[发明专利]基于溶液法制备聚乙烯的智能强化系统及工艺

说明书

本发明涉及一种基于溶液法制备聚乙烯的智能强化系统及工艺，包括：乙烯储罐、反应器、微界面发生器、杀死器、脱溶剂罐、精馏塔、闪蒸罐、分离罐、第一干燥塔、第二干燥塔和智能控制单元。本发明通过破碎乙烯使其形成微米尺度的微米级气泡，使微米级气泡与溶剂混合形成气液乳化物，增大气液两相的相界面积，减小了液膜厚度，降低传质阻力，在较低预设操作条件范围内强化传质的效果；同时，各所述微米级气泡均能够与溶剂充分混合形成气液乳化物，通过将气液两相充分混合，能够保证系统中的乙烯和引发剂能够与溶剂充分接触，进一步提高了所述系统的聚合效率。

技术领域

本发明涉及聚合物制备技术领域，尤其涉及一种基于溶液法制备聚乙烯的智能强化系统及工艺。

背景技术

聚乙烯工艺分为低压法和高压法，低压法用于生产LLDPE和HDPE，共有三种生产工艺，包括淤浆法、气相法和溶液法。淤浆法工艺中的聚合物呈悬浮状态，在烷烃稀释剂中不溶解；气相法工艺中聚合物呈固体颗粒状态存在于搅拌床或流化床中；溶液法工艺中聚合物溶于溶剂中。

乙烯的聚合目前国内主要采用气相法进行，气相法投资和操作费用较低，对环境污染较少，但反应难以控制，产品质量相对不高；液相法国内几乎为零，但国外已有相关技术，分为淤浆法和溶液法，都是将乙烯的气相单体通入溶剂(又称减粘剂或稀释剂)中，其中溶剂的主要成分为异丙醇、丁醇等，将乙烯通入溶剂目的是将乙烯单体在溶液中逐渐聚合生成聚乙烯目标产品并溶解于其中，后续则通过减压和加热使溶剂挥发，产品则析出、固化、造粒成形。

液相法工艺的特点是：原料要求低，反应停留时间短，聚合反应速率快，产品切换时间短，采用溶剂，反应稳定，反应器不结垢，装置开停工易于操作，转化率高，可生产全范围产品(分子量分布从窄至宽分布)及极低密度聚乙烯，可与高级α-烯烃共聚，呈现出极好的强度、韧性和密封性。

然而，现有技术中仅通过使用搅拌釜搅拌的方式破碎乙烯并使乙烯溶于溶剂中，导致乙烯无法与溶剂充分混合，从而对工艺制得的产品质量造成影响。

发明内容

为此，本发明提供一种基于溶液法制备聚乙烯的智能强化系统及工艺，用以克服现有技术中乙烯无法均匀溶解在溶剂导致系统转化率低的问题。

一方面，本发明提供一种基于溶液法制备聚乙烯的智能强化系统，包括：

乙烯储罐，用以存储乙烯气体；

反应器，其与所述乙烯储罐相连，用以为乙烯的聚合反应提供反应空间；

微界面发生器，其设置在所述反应器内部底端并与所述乙烯储罐相连，将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给乙烯气体，使乙烯气体破碎形成直径≥1μm、且＜1mm的微米级气泡以提高相界传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将物料混合形成气液乳化物，以在预设操作条件范围内强化相界间的传质效率和反应效率；

杀死器，其设置在所述反应器出口，当系统内反应温度高于指定值时，杀死器会向系统管路内输出杀死剂以对系统进行杀死；

脱溶剂罐，其设置在所述闪蒸塔出口处并与其相连，用以分离反应后物料中溶剂；

精馏塔，其设置在所述脱溶剂罐出口处并与其相连，用以对反应后物料进行精馏；

闪蒸罐，其设置在所述混合器出口处并与其相连，通过降低反应后物料的压力，以降低物料的沸点，对物料进行蒸发，并在蒸发后将物料分别输送至所述脱溶剂罐和所述精馏塔；

分离罐，其设置在所述精馏塔出料口并与其相连，用以对精馏后物料进行分离，所述分离罐出口处与所述乙烯储罐相连，用以将分离出的乙烯气体输出系统或回流至乙烯储罐；

第一干燥塔，其与所述精馏塔相连，用以去除所述精馏塔输出溶剂中水分并将溶剂回流至所述反应器；