Katalysatorförderrate, Bettstand im Reaktor, Wasserstoffkonzentration im Reaktionsgemisch und der Konzentration der eingesetzten Comonomeren bei allmählicher Veränderung eines oder mehrerer Prozeßparameter nur dann gesteuert wird, wenn die stochastische Schwankungsbreite dieser Prozeßparameter einen Sicherheitswert a ind i überschreitet, dabei gilt (Formal) und die Unschärfemächtigkeit N aller Prozeßparameter einen Normwert von 0,45 n übersteigt, dabei gilt (Formel) wobei der Steuereingriff in differentiell kleinen Schritten so erfolgt, daß der Quotient (Formel) 0,01/h beträgt und die aus der Polymerprozeßführung resultierenden Änderungen der Prozeßparameter (Formel) gegen 0 gehen, wobei prinzipiell davon auszugehen ist, daß auch außerhalb der in Tabelle 1 aufgeführten Parameter weitere Intervalle einer regelfreien Fahrweise existieren können, was aber die Aussagen über regelfreie Fahrperioden nach obigen Beziehungen nicht in Frage stellt.
Description
-2- 301 24C
Es Ist bekannt) den Polymerisationsprozeß zur Herstellung von Polyethylen nach unterschiedlichen physikalischen Kennwerten zu steuern (DDR-Standard 1975 TGL 29979/67 bis 69, DDR-Standard 1980 TGL 26244). Die entsprechenden Größen werden sowohl als „online'-Prozeßparameter als auch aus Handanalysen gewonnen (SCHRÖDER, E., MÜLLER, G., ARNDT, K.-F.: Leitfaden derPolymercharakterisierung.Akademle-Verlag Berlin 1982, S. 193 und SCHRÖDER, E.; FRANZ1J.; HAGEN, E.: Ausgewählte Methoden der Plastanalytik/Akademie-Verlag Berlin 1976;S. 78). Bei Abweichung der aktuellen Parameter von ihren vorgegebenen Normwerten erfolgt nach dominant manueller Emscheidungsfindung ein Eingriff in den Polymerisationsprozeß, indem einige Prozeßparameter gezielt verändert werden
Nachteile an dieser Verfahrensweise sind:
- der Probenahmefehler bei der Handanalyse durch Entmischungsvorgänge bei statistisch verteilten Produkten,
- die mangelnde Präzision der Laboranalysen, wie z. B. der Dichtebestimmung, der Siebanalyse und des Fließindex,
- vor allem aber die generell nicht zeitrelevante Steuerung bei Verwendung von Labordaten und
- die „harte" manuelle Beurteilung der Einzelparameter z.B. in Form einer sogenannten Strichfahrweise, die die normal stochastische Schwankung des Prozesses ignoriert.
- Übersteuerungen des Prozesses durch Nichtbeachten von Ausreißerfehlern der Laboranalytik bzw. durch Probenahmefehlern und nicht zeitrelevanter Regelung,
- Steuerung auf der Basis unpräziser Laborwerte in eigentlich nicht zu steuernden Fahrperioden (Meßfehlersteuerung).
- Steuerung bei ebenfalls nicht notwendigerweise steuerbaren stochastischen Abweichungen von Einzelwerten (sogenannten Strichfahrweisen).
Im Ergebnis der Übersteuerung treten Polymerisate breiter Verteilung auf, die sich auf automatisierten Verarbeitungsstraßen schlechter verarbeiten lassen als Polymerisate enger Eigenschaftsverteilungen. Es können sich ferner Polymerisate mit Eigenschaften ergeben, die nicht mehr im Lioferintervall liegen, also Produktionsverluste. Es entstehen Polymerisate mit Inhomogenitäten, den sogenannten Stippen, deren Weiterverarbeitung nur durch unökonomische Zusatzoperationen wie der Siebung oder erhöhtem Energieeintrag beim Extrudierprozeß in eine für den Kunden gewünschte Form gebracht wurden können. Fortlaufende Eingriffe in den Prozeß führen zu zusätzlichen technischen Inhomogenitäten und damit verbunden zu einer erhöhten Beanspruchung der Bedienmannschaft.
Es ist das Ziel der Erfindung, den Polymerisationsprozeß bei gleicher Sicherheit mit geringerem Aufwand an Laboranalytik zu steuern und gleichzeitig mehr Produkte höherer Homogenität zu erzeugen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Prozeßsteuerung für die Polyethylenherstellung zu entwickeln, das eine zeitrelevante Steuerung der stationären Polymerisation in der Gasphase ermöglicht und Polymerisate hoher Homogenität erzeugt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur Steuerung des Polymerisationsprozesses eingesetzt wird, was dadurch gekennzeichnet ist, daß der Polymerisationsprozeß durch die Prozeßparameter: Reaktoreingangstemperatur, Reaktorregeltemperatur, Temperatur an der Verteilerplatte des Reaktors, Katalysatorförderrate, Bettstand im Reaktor, Wasserstoffkonzentration im Reaktionsgemisch und der Konzentration der eingesetzten Comonomeren bei allmählicher Veränderung eines oder mehrerer Prozeßparameter nur dann gesteuert wird, wenn die stochastische Schwankungsbreite dieser Prozeßparameter einen Sicherheitswert ai überschreitet, dabei gilt
I In - i, I = Δ, < a„ · ' M)
in Normbereich des Parameters!
ii Wert des Parameters! zur Zeit t
Δι Abweichung des Meßwertes i vom Optimum zur Zeit t
ai Sicherheitsintervall für die Größe i,
und die Unschärfemächtigkeit N aller Prozeßparameter einen Normwert von 0,45n übersteigt, dabei gilt
'n
N= Σ f(jt), (2)
ι = 1
η Gesamtzahl der Meßparameter (Merkmale),
f(ii) Wert der Unschärfefunktion des Merkmals i für den aktuellen Meßwert it (zur Zeit t, mit Ii1) = 1 für i„)
wobei der Steuereingriff in differentiell kleinen Schritten so erfolgt, daß der Quotient
—L_ (3)
i-Δ, 0,01/h beträgt,
dabei gilt
i Absolutparameter
Δ, Regelzeit,
und die aus der Polymerprozeßführung resultierenden Änderungen der Prozeßparameter
ΣΔ| -!»min
gegen 0 gehen, wobei prinzipiell davon auszugehen ist, daß auch außerhalb der in Tabelle 1 ausgeführten Parameter weitere Intervalle einer regelfreien Fahrweise existieren können, was aber die Aussage über regelfreie Fahrperioden nach obigen Beziehungen nicht in Frage stellt.
Ein weiterer Vorteil obengenannter Steuerung besteht darin, daß in Fahrperioden, die allein durch stochastische Schwankungen geprägt sind, keine Handanalysen benötigt werden, da die Laborworte zur Produktcharakterisierung aus technischen Parametern ähnlicher Fahrperioden prognistizierbar sind.
Aus Fahrperioden vorangegangener Polymerisationen werden für 8 ausgewählte nicht miteinand?r korrelierte Parameter für 386 Komplexe der S 9- und 948 Komplexe für die S 2-Fahrweise (Tab. 1, Zeile 2 und 3 sowie Zeile 4 und 5) morphologische Unschärfefunktionen ermittelt (Bild 1). Sie bilden den Prozeß einer guten Fahrweise mit homogenen Produkten ab. Das Maximum der Unschärfefunkti t\ stellt den optimalen Fahrbereich eines jeden Parameter i dar; auf V2 i„ ergibt sich über die Unschärfefunktion der Bereich ungeregelter Fahrweise gemäß Gl. (1). Außerhalb dieser Bereiche, im Bild 1 mit-><gekennzeichnet, erfolgt dann eine Zwangsregelung, wenn Gl. (2) nicht erfüllt ist. Prinzipiell ist davon auszugehen, daß auch außerhalb der in Tabelle 1 aufgeführten Parameter für eine ruhige Fahrweise weitere ähnlich brauchbare Intervalle existieren könnten. Zum Beispiel müßte für eine höhere Produktionsrate Merkmal 2,4 und 8 höhere Werte besitzen, wobei aber die anderen Werte gleich bleiben. Die morphologische Unschärfefunktion dieser Merkmale verschiebt sich dann um einen konstanten Betrag zu höherer, Werten, bleiben aber in ihrer Aussage identisch.
Wie das Ausführungsbeispiel in Tabelle 2 zeigt, besitzen Chargen stochastisch schwankender Polymerisate hohe Unschärfemächtigkeiten (Zeile 1 und 2). Umgekehrt weisen sehr kleine Mächtigkeitswerte auf eine instabile Fahrweise der Polymerisation hin.
Ausführungsbeispiel Tabelle 3 zeigt, daß bei ungestörter Fahrweise Proben hoher Ähnlichkeit in den technischen Parametern diese auch in den Laborwerten zwangsläufig übereinstimmen müssen (Zeile 2). Der Prognosefehler Zeile 3 liegt etwa in der Größenordnung der Präzision der Laborwerte Zeile 4 und korrespondiert mit dem Lieferintervall Zeile 5.
| Type | Parameter | technische Parameter i | Verteiler | Mengendosierung | H2 | C3/C4 | wirklicher | Katalysator |
| gemäß | Temperaturen°C | platte | C2H4 | Nm3/h | %" | Bettstand | förderrate | |
| Ql-Il) | Reaktor- Reaktor | 97,9 | NmVh | 3,23 | 14,34 | m | kg/h | |
| regelung eingang | 2736 | 9,9 | 0,27 | |||||
| ι 2) n | 102 65,9 | |||||||
| S9 | ±0,5 | ±0,4 | ±0,7 | |||||
| (386 Meß | 271 | ±0,2 | -tO,18 | |||||
| daten) | 8| | ± 0,1 ± 4,4 | ||||||
(948 Meßdaten)
94,4 97,4
±0,6
51,9 93,9 2825 1,53 0,26
±3,7 ±2,1 ±203 ±0,77 ±0,05 ±0,12
0,53 0,98
±0,13
" bezogen auf % Kreisgas. 21 Symbolerläuterung im Text.
Charge
Datum
8.7.88
7,22
Homogenitätstest (s)"
9.7.88
5,88
außerhalb des Maximums, aber ungeregelt
" β -♦ 0 homogenes Produkt, S -» 100 stark inhomogenes Produkt.
| 61 | 10.7.88 | 0,53 | EndederTypenfahrt (Überfahrtprodukt) | »100 |
| 38 | > 30.4.88 | 2,86 | inhomogenes Produkt | »100 |
| Charge | Abweichung | Ij | Laborwerte Xi | P | Bemerkung |
| 46 50 | 0,47 0.5 | 23,4 24,3 | 0,948 0,950 | Labormeßwerte | |
| Xi | 0,03 | 0,9 | 0,002 | Prognosefehler | |
| 3 O1 | 0,054 | 0,45 | 0,003 | Präzision des Laborverfahrens | |
| I T0 - T11 I | 0,2 | β | 0,002 | vereinbartes Lieferintervall |
Bild 1. Verteilung von 948 Objekten der S 2-Fahrweise beim Merkmal „wirklicher Bettstand" -»«- Bereich ohne Regelung
1.O *
H X
0.5 4<<Mt
X ΧΧΛ K
χ < κ κ ^x
X XxXX X K XKXKK
KK X* HX H K
VX-Kn χ\k\xXX1VXXkX k **> I
1,
Claims (1)
- Verfahren zur Steuerung des Polymerisationsprozesses bei der Herstellung von Polyethylen definierter Homogenität mittels Gasphasenpolymerisation in Gegenwart bekannter Schwermetallkatalysatoren und unter Verwendung von Propen oder Buten bzw. deren Gemische und Wasserstoff als Kettenregler bei kontinuierlicher Prozeßregelung in Polymerisationsreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerisationsprozeß durch die Prozeßparameter: Reaktoreingangstemperatur, Reaktorregeltemperatur, Temperaturen der Verteilerplatte des Reaktors, Katalysatorförderrate, Bettstand im Reaktor, Wasserstoffkonzentration im Reaktionsgemisch und der Konzentration der eingesetzten Comonomeren bei allmählicher Veränderung eines oder mehrerer Prozeßparameter nur dann gesteuert wird, wenn die stochastische Schwankungsbreite dieser Prozeßparameter einen Sicherheitswert a, überschreitet, dabei giltI in - i, I = Δι < ai#in Normbereich des Parameters!it Wert des Parameters! zur Zeit tΔι Abweichung des Meßwertes i vom Optimum zurZeitt8j Sicherheitsintervall für die Größe i,und die Unschärfemächtigkeit N aller Prozeßparameter einen Normwert von 0,45η übersteigt, dabei giltη Gesamtzahl der Meßparameter (Merkmale),
f (it) Wert der Unschärfefunktion des Merkmals ifürden aktuellen Meßwertit(zurZeitt, mit (it) = 1fürin),wobei der Steuereingriff in differentiell kleinen Schritten so erfolgt, daß der Quotienti
i-Δ,0,01/h beträgt,
daoei gilti Absolutparameter
At Regelzeit,und die aus der Polymerprozeßführung resultierenden Änderungen der Prozeßparametergegen 0 gehen.AnwendungsgebietDie Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Polymerisationsprozesses bei der Herstellung von Polyethylen definierter Homogenität mittels Gasphasenpolymerisation in Gegenwart bekannter Schwermetallkatalysatoren und unter Verwendung von Propen oder Buten bzw, deren Gemische und Wasserstoff als Kettenregler bei kontinuierlicher Prozeßregelung in Polymerisationsreaktoren mittels Unschärfefunktionen.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD32984889A DD301246A7 (de) | 1989-06-22 | 1989-06-22 | Verfahren zur Prozeßsteuerung für Ethylenpolymerisate hoher Homogenität |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DD32984889A DD301246A7 (de) | 1989-06-22 | 1989-06-22 | Verfahren zur Prozeßsteuerung für Ethylenpolymerisate hoher Homogenität |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD301246A7 true DD301246A7 (de) | 1992-11-05 |
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ID=5610109
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD301246A7 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT403922B (de) * | 1992-12-10 | 1998-06-25 | Buna Ag | Verfahren zur herstellung von polyethylen hoher dichte |
| AT403921B (de) * | 1992-12-10 | 1998-06-25 | Buna Ag | Verfahren zur herstellung von polyethylen hoher dichte |
-
1989
- 1989-06-22 DD DD32984889A patent/DD301246A7/de unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT403922B (de) * | 1992-12-10 | 1998-06-25 | Buna Ag | Verfahren zur herstellung von polyethylen hoher dichte |
| AT403921B (de) * | 1992-12-10 | 1998-06-25 | Buna Ag | Verfahren zur herstellung von polyethylen hoher dichte |
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