Системы и способы измерения накопления частиц на поверхностях реактора

Системы и способы измерения накопления частиц на поверхностях реактора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

При полимеризации в газовой фазе поток газа, содержащий один или несколько мономеров, пропускается в присутствии катализатора через псевдоожиженный слой в режиме, обеспечивающем протекание реакции. Полимерный продукт извлекается из реактора, в реактор вводится свежий мономер, замещающий удаленный полимерный продукт, и некоторое количество непрореагировавшего мономера возвращается обратно в реактор. Протекающий в реакторе процесс часто связан с накоплением или наплывом частиц катализатора и (или) полимера ("накоплением частиц") на стенках и (или) других поверхностях в реакторе, например на распределительной тарелке. Накопление частиц часто называют наслаиванием, формированием фрагментов, излишками или закупоркой. Достаточно большое накопление частиц может привести к разрушению псевдоожиженного слоя, при котором может потребоваться остановка реактора.

Для измерения величины накопления частиц и (или) оценки вероятности того, что может происходить накопление частиц в реакторе, используются различные методы. Один из подходов включает измерение статического заряда, образуемого на катализаторе или полимере, производимом в реакторе. Основной причиной образования статического заряда в реакторе является фрикционный контакт разнородных материалов в физическом процессе, известном как фрикционная электризация или трибоэлектрический эффект. В газофазных полимеризационных реакторах статический заряд образуется при фрикционном контакте между частицами катализатора и полимера и стенками реактора. Однако обнаружение статического заряда не обязательно означает, а зачастую и не означает накопления частиц, часто происходящего в реакторе и, в частности, накопления частиц катализатора. Обычные системы измерения статического заряда не могут провести различия между присутствием статического заряда, связанным с накоплением частиц, и присутствием статического заряда, не приводящим к накоплению частиц.

Поэтому существует необходимость в усовершенствованных системах и способах измерения накопления частиц катализатора и (или) полимера в полимеризационном реакторе.

Раскрытие изобретения

В настоящем изобретении предлагается система и способ мониторинга смеси частиц и текучей среды (частицы/текучая среда). Способ может включать пропускание смеси, содержащей заряженные частицы и текучую среду, обтекая детектор накопления частиц. Способ может также включать измерение электрических сигналов, зарегистрированных детектором в то время, как некоторые заряженные частицы проходят мимо детектора без контакта с ним, а другие заряженные частицы контактируют с детектором. Измеренные электрические сигналы могут обрабатываться с получением выходных данных. Способ может также включать определение по выходным данным, имеют ли в среднем заряженные частицы, контактирующие с детектором, заряд, отличный от заряженных частиц, проходящих мимо детектора без контакта с ним.

Система мониторинга смеси частицы/текучая среда может содержать устройство транспортирования текучей среды, имеющее путь течения смеси, содержащей заряженные частицы и текучую среду, через устройство транспортирования текучей среды. Детектор накопления частиц может сообщаться с путем течения смеси и быть выполненным с возможностью регистрации по меньшей мере одного электрического сигнала, формируемого при прохождении заряженных частиц у детектора без контакта с ним и при контакте заряженных частиц с детектором. Электрометр может взаимодействовать с детектором накопления частиц и быть выполненным с возможностью измерения электрического сигнала, зарегистрированного детектором. С электрометром может взаимодействовать процессор. Процессор может воспринимать измеренный электрический сигнал, обрабатывать электрический сигнал и обеспечивать выходные данные, показывающие, имеют ли в среднем заряженные частицы, контактирующие с детектором, положительный или отрицательный заряд.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение рассмотрено более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - схематически, представленная в качестве примера система регистрации накопления частиц, выполненная с возможностью детектирования частиц, отделившихся от смеси частицы/текучая среда;

на фиг.2 - схематически, представленная в качестве примера система полимеризации в газовой фазе, имеющая детектор накопления частиц, выполненный с возможностью регистрации накопления катализатора на внутренних поверхностях системы полимеризации;

на фиг.3 - графическое представление измеренного переносимого статического заряда, зарегистрированного детектором накопления частиц при мониторинге циркулирующей текучей среды, проходящей через циркуляционную магистраль газофазного полимеризационного реактора в установившемся режиме работы;

на фиг.4 - увеличенное графическое представление значений абсолютной автокорреляции данных, представленных на фиг.3, для переносимого электростатического заряда, которое более подробно изображает область нулевого временного лага;

на фиг.5 - графическое представление измеренного переносимого статического заряда, зарегистрированного детектором накопления частиц при мониторинге циркулирующей текучей среды, проходящей через циркуляционную магистраль газофазного полимеризационного реактора в режиме запуска;

на фиг.6 - графическое представление данных абсолютной автокорреляции переносимого статического заряда с фиг.5;

на фиг.7 - в увеличенном виде графическое представление с фиг.6, которое более подробно изображает область нулевого временного лага;

на фиг.8 - другое графическое представление измеренного переносимого статического заряда, зарегистрированного детектором накопления частиц при мониторинге циркулирующей текучей среды, проходящей через циркуляционную магистраль газофазного полимеризационного реактора в режиме запуска;

на фиг.9 - графическое представление данных абсолютной автокорреляции переносимого статического заряда с фиг.8;

на фиг.10 - в увеличенном виде графическое представление с фиг.9, которое более подробно изображает область нулевого временного лага.

Осуществление изобретения

На фиг.1 схематически изображена представленная в качестве примера система 100 регистрации накопления частиц, выполненная с возможностью детектирования частиц 107, 109, отделившихся от смеси 105 частицы/текучая среда. Система 100 регистрации накопления частиц может содержать один или несколько детекторов 103 накопления частиц или сенсоров (показан один), электрометры 140 (показан один) и процессоры 150 (показан один). Детектор накопления частиц или "пробник" 103 может быть выполнен с возможностью регистрации одного или нескольких электрических сигналов от заряженных частиц или их характеристик (показаны две частицы 107, 109), присутствующих в смеси 105 частицы/текучая среда. Например, головка 104 детектора 103 может быть расположена или установлена во внутреннем объеме 117 устройства 115 транспортирования текучей среды, так что при прохождении смеси 105 частицы/текучая среда через это устройство электрические сигналы или характеристики заряженных частиц 107, 109 могут регистрироваться детектором 103. Согласно фиг.1 на ней изображены две отдельные заряженные частицы 107, 109, каждая из которых проходит по своей траектории 108, 110, соответственно, через устройство 115 транспортирования текучей среды. Каждая из частиц 107, 109 может быть отдельной частицей, как показано, и (или) слипшейся группой или конгломератом нескольких частиц (не показано).

Детектор 103 может регистрировать электрический сигнал от частиц 107, 109 при их приближении и прохождении мимо детектора и (или) при приближении и контакте с детектором 103. Например, при движении по траектории 108 заряженная частица 107 проходит детектор 103 без контакта с ним. При приближении частицы 107 к детектору 1-3 им может быть зарегистрирован электрический сигнал приближения или "передний выброс". После прохождения частицей 107 детектора 103 и при удалении от него головкой 104 детектора может быть зарегистрирован электрический сигнал удаления или "лаговый выброс". Зарегистрированный электрический сигнал по линии 106 передачи может быть направлен в электрометр 140 и затем в землю. Электрометр 140 может измерять или иным образом оценивать электрический сигнал, зарегистрированный головкой 104 при прохождении частицей 107 детектора 103. В другом примере на траектории 110 движения заряженная частица 109 приходит в непосредственный контакт с детектором 103. Электрический сигнал от частицы 109 может быть передан головке 104. Например, заряженная частица 109 может сообщить свой заряд головке 104 детектора, и переданный заряд по линии 106 передачи может быть направлен в электрометр 140 и затем в землю. Электрометр 140 может измерить или другим образом оценить заряд, переданный от частицы 109 детектору 103. Иными словами, детектор 103 может регистрировать один или несколько электрических сигналов от частиц 107, проходящих мимо детектора 103 без контакта с ним, и один или несколько сигналов от частиц 109, приближающихся к детектору 103 и вступающих с ним в контакт. По существу, электрометр может измерять или другим образом оценивать электрические сигналы, регистрируемые детектором 103 при прохождении некоторыми заряженными частицами 107 мимо детектора без контакта с ним, в то время как другие заряженные частицы 109 вступают в контакт с детектором 103.

Заряженные частицы 107, 109 могут нести положительный или отрицательный заряд. Например, частицы 107 могут быть заряжены положительно, а частицы 109 могут быть заряжены отрицательно. В другом примере частицы 107 могут быть заряжены отрицательно, а частицы 109 могут быть заряжены положительно. В еще одном примере заряженные частицы 107, 109 обе могут нести положительный или отрицательный заряд.

Удивительно и неожиданно было обнаружено, что один или несколько электрических сигналов или характеристик, регистрируемых детектором 103, могут быть использованы для определения того, должны, или вероятно должны, или нет частицы 107, 109, присутствующие в смеси 105 частицы/текучая среда, отделиться от этой смеси и аккумулироваться на внутренней поверхности 116 устройства 115 транспортирования текучей среды. С удивлением и неожиданно было обнаружено, что один или несколько электрических сигналов, создаваемых частицами 107, проходящими мимо детектора 103, то есть не контактирующими с ним, можно отличить от электрических сигналов, создаваемых частицами 109, контактирующими с детектором 103 или ударяющимися об него. Определение различия между частицами 107 и 109, то есть частицами, проходящими мимо детектора 103, и частицами, ударяющимися об него, может обеспечить определение того, должны, или вероятно должны, или нет частицы 107, 109, присутствующие в смеси 105 частицы/текучая среда, отделиться от этой смеси и аккумулироваться на внутренней поверхности 116 устройства 115 транспортирования текучей среды. Например, большее число частиц 109, ударяющихся о детектор 103, по сравнению с частицами 107, проходящими мимо детектора, может обозначать, что частицы должны, или вероятно должны, отделиться от этой смеси и аккумулироваться на внутренней поверхности 116 устройства 115 транспортирования текучей среды. В другом примере, если частицы 109, ударяющиеся о детектор 103, имеют в среднем заряд, отличный от заряда частиц 107, приближающихся к детектору 103, то определение этого также может показать, что частицы 109 отделяются от смеси 105 частицы/текучая среда и аккумулируются на внутренней поверхности 116 устройства 115 транспортирования текучей среды.

Детектор 103 может регистрировать как положительные, так и отрицательные электрические сигналы. Например, детектор 103 может быть способен регистрировать положительный ток и отрицательный ток. По существу по меньшей мере в одном примере детектор 103 может рассматриваться как "биполярный" детектор. Подходящим и доступным на рынке детектором 103 может быть электростатический измерительный преобразователь (модель ESM3400), поставляемый фирмой Progression, Inc.

Электрометр 140 может измерять или оценивать, например, ток и (или) напряжение, регистрируемые детектором 103. Измеренный ток и (или) напряжение могут также называться "переносимым статическим зарядом", создаваемым заряженными частицами, увлеченными текучей средой или переносимыми ею. Электрометр 140, регистрирующий силу тока с головки 104 детектора в землю, может содержать, но не ограничиваться этим, амперметр, пикоамперметр (высокочувствительный амперметр) или мультиметр. В другом примере электрометр 140 может также регистрировать силу тока посредством измерения или оценки напряжения, создаваемого током при прохождении через резистор. По существу, детектор 103 может включать любой детектор, сенсор или другое устройство, приспособленные для наблюдения за ним посредством электрометра 140 с целью измерения, оценки или другим образом обнаружения одного или нескольких электрических сигналов, таких как ток и (или) напряжение.

Электрометр 140 может иметь время отклика, составляющее приблизительно 0,05 секунды ("с"), приблизительно 0,01 с или менее, приблизительно 0,009 с или менее, приблизительно 0,007 с или менее или приблизительно 0,005 с или менее. Например, электрометр 140 может иметь время отклика, лежащее в диапазоне приблизительно от 0,0001 до 0,01 с, приблизительно от 0,001 до 0,008 с или приблизительно от 0,003 до 0,006 с. Электрометр 140 может также содержать передающее устройство, работающее в диапазоне приблизительно от 4 до 20 мА. Передающее устройство может также работать при времени отклика, составляющем приблизительно от 0,0001 до 0,01 с.

Детектор 103 накопления частиц и электрометр 140 могут регистрировать и измерять электрический сигнал(ы) с любым интервалом дискретизации или частотой. Например, детектор 103 и электрометр 140 могут регистрировать и измерять электрический сигнал(ы) при частоте дискретизации, составляющей приблизительно 90 Гц, приблизительно 100 Гц, приблизительно 150 Гц или приблизительно 200 Гц или более.

Электрический сигнал(ы), зарегистрированный детектором 103 и измеренный электрометром 140, может быть передан как "исходные данные" по линии связи 142 в процессор 150. Процессор 150 может обработать зарегистрированный электрический сигнал(ы) или исходную информацию, полученную по линии связи 142, и обеспечить выходные данные или обработанный электрический сигнал(ы) по линии связи 152. Выходные данные в линии связи 152 могут обеспечить информацию об одном или нескольких параметрах смеси 105 твердые частицы/текучая среда, находящейся в устройстве 115 транспортирования текучей среды. Выходные данные, поступающие по линии связи 152, могут быть выведены на устройство индикации, например монитор, сигнальный звонок, автоматизированная система управления или аналогичное устройство, а также их комбинацию. Выходные данные, поступающие по линии связи 152, могут показывать, отделяются ли, или вероятно должны отделяться, или нет частицы 107, 109 от смеси 105 частицы/текучая среда и аккумулироваться на внутренней поверхности(ях) 116 устройства 115 транспортирования текучей среды. Например, выходные данные, поступающие по линии связи 152, могут показывать в среднем заряд конкретных частиц, контактирующих или ударяющихся о детектор 103. В зависимости от конкретной смеси 105 частицы/текучая среда положительный или отрицательный знак заряда частиц (в среднем), контактирующих или ударяющихся о детектор 103, может свидетельствовать о том, что частицы накапливаются на внутренней поверхности(ях) 116 устройства 115 транспортирования текучей среды.

Процессор 150 может обрабатывать электрический сигнал или исходные данные, полученные по линии связи 142, с использованием любого выбранного метода или комбинации методов. Например, к электрическому сигналу, поступающему по линии связи 142, могут быть применены одна или несколько математических операций для получения выходных данных или обработанного электрического сигнала в линии связи 152. В одном из примеров процессор 150 может обрабатывать или воздействовать на электрический сигнал, полученный по линии связи 142 с электрометра 140, с использованием метода абсолютной автокорреляции. Например, данные, поступившие в процессор 150 по линии связи 142 с электрометра 140, могут подвергнуться определенной корреляционной процедуре, соотносящей центрированные по среднему значению. Корреляционная обработка центрированного по среднему электрического сигнала, поступившего с линии связи 142, может обеспечить инструмент обработки сигнала, пригодный для извлечения из этого сигнала информации, которая может показывать отделяются ли, или вероятно должны отделяться, или нет частицы 107, 109 от смеси 105 частицы/текучая среда и накапливаться на внутренних поверхностях 116 устройства 115 транспортирования текучей среды. Выход или выходные данные, обеспеченные по линии связи 152, могут быть представлены в визуально понятной форме, которая может быть использована операционным персоналом, в автоматизированной системе управления или в технологическом процессе, в котором смесь 105 частицы/текучая среда вырабатывается или используется, либо в аналогичном процессе.

Главные или основные параметры абсолютной автокорреляции измеренного электрического сигнала, например тока, в линии связи 142, которые представляются как выходные данные в линии связи 152, могут включать, но не ограничиваться этим, кривую приближения или "передний выброс", кривую удаления или "лаговый выброс" и пик при нулевом лаге или пик у нулевого временного лага. Передний и лаговый выбросы могут нести информацию о заряде частиц 107 по мере того, как они приближаются к детектору 103 и проходят мимо детектора 103, удаляясь от него. Пик при нулевом временном лаге может нести информацию о заряде частиц 109, ударяющихся или контактирующих с детектором 103. Заряд ударяющихся или контактирующих с детектором 103 частиц 109, в среднем отличающийся от заряда частиц 107, приближающихся к детектору 103, может свидетельствовать о том, что частицы 109 отделяются от смеси 105 твердые частицы/текучая среда.

Корреляционные вычисления могут быть выполнены с использованием функции "xcorr", входящей в доступный на рынке программный пакет Matlab, поставляемый фирмой The Math Works. Альтернативно корреляционные вычисления могут быть выполнены на компьютере или другой обрабатывающей системе (например, процессоре 150), запрограммированной другим подходящим образом. Для вычисления корреляции векторов x и y (с одинаковыми координатами n) с использованием программного пакета Matlab может быть выполнена команда "output=xcott(x,y)" в операционной среде Matlab. Автокорреляция самого вектора x выполняется как частный случай использования команды "output=xcorr(x)". Другое подходящее программное обеспечение, которое может быть использовано для вычислений абсолютной автокорреляции может включать, но не ограничиваться этим, программы Labview, Mathematica и MathCad. Мы нашли корреляционный метод, особенно подходящий для анализа данных и включающий: а) центрирование по среднему значению вектора данных x (путем вычитания среднего для вектора из каждого значения), б) вычисление вектора y (включающее абсолютные значения каждого элемента данных в векторе x), и в) вычисление выходного вектора z (с использованием корреляционной функции z=xcorr(x,y)). Эта общая процедура для данных задач далее будет называться "абсолютной автокорреляцией". Вектор z (вектор абсолютной корреляции) имеет 2n-1 параметров с n-ым параметром, включающим абсолютное автокоррелированное значение, соответствующее нулевому временному лагу. Ковариация представляет собой известный параметр, относящийся к автокорреляции и взаимной корреляции. В некоторых вариантах выполнения изобретения лучше могут быть определены значения ковариации, а не значения взаимной корреляции. Аналогично функция "detrend" пакета Matlab ближе относится к процедуре центрирования по среднему значению, описанной выше, и может быть использована в некоторых вариантах выполнения изобретения.

Данные абсолютной автокорреляции или выходные данные в линии связи 152 могут показывать, отрицательный или положительный средний заряд частиц 107, 109 в смеси 105 частицы/текучая среда, контактирующих с детектором. В зависимости от конкретной смеси 105 частицы/текучая среда, характеристик устройства транспортирования текучей среды, например температуры и давления, и других параметров в среднем положительный заряд контактирующих с детектором 103 заряженных частиц может служить индикатором того, что частицы 107 и (или) 109 накапливаются (или вероятно должны накапливаться) на внутренних поверхностях 116 устройства 115 транспортирования текучей среды. Аналогично в зависимости от конкретных характеристик, например конкретной смеси 105 частицы/текучая среда, отрицательный заряд может служить индикатором того, что частицы 107 и (или) 109 накапливаются (или вероятно должны накапливаться) на внутренних поверхностях 116 устройства 115 транспортирования текучей среды.

Система 100 регистрации накопления частиц может применяться для мониторинга любых процессов или систем, содержащих, производящих, использующих, возможно могущих содержать, возможно могущих производить, возможно могущих использовать или другим образом содержащих или могущих содержать смесь 105 частицы/текучая среда. Представленная в качестве примера система может включать, но не ограничиваться этим, системы полимеризации, работающие на суспензии, системы полимеризации, работающие на растворах, системы полимеризации в газовой фазе, газификацию угля, каталитический реформинг, каталитический крекинг, обработку цемента, технологии обработки шлака или углерода и т.п.

Соответственно, частицы 107, 109, содержащиеся в смеси 105 частицы/текучая среда, могут включать частицы полимера, частицы катализатора, угля, шлака, цеолита и т.п. Текучая среда может находиться в газообразной фазе, жидкой фазе или их комбинации. Иллюстративные текучие среды могут содержать, но не ограничиваться этим, углеводороды, например алканы или алкены, жидкую воду, пар, азот, диоксид углерода, оксид углерода, водород, кислород, воздух или любую их комбинацию.

Смесь 105 частицы/текучая среда может также содержать комбинацию из двух или нескольких разных частиц, например, система или процесс полимеризации может включать смесь частицы/текучая среда, содержащую как частицы полимера, так и частицы катализатора.

В качестве примера процесс, в котором система регистрации накопления частиц может использоваться для мониторинга электрического сигнала, создаваемого заряженными частицами, присутствующими в смеси частицы/текучая среда, может протекать в системе полимеризации в газовой фазе. В системе полимеризации в газовой фазе может использоваться один или несколько металлорганических катализаторов, например, для полимеризации одного или нескольких олефинов. По измеренным электрическим сигналам или данным может быть определено относительное количество переносимых твердых частиц (то есть частиц катализатора и полимера), проходящих мимо детектора, а также ударяющихся о него (так же как средний их заряд). Например, может быть измерен ток через электрометр, и процессор может обеспечить выходные данные, отражающие абсолютную автокорреляцию тока.

Смесь 105 частицы/текучая среда, проходящая у детектора 103, может иметь высокую скорость, например приблизительно 15 м/с, и поэтому акты прохождения и соударения могут происходить за малое время, например менее 1 секунды. Кроме того, может существовать значительное число частиц 107, 109, взаимодействующих с детектором 103. Способ абсолютной автокорреляции может обеспечить действенное средство получения усредненного описания этих многократных, быстрых взаимодействий между движущимися заряженными частицами 107, 109 и детектором 103. Так как взаимодействия происходят за такое короткое время, их наблюдение производится по абсолютной автокорреляции данных в области, соответствующей секундному промежутку у переднего/лагового выбросов.

Как упомянуто выше, основные параметры абсолютной автокорреляции измеренного тока в линии связи 142, представляемые как выходные данные в линии связи 152, могут включать передний выброс, лаговый выброс и пик при нулевом лаге или пик у нулевого временного лага. Для типичной системы полимеризации в газовой фазе передний выброс может быть расположен приблизительно у координаты -0,11 с, и лаговый выброс может представлять собой, как правило, зеркальное отображение переднего выброса и располагаться приблизительно у координаты +0,11 с. Для системы полимеризации в газовой фазе с использованием металлорганического катализатора было установлено, что передний выброс почти всегда является пиком минимума, и лаговый выброс почти всегда является пиком в положительную сторону. Это наблюдение корреспондируется с типичными измерениями, проведенными с помощью детектора переносимого статического заряда, которые показали, что увлеченный полимерный продукт обычно имеет отрицательный заряд. По существу, "отрицательный" или типа минимум передний выброс обычно свидетельствует об отрицательно заряженных полимерных частицах, приближающихся к детектору, и лаговый выброс обычно свидетельствует об отрицательно заряженных полимерных частицах, удаляющихся или уходящих от детектора. Поэтому в большинстве данных, полученных для полимеризации в газовой фазе с применением металлорганического катализатора, передний и лаговый выбросы имеют вид минимума и максимума, соответственно, что свидетельствует о том, что в циркулирующем газе заряженные частицы преимущественно являются отрицательно заряженными частицами полимера.

Пик у нулевого временного лага описывает частицы, соударяющиеся с детектором. При нормальных или типичных условиях работы пики у нулевого временного лага представляют собой минимумы (аналогично переднему выбросу). Не вдаваясь в теорию, можно положить, что этот факт вызван тем, что при типичных наблюдениях средняя частица, ударяющаяся о детектор, имеет тот же знак заряда, что средние частицы, приближающиеся к детектору. Для случая полимеризации в газовой фазе с применением металлорганического катализатора с удивлением и неожиданно было обнаружено нетипичное событие, в котором передний выброс и пик при нулевом временном лаге отличаются друг от друга. Например, передний выброс представляет собой минимум, и пик при нулевом временном лаге - максимум. Нетипичное событие происходит, когда частицы, соударяющиеся с детектором, отличаются (в среднем) от частиц, приближающихся к детектору. Как используется в данном описании, термин "отделение" относится к событию, в котором частицы, ударяющиеся о детектор, отличаются в среднем от частиц, приближающихся к детектору.

Способность регистрировать отделение частиц очень важна для процесса полимеризации в газовой фазе и других процессов, в которых присутствуют или могут присутствовать заряженные частицы. В частности, при полимеризации в газовой фазе отделение служит известным предвестником остановки реактора. Другими словами, отделение заряженного металлорганического катализатора (почти всегда положительно заряженного) от заряженных полимерных частиц (почти всегда отрицательно заряженных) приводит к образованию агломераций и (или) засорений внутри реактора, вызывающих его остановку.

По мере отделения металлорганического катализатора от обычного потока смеси частицы/текучая среда и накопления на детекторе (или любых других внутренних поверхностях, таких как стенки реактора и (или) внутренние стенки циркуляционной магистрали), скопившийся осадок активных частиц катализатора при продолжении реакции полимеризации перегревается, и полученный полимер плавится, образуя агломерации. Эти горячие точки расплавленного полимера могут увеличиваться в размерах в сотни, тысячи или даже в десятки тысяч раз, образуя агломерации большого размера, которые могут закупорить трубопровод, реактор и (или) связанное с ним оборудование, что требует остановки. Соответственно, обнаружение того, когда частицы катализатора должны отделиться от смеси частицы/текучая среда, обеспечивает раннее предупреждение или индикацию, что происходит или скоро произойдет агломерация и (или) засорение внутри системы полимеризации в газовой фазе, и могут быть предприняты корректирующие воздействия для уменьшения вероятности или предотвращения образования агломераций.

Размер частиц 107, 109 может изменяться для различных систем или процессов и (или) в процессе действия любой конкретной системы или процесса. Например, частицы 107, 109 в зависимости от конкретного процесса или системы могут иметь диаметр или протяженность в поперечном сечении, лежащую в диапазоне от нижних значений, составляющих приблизительно 0,01 мкм, приблизительно 0,1 мкм, приблизительно 1 мкм или приблизительно 10 мкм, до высших значений, лежащих в диапазоне приблизительное, 1 мм, приблизительно 1 мм или приблизительно 5 мм. В другом примере в конкретном процессе или системе смесь 105 частицы/текучая среда может содержать две или несколько различных частиц, и эти две или несколько разных частиц могут иметь одинаковый средний диаметр или протяженность поперечного сечения или разный диаметр или протяженность поперечного сечения. В конкретном примере в содержащей как частицы полимера, так и частицы катализатора смеси 105 частицы/текучая среда, находящейся в системе полимеризации, частицы полимера могут иметь средний диаметр или протяженность поперечного сечения, лежащую в диапазоне от низших значений, составляющих приблизительно 0,1 мм, приблизительно 0,5 мм или приблизительно 1 мм, до высших значений, составляющих приблизительно 2 мм, приблизительно 2,5 мм или приблизительно 3 мм, и частицы катализатора могут иметь средний диаметр или протяженность поперечного сечения, лежащую в диапазоне от низших значений, составляющих приблизительно 5 мкм, приблизительно 10 мкм или приблизительно 20 мкм, до высших значений, составляющих приблизительно 80 мкм, приблизительно 100 мкм или приблизительно 125 мкм.

Смесь 105 частицы/текучая среда может иметь концентрацию частиц, лежащую в диапазоне приблизительно от 0,001 масс.% до 5 масс.%, или приблизительно от 0,01 масс.% до 1 масс.%, или приблизительно от 0,05 масс.% до 0,5 масс.%, определяемых от общей массы смеси частицы/текучая среда. Например, концентрация частиц в смеси 105 частицы/текучая среда может лежать в диапазоне от низших значений, составляющих приблизительно 0,01 масс.%, приблизительно 0,05 масс.%, приблизительно 0,07 масс.% или приблизительно 0,1 масс.%, до высших значений, составляющих приблизительно 0,2 масс.%, приблизительно 0,3 масс.%, приблизительно 0,4 масс.% или приблизительно 0,5 масс.%, определяемых от общей массы смеси частицы/текучая среда.

Скорость прохождения смеси 105 частицы/текучая среда через устройство 115 транспортирования текучей среды может изменяться в зависимости от конкретного процесса или системы. В качестве иллюстрации скорости смеси 105 частицы/текучая среда или скорости потока через устройство 115 транспортирования текучей среды могут лежать в диапазоне от низших значений, составляющих приблизительно 1 м/с, приблизительно 5 м/с, приблизительно 10 м/с или приблизительно 15 м/с, до высших значений, составляющих приблизительно 20 м/с, приблизительно 30 м/с, приблизительно 40 м/с или приблизительно 50 м/с. Например, в системе полимеризации в газовой фазе смесь частицы/текучая среда может протекать от верха полимеризационного реактора, через циркуляционную или рециркуляционную магистраль к низу полимеризационного реактора со скоростью, обычно лежащей в диапазоне приблизительно от 5 м/с до 30 м/с, или приблизительно от 10 м/с до 20 м/с, или приблизительно от 12 м/с до 18 м/с.

В зависимости от конкретной системы или процесса смесь 105 частицы/текучая среда может контролироваться с помощью системы 100 регистрации накопления частиц, помещенной в устройство транспортирования текучей среды различного вида. Представленное в качестве иллюстрации устройство 115 транспортирования текучей среды может содержать, но не ограничиваться этим, трубы, патрубки, рукава, реакторы, например полимеризационные реакторы, каталитические реакторы с псевдоожиженным слоем и т.п., короба, каналы, выхлопные или вентиляционные трубы, передаточные или транспортные трубы или трубопроводы и т.п. Например, устройство 115 транспортирования текучей среды может представлять собой газофазный полимеризационный реактор и (или) одну или несколько технологических магистралей, соединенных с газофазным полимеризационным реактором, например циркуляционную магистраль текучей среды, магистраль отведения продукта и (или) вентиляционную магистраль.

На фиг.2 схематически изображена представленная в качестве примера система 200 полимеризации в газовой фазе, имеющая детектор 103 накопления частиц, выполненный с возможностью регистрации аккумулирования катализатора на внутренних поверхностях системы 200 полимеризации. Система 200 полимеризации может включать один или несколько полимеризационных реакторов 201, приемных резервуаров 255 (показан только один), рециркуляционных компрессоров 270 (показан только один) и теплообменников 275 (показан только один). Система 200 полимеризации может включать более чем один, реакторы 210, расположенные последовательно, параллельно или сформированные независимо от других реакторов, причем каждый реактор имеет свой соединенный с ним приемный резервуар 255, рециркуляционный компрессор 270 и теплообменник 275 или альтернативно совместно с другими использует один или несколько приемных резервуаров 255, рециркуляционных компрессоров 270 и теплообменников 275. Для ясности и простоты изложения варианты выполнения изобретения далее описаны в контексте одного последовательно расположенного набора реакторного оборудования.

Реактор 201 может содержать цилиндрическую секцию 203, переходную секцию 205 и зону снижения скорости или купол 207. Цилиндрическая секция 203 примыкает к переходной секции 205. Переходная секция 205 может расширяться от первого диаметра, соответствующего диаметру цилиндрической секции 203 до большего диаметра у купола 207. Местоположение или переход, где цилиндрическая секция 203 соединяется с переходной секцией 205 может быть названо "горловиной" или "реакторной горловиной" 204.

Цилиндрическая секция 203 может содержать активную зону 212. Активная зона может представлять собой псевдоожиженный активный слой или псевдоожиженный слой. В одном или нескольких вариантах выполнения в цилиндрической секции 203 может находиться распределительная тарелка 219, в основном расположенная ближе к краю цилиндрической секции, противоположному краю, прилегающему к переходной секции 205. Активная зона 212 может содержать слой накапливающихся полимерных частиц, сформированный частицами полимера и частицами катализатора, псевдоожиженными непрерывным потоком полимеризуемых и модифицируемых газообразных компонент в виде подпиточного потока и рециркуляционной текучей среды, проходящих через активную зону 212.

С куполом 207 реактора 201 могут сообщаться одна или несколько магистралей 215 циркуляции текучей среды и вентиляционных магистралей 218. Полимерный продукт может отводиться от реактора 201 по магистрали 217. Подпитка реактора по магистрали 210 может вводиться в систему 200 полимеризации в любом местоположении или в комбинации местоположений. Например, подпитка реактора по магистрали 210 может вводиться в цилиндрическую секцию 203, переходную секцию 205, зону 207 снижения скорости, в любой точке магистрали 215 циркуляции текучей среды или в их комбинации. Предпочтительно подпитка 210 ректора вводится в магистраль 215 циркуляции текучей среды или после теплообменника 275. Подпитка катализатором по магистрали 213 может вводиться в систему 200 полимеризации в любой точке. Предпочтительно подпитки катализатором через магистраль 213 вводится в псевдоожиженный слой 212 в цилиндрической секции 203.

Детектор 103 накопления частиц может быть соединен с системой 200 полимеризации в любом наборе местоположений. Как показано на фиг.2, детектор 103 подключен к циркуляционной магистрали 215 между реактором 201 и теплообменником 275. Другие подходящие местоположения, где детектор 103 может быть подключен к системе 200 полимеризации, могут включ