多添加劑輸送系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于將例如催化劑、助催化劑、凈化劑的添加劑和/或其它反應劑或產品改性劑輸送至諸如反應容器的反應或混合部位的設備和方法，提供多添加劑輸送以及添加劑選擇、流動和流動速率的定制以及若需要混合添加劑的能力，且無生產線中斷。本發(fā)明包括至少兩個添加劑源和優(yōu)選自動化的過程控制裝置，該至少兩個添加劑源利用導管可拆卸地連接至反應或混合部位，該過程控制裝置能夠啟動、終止和確定來自添加劑源的流動的速率。
【專利說明】多添加劑輸送系統(tǒng)
[0001]相關申請的引用
[0002]本申請要求享有2012年5月10日提交的美國臨時專利申請N0.61/645，415的權.、
Mo

【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及用于將添加劑輸送至反應材料的方法和裝置。更具體地，本發(fā)明涉及用于使得其中能夠以迅速、容易且以定制化的形式換用和/或組合反應改性添加劑的操作成為可能的方法和裝置。

【背景技術】
[0004]在如今的許多商業(yè)化生產設備中，添加劑進給系統(tǒng)永久地硬管連接至諸如反應容器的混合和/或反應部位。這使得選定的添加劑或添加劑的混合物在操作周期內期望的時間被供給至該部位以最終產生期望的產品。在非限制性例子中，這樣的產品以可以包括諸如聚乙烯、聚亞氨酯、和聚丙烯的聚合產品；非聚合產品等。在這些和在類似應用中，諸如例如催化劑、助催化劑、清除劑、其它反應添加劑或產品改性劑或其組合的單種添加劑通常被卸載到存儲罐中，按批量組合到更小的“日用”或“運行”槽，然后對各運行槽中的材料進行計量并且將其供給至計量泵，然后將材料從計量泵與反應材料一起引入到反應器或添加到后反應器部位用于產品改性。
[0005]很遺憾，上文描述的布置具有某些缺點。一個缺點是，當添加劑已經耗盡時，為了補充運行槽，通常必須停止生產。
[0006]另一個缺點是，為了生產不同的產品，切換到不同的添加劑是較難的。還有，就是因為整個生產作業(yè)必須首先關斷，所以必須以某種方式沖洗輸入管線以防止交叉污染，并且因此必須重新開始生產(有或沒有不同的反應材料)。在某些情況下，可能需要浪費大量的添加劑槽，其中僅小量需要用于生產運行。可替代地，可能需要整個新生產管線，這是非常昂貴的。
[0007]第三個缺點是，定制化或進行實驗以定制各種添加劑也是困難的或不可能的。這包括關于其類型、類型組合、和/或其濃度的定制。具體地，難以在“不停歇”(即，在操作期間)中定制這些，意味著不能總體上關斷生產線以及安裝一些類型的臨時管件。
[0008]鑒于以上情況，會期望能夠減小或排除上文所提及的一些或全部缺點。


【發(fā)明內容】

[0009]在一個方面中，本發(fā)明提供了一種用于將添加劑輸送至反應或混合部位的設備，該設備包括:(a)至少一個反應或混合部位，在其中具有進入裝置，所述進入裝置經至少一個導管可拆卸地連接至(b) ；(b)至少一個添加劑源，所述至少一種添加劑流包括至少一種添加劑，所述至少一個添加劑源直接或間接連接至(C)并且受到(C)的控制，(C)過程控制裝置，所述過程控制裝置能夠控制所述至少一種添加劑從所述至少一個添加劑源到所述進入裝置的流動，其中，所述控制流動包括所述至少一種添加劑的流動的啟動、停止、和速率。
[0010]在一個實施例中，該設備進一步包括:(d)至少第二添加劑源，所述至少第二添加劑源包括至少第二添加劑，所述至少第二添加劑源經至少一個導管可拆卸地連接至所述進入裝置，規(guī)定所述至少一個添加劑源和所述至少第二添加劑源不同時可拆卸地連接至所述進入裝置；所述至少第二添加劑源直接或間接連接至所述過程控制裝置并且受到所述過程控制裝置的控制，同時可拆卸地連接至所述進入裝置，并且進一步規(guī)定所述至少一種添加劑和所述至少第二添加劑是相同或不同的。
[0011]在另一個方面中，本發(fā)明提供了一種用于將添加劑輸送至反應或混合部位的方法，所述方法包括:在使得所述至少一種添加劑在預先選定的時間、持續(xù)預先選定的持續(xù)時間、且在預定選定的速率下被輸送的條件下，促使至少一種添加劑經至少一個導管流動到反應或混合部位并且經過進入裝置到反應或混合部位，其中，所述進入裝置經所述至少一個導管可拆卸地連接至所述反應或混合部位，并且其中，所述至少一種添加劑流自至少一個添加劑源，所述至少一個添加劑源也直接或間接連接至過程控制裝置并且受到所述過程控制裝置的控制，所述過程控制裝置促使并且控制所述至少一種添加劑從所述至少一個添加劑源經所述至少一個導管流向所述進入裝置并流向所述反應或混合部位，其中，控制流動包括流動的啟動、停止和速率。
[0012]在一個實施例中，該方法進一步包括:促進至少第二添加劑經所述至少一個導管并且通過所述進入裝置流入到反應或混合部位，其中，所述至少第二添加劑流自至少第二添加劑源，所述至少第二添加劑源也直接或間接連接至過程控制裝置并且受到所述過程控制裝置的控制，所述過程控制裝置促使并且控制所述至少第二添加劑從至少第二添加劑源的流動，所述至少第二添加劑源經至少一個導管可拆卸地連接至所述進入裝置，規(guī)定所述至少一個添加劑源和所述至少第二添加劑源不同時可拆卸地連接至所述進入裝置；所述至少第二添加劑源直接或間接連接至所述過程控制裝置并且受到所述過程控制裝置的控制，同時可拆卸地連接至所述進入裝置，并且進一步的條件是所述至少一種添加劑和所述至少第二添加劑是相同或不同的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明設備的一個實施例的示意圖，示出用于從至少兩個添加劑源或其組合引入至少一種添加劑到反應部位的多個輸送裝置。

【具體實施方式】
[0014]一般而言，本發(fā)明為多添加劑輸送系統(tǒng)，提供比先前硬管連接系統(tǒng)重要的優(yōu)點，所述先前硬管連接系統(tǒng)設計成使得能夠將單種添加劑(例如，催化劑、助催化劑、清除劑、或其它反應添加劑或產品改性添加劑)輸送到反應或混合部位。在非限制性實施例中，這樣的反應或混合部位可以是聚合作用或其它類型的容器。具體地，本發(fā)明使得能夠將一種或多添加劑直接簡單地輸送到容器，無需中間延長時間的添加劑存儲和/或混合槽。期望這種輸送的自動的以使得能夠同時控制可能的幾個組分(例如，催化劑、助催化劑、清除劑)的流動速率，使得能夠實現從一種添加劑或添加劑家族到另一種添加劑或添加劑家族的更快且更有效的轉變。因為還使用相同的自動化裝置來控制線路沖洗的能力，因此還可以固有地使得這樣的轉變更安全。此外，可以向系統(tǒng)容易地添加稀釋劑(溶劑)以改善一種或多添加劑的溶解以及改善流控制；添加劑類型可以是“不停歇擺動”(沒有關斷操作)；并且空的添加劑容器同樣地在無關斷的情況下被補充。在下文中將進一步描述這些優(yōu)點及其成就的裝置和方法。
[0015]本發(fā)明為包括許多潛在實施例的設備與基本上基于得以利用本發(fā)明設備的能力的方法的組合。因此，相對于術語而言，定義將應用于兩個發(fā)明方面。
[0016]兩個發(fā)明方面的第一公共術語為“催化劑”。如本文中所使用的“催化劑”是指為了進行給定的反應(例如，聚合反應或其它類型的反應，除單聚體或共聚用單體之外)所需的任意化學物類。因此，催化劑可以包括傳統(tǒng)催化劑以及轉換添加劑，例如，鏈轉移劑。非限制性例子可以包括茂金屬，諸如傳統(tǒng)Ziegler-Natta型催化劑的其它聚合作用催化劑、限制幾何構型和其它過渡金屬復合物及其組合等。
[0017]如本文中所使用的“助催化劑”是指能夠激活與其一起使用的催化劑但是不單獨提供充分的催化活性以在特定應用中希望單獨使用的任意化學物類。非限制性例子可以包括鋁氧烷，也被稱為烷基鋁氧烷；硼基化合物，諸如三全氟芳基和多鹵化雜硼烷；和電離助催化劑，其包含與電離化合物的陰離子相關聯但不與電離化合物的陰離子配位或僅松散配位的活性質子或其它陽離子。參見例如歐洲公開文獻EP-A-570982、EP-A-520732、EP-A-495375、EP-A-500944、EP-A-277003 和 EP-A-277004 以及美國專利:5，153，157、5，198，401,5, 066，741,5, 206，197,5, 241，025,5, 384，299 和 5，502，124。在非限制實施例中還包括助催化劑，該助催化劑包括非配位陰離子，一般被稱為擴張陰離子，諸如在美國專利6，395，671中進一步公開的。其中包括咪唑陰離子、取代的咪唑陰離子、咪唑啉陰離子、取代的咪唑啉陰離子、苯并咪唑陰離子、或取代的苯并咪唑化物陰離子。上述物質的組合等也被理解為在術語“助催化劑”內。
[0018]本文中所使用的“凈化劑”是指添加到反應或混合物以清除被視為雜質或污染物的物類或使所述物類失活的任意化學物類。非限制性例子可以包括:路易斯酸，如三烷基鋁化合物，二燒基鋅化合物，以及二燒基燒醇招(dialkylaluminumalkoxides);路易斯堿,諸如有機醚、聚醚、胺、和聚胺化合物；羥基羧酸金屬鹽及其組合等。
[0019]本文中所使用的“添加劑”籠統(tǒng)地指催化劑、助催化劑、和/或凈化劑以及可能被包括在反應中以改變反應或被添加到反應產物中以便改變產品再加工形式的任意其它成分。術語可以是單數或復數，取決于其在上下文中的使用。非限制性例子可以包括:鏈穿梭齊U，如二乙基鋅；脂肪酸的金屬鹽，如鋁和鈣硬脂酸鹽；抗靜電劑，如脂肪胺；增塑劑；填料；顏料、染料和著色劑；阻燃劑；加工助劑、熱增強材料；紫外光穩(wěn)定劑；關于其他性質的穩(wěn)定劑及其組合等。
[0020]本文中所使用的“反應或混合部位”是指產品反應化學作用開始的位置，即，起始反應物材料在反應部位處首先相互相接觸的位置，或第一反應的產品經歷任意形成后改性的位置，無論在單個生產線中涉及的總改性以及潛在總反應或混合部位的數量如何。因此，該術語意圖避免化學反應與物理相互作用之間的區(qū)別，并且因此一般是指添加劑影響改性使得在給定的生產線中出自于該部位的物質不同于進入該部位的物質的任意位置。這樣的位置常常為一些類型的反應容器，但是可替代地可以是攪拌槽反應器、混合頭、反應注射器裝置、噴涂裝置、混合槽等。該(這些)添加劑經“進入裝置”進入反應或混合部位。這樣的進入裝置簡單地為任意開口，通過該開口可以將添加劑(通常但不一定在載體溶劑中)引入到反應或混合部位中。
[0021]下一個公共術語為“添加劑源”。在非限制性且可互換實施例中，這樣的源可以按照期望被構造為濾罐、缸、ISO容器、或其它適合于被預填充或預裝載添加劑的有或無載體溶劑的容器，并且按照期望可以以確保對添加劑和周圍環(huán)境都進行適當保護的方式封閉。因為“至少兩個添加劑源”進一步“經導管可拆卸地連接”到反應或混合部位的進入裝置，所以期望的是，在沿著生產線的在每種添加劑源和進入裝置之間的那部分或其任一端到給定的反應或混合部位的某些點處(例如，流動管線，包括任意中間閥、存儲槽、過程控制輸入位置、泵、儀表、其組合等)，存在這樣的拆卸裝置。說到“可拆卸地連接”，其意思是，添加劑源與進入裝置之間的流動能夠被隔斷，并且添加劑源能夠被從作為一個過程的反應活動有效地移除。期望的是，這種隔斷能力還應包括一種裝置維持內部大氣，與添加劑相接觸，使得在連接或從添加劑管線和諸如添加劑日用槽的任意存儲裝置(若適用)拆卸過程期間，添加劑的質量/特性不會不合期望地受損。因此，在某些實施例中，這樣的可拆卸連接可按照期望包括一些類型的閥，使得流動能夠在添加劑源的實際分離之前或與添加劑源的實際分離同時關斷，使用或不使用在添加劑源與進入裝置之間的全部或任意部分的導管。牢固地附接或再附接添加劑源的一些裝置，例如，優(yōu)選地對于手動操作簡單且方便的一些類型的鎖定機構，也是期望的。本領域技術人員將能夠容易地想象這樣的機構的適當的實施例，但是僅為了說明目的，可從Parker Corporat1n獲得商標名SNAP-TITE71系列的可拆卸連接器；可從Hindustan Engineers獲得快速釋放聯結器；并且其中可從DunhamRubber&Belting Corporat1n獲得許多種類的凸輪和凹槽型聯結器可以被視為有用的。
[0022]本發(fā)明的重要特征在于，至少兩個添加劑源也直接或間接地連接至“過程控制裝置”。說到“過程控制裝置”，其意思是(沒有限制)，預先選擇或以其它方式控制至少兩個添加劑源的流動的停止和開始以及還有流動速率的任意類型的自動化裝置。如本文中所使用的，術語“自動化”總體上指的是涉及為了減少在生產過程中對人的工作的需要而使用控制系統(tǒng)和信息技術。本文中所使用的這樣的自動化可以是簡單手動控制的電信號(構成直接控制)，或在優(yōu)選實施例中經計算機化的可編程指令，這些指令操作或協調諸如閥、壓力調節(jié)器、泵等的任意必需的流動控制裝置(在優(yōu)選實施例中包括接收來自流動控制裝置的輸入)(構成間接控制)。在特別優(yōu)選的實施例中，過程控制裝置還可以包括從每個添加劑源接收關于所使用的和/或其中剩余的添加劑的量的信息的能力，以便使得當添加劑耗盡或幾乎耗盡時人工操作者能夠實現添加劑補充操作，或自動地停止從那個添加劑源流出和/或在那時自動切換到另一個或多個添加劑源。
[0023]這種創(chuàng)造性的設備具有為生產線提供高度期望的靈活性水平的能力，涉及到哪種添加劑切換、組合物及其變化、濃度變化等是所期望的，以便能夠實現快速且方便的產品改變、添加劑試驗或同時實現快速且方便的產品改變和添加劑試驗。這些內容可以由此完成，而沒有不期望且昂貴的關斷時間、困難或不安全的過渡或甚至在一些情況下用于額外生產線的大量資本支出。
[0024]總體而言，本發(fā)明方法的操作可以被描述為這樣的一種操作:在流動開始之后，選定的添加劑從其容器通過導管(例如，金屬管)按照期望流入到反應部位(例如，容器)，在某一位置通過拆卸裝置和使流動停止或減慢(即，控制)的裝置。這兩個裝置(即，拆卸裝置和物理流動阻抗裝置)可以一起被構造(例如，與可拆卸鎖相連接的閥)，或可以是完全獨立的。如果獨立，則高度期望的是，當移除添加劑源以便用新的添加劑源補充或以便替換不同的添加劑類型時，使流動完全停止的裝置被包括在拆卸裝置的兩側上，以防止添加劑材料或反應或混合部位材料溢出。
[0025]本文所包括的例子和圖1僅僅是為了更好地示出本發(fā)明的某些非限制性實施例，而不表示任何對本發(fā)明范圍的限制。本領域技術人員可以容易地想到落入本文所附權利要求的范圍內的其它實施例。
[0026]例子
[0027]該例子是指圖1。圖1為本發(fā)明的一個實施例的示意圖，示出一次僅輸送一種添加劑至反應部位但是在諸如例如一個源耗盡的條件下能夠在兩個或更多個添加劑源之間方便切換的系統(tǒng)。然而，如上文已經描述的，任何數量的這種系統(tǒng)可以送料進入單個給定的反應器中。
[0028]整個添加劑輸送系統(tǒng)被指定為附圖標記3。在該系統(tǒng)中，溶劑4經溶劑源管線5輸送至溶劑槽8，這個過程受到過程控制器控制。然后，該溶劑4送入溶劑管線11(該溶劑4也可能給送至如溶劑添加劑管線11上的箭頭所建議的其它添加劑系統(tǒng))中并且從溶劑管線11送入添加劑管線14中。
[0029]基本上與溶劑移動到添加劑管線14且經過添加劑管線14的同時，已經被預裝載到(便攜式)添加劑供應缸17的期望的添加劑15經來自過程控制器10的適當的信號經過連接添加劑供應缸17和添加劑管線20的第一直通聯結器18移動到添加劑管線20中。在聯結器18的每一側上是閥19，這些閥控制到添加劑管線20中的流動的開始、關斷和/或速率。連接至溶劑添加劑管線20的還有添加劑高度指示器21 (其可以可替代地位于添加劑供應缸17中或與添加劑供應缸17適當地直接或更密切相關聯)，該添加劑高度指示器21傳輸關于添加劑供應缸17中剩余的添加劑的量的信息，以便確保通過過程控制器10對流動的適當關斷和/或對添加劑供應缸17的及時更換。然后，添加劑15進入添加劑日用槽23，在該添加劑日用槽23中，添加劑15可以被存儲持續(xù)不確定的時間段，并且從該添加劑曰用槽23移動至添加劑輸入管線26。添加劑輸入管線26與溶劑管線14鄰接，使得添加劑15能夠增溶在溶劑4中。例如閥的控制速率裝置27定位在添加劑輸入管線26上以確定對將添加劑添加到溶劑的適當控制以及因此確保適當的濃度。根據需要，這樣的控制速率裝置27通過定義進一步控制流的開始和終止。再一次，過程控制器10施加適當的信號以實現液體的適當運動，這可以像期望那樣利用適當的泵送裝置(未示出)。
[0030]然后，添加劑/溶劑組合物沿著溶劑管線14繼續(xù)流到注射泵29，并且從注射泵29流到反應器輸入管線32，最后移動到反應部位本身(未示出)。(在替代實施例中，這可以是混合部位。)
[0031]附圖標記35、38、和41指示相當于由添加劑輸入管線26表示的正好三個潛在連接位置，用于使其它添加劑進入溶劑管線14。理論上，這樣的附加添加劑的數量不受限制。應當理解的是，至少第二添加劑供應缸(未示出)為多添加劑輸送系統(tǒng)3的一部分，并且當例如第一添加劑供應缸17已經被排空時，至少第二添加劑供應缸可以例如在聯結器18處被聯結，或在另一個實施例中，至少第二添加劑供應缸可以在位置35、38或41中的至少一個處被聯結，第二添加劑輸送鏈復制由17、18、19、20、21、23、和26共同表示的輸送鏈。這樣的第二添加劑輸送鏈可以具有其自身的過程控制裝置，或也可以與過程控制裝置10相連接。在這樣的另一個實施例中，第二添加劑輸送鏈可以被用來將相同或不同的添加劑經該復制的添加劑輸送鏈引入到反應器。在本文中還構想了混合添加劑輸送鏈，諸如其中多個添加劑供應缸17連接至單個添加劑日用槽23，或相反地，單個添加劑供應缸17連接至多個添加劑日用槽23。對這種靈活性的期望對于本領域的技術人員而言會是明顯的。
[0032]該圖包括表示過程控制裝置10可以有效地施加流動控制的潛在控制點的虛線。這些包括但實際上并不一定限制于:虛線45，其可以接收關于進出添加劑供應缸17中的添加劑15的流動的輸入和/或控制進出添加劑供應缸17中添加劑15的流動；虛線46，其可以接收關于添加劑管線20中的流動的輸入和/或控制所述流動；虛線51，其可以接收關于添加劑日用槽23中的流動的輸入和/或控制所述流動；虛線54，其可以接收關于添加劑輸入管線26中的流動的輸入和/或控制所述流動；虛線57，其可以接收關于溶劑槽8中的流動的輸入和/或控制所述流動；虛線60，其可以接收關于添加劑管線14中的流動的輸入和/或控制所述流動；虛線63，其可以接收關于添加劑輸入管線26與添加劑管線14之間的流動的輸入和/或控制所述流動；和虛線66，其可以接收關于近似在注射泵29處即在添加劑管線14與反應器輸入管線32之間的流動的輸入和/或控制所述流動。
【權利要求】
1.一種用于將添加劑輸送至反應或混合部位的設備，包括: (a)至少一個反應或混合部位，在其中具有進入裝置， 所述進入裝置經至少一個導管可拆卸地連接至(b)； (b)至少一個添加劑源， 所述至少一個添加劑源包括至少一種添加劑， 所述至少一個添加劑源直接或間接地連接至(C)，并且受到(C)的控制； (C)過程控制裝置， 所述過程控制裝置能夠控制所述至少一種添加劑從所述至少一個添加劑源到所述進入裝置的流動， 其中，控制流動包括所述至少一種添加劑的流動的啟動、停止和速率。
2.根據權利要求1所述的設備，進一步包括: (d)至少第二添加劑源， 所述至少第二添加劑源包括至少第二添加劑， 所述至少第二添加劑源經至少一個導管可拆卸地連接至所述進入裝置， 規(guī)定所述至少一個添加劑源和所述至少第二添加劑源不同時可拆卸地連接至所述進入裝置； 所述至少第二添加劑源直接或間接連接至所述過程控制裝置并且受到所述過程控制裝置的控制，同時可拆卸地連接至所述進入裝置，并且 進一步規(guī)定所述至少一種添加劑和所述至少第二添加劑相同或不同。
3.根據權利要求1所述的設備，其中，所述至少兩個添加劑源選自由濾罐、ISO容器、缸及其組合組成的組。
4.根據權利要求1至3中的任一項所述的設備，其中，所述過程控制裝置包括自動化裝置，所述自動化裝置將電信號發(fā)送至選自由泵、閥、儀表、導管及其組合組成的組的至少一個裝置或從所述至少一個裝置接收電信號。
5.一種用于將添加劑輸送至反應或混合部位的方法，所述方法包括: 在使得所述至少一種添加劑在預先選定的時間、持續(xù)預先選定的持續(xù)時間、且在預定選定的速率下被輸送的條件下， 促使至少一種添加劑經至少一個導管流動到反應或混合部位并且經過進入裝置到反應或混合部位， 其中，所述進入裝置經所述至少一個導管可拆卸地連接至所述反應或混合部位， 并且其中，所述至少一種添加劑流自至少一個添加劑源，所述至少一個添加劑源也直接或間接連接至過程控制裝置并且受到所述過程控制裝置的控制， 所述過程控制裝置促使并且控制所述至少一種添加劑從所述至少一個添加劑源經所述至少一個導管流向所述進入裝置且流向所述反應或混合部位， 其中，控制流動包括流動的啟動、停止和速率。
6.根據權利要5所述的方法，其中所述方法進一步包括:促使至少第二添加劑經所述至少一個導管流入到反應或混合部位并且經過進入裝置，其中，所述至少第二添加劑流自至少第二添加劑源，所述至少第二添加劑源也直接或間接連接至所述過程控制裝置并且受到所述過程控制裝置的控制，所述過程控制裝置促使并且控制所述至少第二添加劑從所述至少第二添加劑源的流動， 所述至少第二添加劑源經至少一個導管可拆卸地連接至所述進入裝置， 規(guī)定所述至少一個添加劑源和所述至少第二添加劑源不同時可拆卸地連接至所述進入裝置； 所述至少第二添加劑源直接或間接連接至所述過程控制裝置并且受到所述過程控制裝置的控制，同時可拆卸地連接至所述進入裝置，并且 進一步規(guī)定所述至少一種添加劑和所述至少第二添加劑相同或不同。
【文檔編號】B01J4/02GK104271224SQ201380022629
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年4月19日 優(yōu)先權日:2012年5月10日
【發(fā)明者】F·J·采克, P·賈因, M·D·德克, H·W·布恩 申請人:陶氏環(huán)球技術有限責任公司