CN105131155B - 聚乙烯的制备方法、引发剂注入系统及聚乙烯反应系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚乙烯的制备方法、引发剂注入系统及聚乙烯反应系统，该制备方法包括：将第一循环气体通入增压机进行增压；将第一混合气通入第一压缩机进行增压，第一混合气包括通过增压机的第一循环气体及乙烯；将第二混合气通入第二压缩机进行增压，第二混合气包括通过第一压缩机的第一混合气及第二循环气体，第二循环气体的压强大于第一循环气体，且第二压缩机的增压速率为11～13MPa/min；将通过第二压缩机的第二混合气通入聚合单元得到反应物，并将反应物依次通过高压循环气单元、低压循环气单元和挤压造粒单元，形成聚乙烯及其共聚物。上述制备方法有效地缓解了在聚乙烯的制备过程中反应区中的反应器易结垢的问题。

Description

聚乙烯的制备方法、引发剂注入系统及聚乙烯反应系统

技术领域

本发明涉及聚乙烯及其共聚物的制备技术领域，具体而言，涉及一种聚乙烯的制备方法、引发剂注入系统及聚乙烯反应系统。

背景技术

低密度聚乙烯(LDPE)及其共聚物在薄膜、涂层、电线电缆料等领域处于不可替代的地位，随着全球经济快速增长，大量LDPE装置将陆续建成以满足市场对低密度聚乙烯及其共聚物的需求。因此仍然需要对其生产工艺进一步优化升级，提高装置产量，提高产品质量，降低物耗能耗。

高压法生产低密度聚乙烯及其共聚物分为釜式法及管式法。典型的LDPE装置主要包括压缩单元、聚合单元、挤压造粒单元、高压循环气单元及低压循环气单元。高压低密度聚乙烯是根据自由基引发机理，利用自由基引起聚合反应，但是自由基存在时间短，为提高乙烯单体之间碰撞几率，使乙烯聚合成目标聚合物，需要将乙烯压缩至超高压状态，缩短乙烯或者乙烯及其共聚单体间的距离。压缩单元将乙烯气体及其共聚单体增压至聚合反应所需压力，压缩后的气体进入管式或者釜式反应器聚合形成熔融聚乙烯。高压循环气单元和低压循环气单元将未聚合反应的乙烯气体及其共聚单体与聚合生成的熔融状态聚乙烯分离，实现循环使用。熔融聚乙烯及其共聚物进入挤压造粒单元进行成型、储存。

釜式法和管式法生产低密度聚乙烯及其共聚物均需要加入引发剂引发聚合反应。工业上，通常使用以氧气为主要成分的气态引发剂或以过氧化物为主要成分的液态引发剂。以氧气为主要成为的气态引发剂，包括纯氧、净化空气，在温度高于150℃以上的反应器内分解成氧自由基引发聚合反应。聚合过程中，乙烯及其共聚单体以氧自由基为活性中心进行链增长反应，生成低密度聚乙烯聚合物。以过氧化物为主要成分的引发剂，包括有机过氧化物和无机过氧化物引发剂在反应器内部形成过氧化自由基引发聚合反应。以氧气为主要成分的引发剂存在进料稳定性差、聚合反应剧烈、控制困难、储存不便的缺点而逐渐被淘汰，相反，过氧化物引发剂具有进料稳定、聚合反应平稳易控制、配方种类灵活多样、成本较低的优点，成为工业化生产低密度聚乙烯及其共聚物主要选择方向。

乙烯及其共聚单体聚合反应为放热反应，反应生成的热量必须及时通过撤热水撤除，否则聚合难以持续进行。另一方面，为调节聚乙烯密度及熔融指数，提高单程转化率，工业上在压缩单元加入分子量调整剂(又称链转移剂)以调节聚乙烯熔融指数及密度。分子量调整剂经过反应区，并沿着工艺气体前进方向被逐渐消耗。反应区为多个时，从第一反应区到最后一个反应区分子量调整剂呈现浓度逐渐降低的趋势。随着分子量调整剂的消耗，乙烯单体在聚合体系中形成超高分子量聚合物。这些超高分子量聚合物一方面使聚合物多分散性指数增加(PDI)，分子量分布范围扩大，聚合物密度范围变宽。另一方面，超高分子量聚乙烯密 度大、熔融指数低、黏度大、附着力强，易从乙烯与聚乙烯两相流体中分离出来粘附在反应器内壁，造成反应器结垢，降低反应器传热系数，导致装置负荷降低或停产。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种聚乙烯的制备方法、引发剂注入系统及聚乙烯反应系统，以解决现有技术中的聚乙烯的制备过程中容易造成反应器结垢的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种聚乙烯的制备方法，制备方法包括以下步骤：S1、将第一循环气体通入增压机进行增压；S2、将第一混合气通入第一压缩机进行增压，第一混合气包括通过增压机的第一循环气体及乙烯；S3、将第二混合气通入第二压缩机进行增压，第二混合气包括通过第一压缩机的第一混合气及第二循环气体，第二循环气体的压强大于第一循环气体，且第二压缩机的增压速率为11～13MPa/min；S4、将通过第二压缩机的第二混合气通入聚合单元得到反应物，并将反应物依次通过高压循环气单元、低压循环气单元和挤压造粒单元，形成聚乙烯及其共聚物。

进一步地，在步骤S3中，第二压缩机将第二混合气增压至250～300MPa，增压时间为17～25min。

进一步地，在步骤S2中，第一压缩机的增压速率为0.5～0.7MPa/min。

进一步地，在步骤S1中，将第一循环气体增压至2～3MPa。

进一步地，在步骤S2中，第一压缩机将第一混合气增压至25～28.5Mpa后，执行步骤S3。

进一步地，第一压缩机对第一混合气的增压时间为30～40min。

进一步地，步骤S2还包括：将分子量调整剂注入第一压缩机，分子量调整剂、乙烯与第一循环气体混合形成第一混合气，分子量调整剂的注入速率为40～80kg/h。

进一步地，在步骤S4中，将引发剂与第二混合气通入聚合单元。

进一步地，聚合单元包括多个依次连接设置的反应区，同时向各反应区注入引发剂。

进一步地，在同时向各反应区注入引发剂的步骤中，将分子量调整剂注入至少一个反应区。

进一步地，在将分子量调整剂注入至少一个反应区之前，将分子量调整剂与引发剂混合。

进一步地，将分子量调整剂注入多个反应区，分子量调整剂对各反应区的注入量沿第二混合气的流向依次递增。

进一步地，第二混合气中的乙烯在聚合单元中发生聚合反应，反应温度为150～320℃、反应压力为160～350MPa。

进一步地，反应温度为200～320℃、反应压力为200～330MPa。

进一步地，分子量调整剂为氢气、醛酮有机物和烃类有机物中的任一种或多种。

进一步地，引发剂为氧气、空气、过氧化物和偶氮化合物中的任一种或多种。

进一步地，步骤S4还包括：将通过第二压缩机的第二混合气通过聚合单元之前，将第二混合气升温至130～190℃。

根据本发明的另一方面，提供了一种引发剂注入系统，一种引发剂注入系统，其特征在于，进料管组；混合罐，混合罐的入口连接于进料管组；缓冲罐，缓冲罐与混合罐的出口连接。

进一步地，引发剂注入系统包括至少一个混合单元，每个混合单元包括一个混合罐和一个缓冲罐。

进一步地，各混合单元中的缓冲罐与混合罐一一对应设置。

进一步地，引发剂注入系统包括多个混合单元，且各混合单元沿进料管组的输料方向依次间隔设置，位于进料管组的最上游的混合单元为第一混合单元。

进一步地，引发剂注入系统还包括预混罐，预混罐分别连接于除第一混合单元外的各混合单元中的各混合罐的入口。

根据本发明的另一方面，提供了一种聚乙烯反应系统，聚乙烯反应系统包括：压缩单元，连接有乙烯进料管道，且包括依次相连的第一压缩机和第二压缩机，第一压缩机的入口连接乙烯进料管道；引发剂注入系统，引发剂注入系统为权利要求18的引发剂注入系统；聚合单元，连接于第二压缩机的出口，且聚合单元与引发剂注入系统的缓冲罐的出口连接。

应用本发明的技术方案，本发明提供了一种聚乙烯的制备方法，由于该制备方法中第二压缩机具有较高的增压速率，从而能够加快反应物在升压过程中的升压速度，缩短从低压升高至聚合压力的时间，使聚乙烯的制备过程中调整剂均匀分布，进而有效地缓解了在聚乙烯的制备过程中反应区中的反应器易结垢的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明中的聚乙烯反应系统的示意图；以及

图2示出了根据本发明中的引发剂注入系统的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。

正如背景技术中所介绍的，现有的聚乙烯的制备过程中乙烯单体在聚合体系中形成超高分子量聚合物，超高分子量聚乙烯密度大、熔融指数低、黏度大、附着力强，易从乙烯与聚乙烯两相流体中分离出来粘附在反应器内壁，造成反应器结垢，降低反应器传热系数，导致装置负荷降低或停产。本发明对上述问题进行研究，提出了一种聚乙烯的制备方法，制备方法包括以下步骤：S1、将第一循环气体通入增压机进行增压；S2、将第一混合气通入第一压缩机进行增压，第一混合气包括通过增压机的第一循环气体及乙烯；S3、将第二混合气通入第二压缩机进行增压，第二混合气包括通过第一压缩机的第一混合气及第二循环气体，第二循环气体的压强大于第一循环气体，且第二压缩机的增压速率为11～13MPa/min；S4、将通过第二压缩机的第二混合气通入聚合单元得到反应物，并将反应物依次通过高压循环气单元、低压循环气单元和挤压造粒单元，形成聚乙烯及其共聚物。

上述聚乙烯的制备方法中由于第二压缩机具有较高的增压速率，从而能够加快反应物在升压过程中的升压速度，缩短从低压升高至聚合压力的时间，使聚乙烯的制备过程中调整剂均匀分布，进而有效地缓解了在聚乙烯的制备过程中反应区中的反应器易结垢的问题。

本申请的聚乙烯的制备方法可以应用于如图1所示的聚乙烯反应系统中。该聚乙烯反应系统包括增压机10、第一压缩机11、第二压缩机13和聚合单元，第一压缩机11的入口连接乙烯进料管道110；第二压缩机13，第二压缩机13的入口与第一压缩机11的出口连接设置，且第二压缩机13的出口连接聚合单元的入口。更为优选地，第一压缩机11的出口还可以设置有压缩截断阀12，紧急情况下关闭压缩截断阀12，能够保护第一压缩机11和第二压缩机13不受下游系统影响。

下面将结合图1更详细地描述根据本发明提供的聚乙烯的制备方法的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。

首先，依次执行步骤S1、S2和S3：将第一循环气体通入增压机10进行增压；将包括有乙烯与通过增压机10的第一循环气体的第一混合气通入第一压缩机11进行增压；将包括通过第一压缩机11的第一混合气及第二循环气体的第二混合气通入第二压缩机13进行增压，第二循环气体的压强大于第一循环气体，且第二压缩机13的增压速率为11～13MPa/min。优选地，在步骤S3中，第二压缩机13将第二混合气增压至250～300MPa，增压时间为17～25min。上述优选的参数范围能够通过第二压缩机13将乙烯气体及其共聚单体较快地增压至聚合反应所需压力。

经过上述增压机10增压的第一循环气体，在第一压缩机11的入口与新鲜的乙烯混合进入第一压缩机11进一步增压，第一压缩机11出口的第一混合气和具有较高压强的第二循环气进入第二压缩机13，再进行二级压缩。增压机10与第一压缩机11可以为三级往复活塞式压缩机，且第一压缩机11出口可以设置有截断阀，紧急情况下关闭截断阀，保护压缩机不受下游系统影响；第二压缩机13可以为二级往复柱塞式压缩机。

在一种优选的实施方式中，在步骤S2中，上述第一压缩机11的增压速率可以为0.5～0.7MPa/min。通过第一压缩机11能够更为有效地加快第一混合气在升压过程中的升压效率，进一步缩短从低压升高至聚合压力的时间，进而实现聚乙烯的制备过程中调整剂的均匀分布。

更为优选地，第一压缩机11将第一混合气增压至25～28.5Mpa后，与第二循环气混合后形成第二混合气，再进入第二压缩机13。即通过上述增压机10、第一压缩机11和第二压缩机13将乙烯气体及其共聚单体增压至聚合反应所需压力，优选地，经过上述增压机10增压的第一循环气体压强为2～3MPa；第一压缩机11再将第一混合气增压至25～28.5Mpa后，与第二循环气混合后形成第二混合气，再进入第二压缩机13，经二级压缩后增压至250～300MPa。上述第一压缩机11和第二压缩机13的增压时间可以根据实际需求进行设定，优选地，第一压缩机11对第一混合气的增压时间为30～40min；第二压缩机13将第二混合气进行增压的增压时间为17～25min。在上述优选的参数范围内，能够更为有效地加快反应物在升压过程中的升压速度，进一步缩短从低压升高至聚合压力的时间，将乙烯气体及其共聚单体较快地增压至聚合反应所需压力。

在本申请的聚乙烯的制备方法中，步骤S2还可以包括：将分子量调整剂注入第一压缩机11，分子量调整剂、乙烯与第一循环气体混合形成第一混合气，分子量调整剂的注入速率为40～80kg/h。在升压过程中，通过调整剂泵或者其它注入系统，将调整剂以上述优选的输入速率注入第一压缩机11，利用压缩过程中系统的流动，实现聚乙烯的制备过程中调整剂的均匀分布。优选地，上述分子量调整剂可以为氢气、醛酮有机物、烃类有机物，如环己烷、1-辛烷、1-壬烷、丙烯、丙醛、丁醛、丙酮等。更为优选地，上述分子量调整剂为丙烯或丙醛。

在完成将第二混合气通入第二压缩机13进行增压的步骤之后，执行步骤S4：将通过第二压缩机13的第二混合气通过聚合单元得到反应物，并将反应物依次通过高压循环气单元、低压循环气单元和挤压造粒单元。压缩后的气体进入聚合单元中，通过管式或者釜式反应器聚合形成熔融聚乙烯。高压循环气单元和低压循环气单元将未聚合反应的乙烯气体及其共聚单 体与聚合生成的熔融状态聚乙烯分离，实现循环使用。熔融聚乙烯及其共聚物进入挤压造粒单元进行成型、储存。

在一种优选的实施方式中，步骤S4还包括：将通过第二压缩机13的第二混合气通过聚合单元之前，将第二混合气升温至130～190℃。升温方式可以为将增压后的第二混合气经过使用蒸汽或热水加热的第一预热器14和第二预热器15。

在步骤S4中，向聚合单元注入引发剂，以将引发剂与第二混合气通入聚合单元。优选地，引发剂为氧气、空气、过氧化物和偶氮化合物中的任一种或多种。工业上，通常使用以氧气为主要成分的气态引发剂或以过氧化物为主要成分的液态引发剂。以氧气为主要成分的气态引发剂，包括纯氧、净化空气，在温度高于150℃以上的反应器内分解成氧自由基引发聚合反应。聚合过程中，乙烯及其共聚单体以氧自由基为活性中心进行链增长反应，生成低密度聚乙烯聚合物。以过氧化物为主要成分的引发剂，包括有机过氧化物和无机过氧化物引发剂在反应器内部形成过氧化自由基引发聚合反应。更为优选地，引发剂选择过氧化物。常用过氧化物引发剂包括叔丁基过氧化特戊酸酯(TBPPI)、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯(TBPEN)、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯(TBPIN)和过氧化二叔丁基(DTBP)。过氧化物引发剂具有进料稳定、聚合反应平稳易控制、配方种类灵活多样、成本较低的优点，成为工业化生产低密度聚乙烯及其共聚物主要选择方向。

在聚合单元中乙烯发生聚合反应生成反应物的条件可以根据实际情况进行设定。优选地，乙烯及其共聚单体在温度150～320℃、压力160～350MPa条件进行自由基聚合；更为优选地，温度200～320℃、压力200～330MPa。其中，聚合反应由引发剂引发，优选过氧化物为引发剂。

在上述优选的实施方式中，聚合单元包括多个依次连接设置的反应区120，同时向各反应区120注入引发剂。通常将过引发剂分成数个点注入到反应器内部，这样形成数个反应区120，聚合放出的热量在各个反应区120分别撤除，以解决集中撤热难度大的问题。经过不同的反应区120，乙烯或者乙烯及其共聚单体逐渐消耗，聚合物浓度逐渐升高，同时逐渐消耗调整剂。为防止聚合反应温峰建立过程中，超大分子量聚合物生成，同时向各反应区120注入引发剂，即同时启动注入引发剂的引发剂注入泵。引发剂的注入可以通过注入阀130进行控制，在第一个反应区120注入阀130打开之后，快速提高此注入泵的冲程，与此同时打开第二个反应区120注入阀130，以此类推，使四个温峰接近于同时建立，并且快速达到反应要求的温度范围，根据产品要求可以为280～310℃。

因为聚合反应的建立，导致分子量调整剂浓度逐渐消耗，在反应温峰建立的同时需要向反应系统补充分子量调整剂。其中，上述分子量调整剂可以为氢气、醛酮有机物、烃类有机物，如环己烷、1-辛烷、1-壬烷、丙烯、丙醛、丁醛、丙酮等。更为优选地，上述分子量调整剂为丙醛。

当反应区120为多个时，在同时向各反应区120注入引发剂的步骤中，可以将分子量调整剂注入至少一个反应区120；或者，将分子量调整剂注入多个反应区，分子量调整剂对各反 应区的注入量沿第二混合气的流向依次递增。分子量调整剂可以通过分别对个反应区120单独设置调整剂补加系统进行补加；也可以在将分子量调整剂注入至少一个反应区120之前，将分子量调整剂与引发剂混合，即利用引发剂注入系统，在引发剂配制过程中提前加入调整剂，上述引发剂注入系统的结构如图2所示。

引发剂和分子量调整剂在引发剂注入系统中混合形成引发剂混合溶液，并通过位于每个反应区120入口的喷嘴注入反应区120中。喷嘴的入口连接注入阀130，当压力达到设定值时，注入阀130门自动打开，开始注入引发剂。紧急情况下，控制系统关闭注入阀130，打开位于注入阀130上游的排放阀150，将进料管组中的引发剂排放至安全废液罐。注入阀130的下游设置有冲洗阀140，当停止注入引发剂时，溶剂通过额外配置的一台高压泵90对喷嘴进行冲洗，防止引发剂在喷嘴内引发聚合，堵塞喷嘴。

上述引发剂注入系统可以包括：进料管组；混合罐30，混合罐30的入口连接于进料管组；缓冲罐40，缓冲罐40与混合罐30的出口连接。该引发剂注入系统的结构如图2所示。由于上述引发剂注入系统中缓冲罐40能够有效地保证其出口的引发剂压力稳定性，以及提供一定时间的引发剂溶液用量，并且缓冲罐40的引发剂液位降到一定值时，系统将提示操作人员增加引发剂，或者通过自动控制回路实现自动化配制，从而有效地避免了小流量引发剂的计量波动带来的影响，保证了引发剂组份稳定，以及避免了因为引发剂组份波动带来的生产波动和产品质量波动。

上述引发剂注入系统中，引发剂注入系统可以包括至少一个混合罐30和多个缓冲罐40，每个缓冲罐40与至少一个混合罐30的出口连接。在另一种优选的实施方式中，引发剂注入系统包括多个混合罐30和至少一个缓冲罐40，且每个混合罐30的出口与至少一个缓冲罐40连接。上述两种连接方式中均能够利用缓冲罐40而有效地避免了小流量引发剂的计量波动带来的影响，保证了引发剂组份稳定，以及避免了因为引发剂组份波动带来的生产波动和产品质量波动。

上述引发剂注入系统中，缓冲罐40与混合罐30可以一一对应设置。同时，引发剂注入系统可以包括至少一个混合单元，每个混合单元包括一个混合罐30和一个缓冲罐40。更为优选地，引发剂注入系统包括多个混合单元，且各混合单元沿进料管组的输料方向依次间隔设置，位于进料管组的最上游的混合单元为第一混合单元。混合罐30可以是两个或多个，每个混合罐30下游连接一个过氧化物引发剂进料缓冲罐40。

上述引发剂注入系统中，进料管组包括至少一个进料管道，且各进料管道连接于混合罐30的入口。每个进料管道中通入不同的引发剂。优选地，引发剂选择过氧化物。可以将两种或两种以上过氧化物引发剂分别加入混合罐30中，经充分搅拌，混合均匀。混合过氧化物引发剂的数量为至少两种，优选地，过氧化物引发剂为2～10种，更优选地，过氧化物引发剂2～4种。各种引发剂引发温度及产生自由基速度可以有效控制反应进行，此外，混合使用各类引发剂可以有效降低过氧化物采购成本。

上述引发剂注入系统中，为了便于储存、计量、进料及引发聚合反应，可以将两种或两种以上的过氧化物引发剂与一种或多种有机溶剂同时通入混合罐30，并在混合罐30中充分混合。优选地，有机溶剂为液态饱和烷烃，如葵烷、十二烷、异十二烷或十八烷等。上述优选的有机溶剂能够对过氧化物引发剂起到很好的分散作用，使混合后的氧化物引发剂不会发生相分离，且在循环气系统中易分离出来。并且，当设置有多个混合罐30时，根据生产的牌号不同，每个混合罐30混合所得的过氧化物引发剂组份可以相同也可以不同。

上述引发剂注入系统中，引发剂注入系统还包括预混罐100，预混罐100分别连接于除第一混合单元外的各混合单元中的各混合罐30的入口。上述预混罐100连接于第二至最后一个混合罐30，从而利用该预混罐100中的分子量调整剂来调节聚乙烯的熔融指数。优选地，预混罐100的入口可以连接于进料管组，且预混罐100位于第一混合单元的上游。上述预混罐100能够使调整剂预先与溶剂混后，然后再一块进入混合罐30，从而保证了调整剂进料量的准确性及系统稳定性。

进入每个混合罐30的分子量调整剂的量可以相同也可以不同，优选地，沿着第二混合气前进方向补加调整剂量依次增加，即分子量调整剂对各反应区120的注入量沿第二混合气的流向依次递增。上述优选的实施方式能够有效地防止粘壁及控制聚合物单分散性。并且，加入混合罐30的分子量调整剂可以是一种或者多种，不同混合罐30注入的调整剂可以相同也可以不同。根据不同牌号、不同调整剂种类，分子量调整剂补加量占正常生产加入调整剂量的5％～80％，优选地，分子量调整剂补加量占正常生产加入调整剂量的10％～50％，更为优选地，分子量调整剂补加量占正常生产加入调整剂量的15％～40％。

上述引发剂注入系统中，优选地，各混合罐30中设置有混合搅拌器31，各缓冲罐40中设置有缓冲搅拌器41。上述混合罐30中设置的混合搅拌器31能够使引发剂与溶剂充分混合。并且，上述缓冲罐40中设置的缓冲搅拌器41能够对缓冲罐40中的引发剂进一步进行分散，防止引发剂发生相分离。预混罐100中还可以设置有预混搅拌器，该预混搅拌器能够使不同种类的分子量调整剂或不同种类的分子量调整剂、引发剂与溶剂之间进行充分的混合。

上述引发剂注入系统中，引发剂注入系统还可以包括：第一截断阀门50，设置于各混合单元中的混合罐30和缓冲罐40之间的管道上；第二截断阀门60，设置于与各缓冲罐40的出口连接的管道上；第三截断阀门70，设置于预混罐100与各混合罐30之间的管道上；以及第四截断阀门80，设置于预混罐100与进料管组之间的管道上。

上述引发剂注入系统中，引发剂注入系统还可以包括：高压泵90，设置于与各缓冲罐40的出口连接的管道上，且第二截断阀门60位于高压泵90和缓冲罐40的出口之间；第一流量计61，设置于第二截断阀门60与高压泵90之间的管道上；第二流量计71，设置于第三截断阀门70与混合罐30之间的管道上；以及第三流量计81，设置于第四截断阀门80与进料管组之间的管道上。更为优选地，高压泵90的出口还设置有出口截断阀门160。

在上述优选的实施方式中，混合均匀的引发剂和溶剂溶液，通过混合罐30底部的自动阀门自动排放至位于混合罐30下游的缓冲罐40，缓冲罐40下部连接的高压泵90不间断的将引 发剂混合溶液输出至出料管道170，同时，高压泵90的入口设置的第二截断阀门60以及出口设置的出口截断阀门160，能够用于紧急情况下切断引发剂注入。高压泵90的入口装有高精度的第一流量计61以计量过氧化物引发剂加入量。缓冲罐40能够有效保证高压泵90入口进料压力稳定性。并且，混合罐30、缓冲罐40、截断阀门及进料管组可以使用低温冷流伴冷，使引发剂处于安全的使用温度，从而防止引发剂在储存和注入过程中分解。

同时，分子量调整剂由计量泵(图中未画出)按照预设比例注入预混罐100，引发剂溶剂的加入通过设置于进料管组上的第四截断阀门80和第三流量计81进行控制和计量。分子量调整剂与引发剂溶剂在预混罐100中充分混合后进入混合罐30，在相应进料管道上设置有第三截断阀门70和第二流量计71对加入混合罐30的分子量调整剂和引发剂溶剂的混合溶液进行控制和计量。

当本申请的聚乙烯的制备方法采用的聚乙烯反应系统中包括上述引发剂注入系统时，聚合单元连接于压缩单元的出口，且聚合单元与引发剂注入系统的缓冲罐40的出口连接。聚合单元中反应区120为一个或多个串联设置，各反应区120的入口分别与缓冲罐40的出口通过出料管道170连接；注入阀130设置于反应区120与缓冲罐40之间的管道上；聚合单元还包括：冲洗支路，与反应区120的入口和缓冲罐40之间的管道连接；冲洗阀140，设置于冲洗支路上；排放支路，与注入阀130和缓冲罐40之间的管道连接；以及排放阀150，设置于排放支路上。

上述聚乙烯反应系统中，高压循环气单元可以包括依次串联设置的脉冲阀20、高压分离罐21和高压冷却器22，高压冷却器22的出口连接于第一压缩机11的出口，且脉冲阀20连接设置于聚合单元的出口上，高压分离罐21的第一出口连接于高压冷却器22的入口。并且，在聚合单元的出口，大量聚乙烯树脂及未反应乙烯气体经脉冲阀20排放至高压分离罐21，高压分离罐21的压力可以为20～40MPa，温度可以为200～400℃。熔融聚乙烯及大量乙烯气体在高压分离罐21中发生相分离，大量气体经两级立式的高压冷却器22形成第二循环气体并回到第二压缩机13的入口进行下一轮循环。在高压冷却器22与第二压缩机13的入口设置有截断阀，紧急情况下关闭此阀，保护下游系统。

上述聚乙烯反应系统中，低压循环气单元可以包括依次连接设置于高压分离罐21的第二出口上的低压分离罐25、软物质分离罐26、低压冷却器27和增压机10，增压机10的出口连接于第一压缩机11的入口，乙烯进料管道110连接于增压机10和第一压缩机11之间的管道上。熔融聚乙烯及少量乙烯气体经设置于高压分离罐21底部的管道进入低压分离罐25，低压分离罐25的压力可以为0.01～0.2MPa，温度可以为200～280℃。熔融聚乙烯经低压分离罐25底部的下料阀去往挤出造粒单元，熔融聚乙烯及其共聚物进入挤压造粒单元进行成型、储存。少量的低压乙烯气体经软物质分离罐26分离气体中的蜡，并通过低压冷却器27冷却后形成第一循环气体并返回增压机10入口进行下一轮循环。

本申请的上述聚乙烯的制备方法可用于高压管式法及高压釜式法生产低密度聚乙烯及其共聚物，尤其适用于高压管式法生产低密度聚乙烯及其共聚物，如乙烯-醋酸乙烯共聚物。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、由于该制备方法中第一压缩机和第二压缩机具有较高的增压速率，从而能够加快反应物在升压过程中的升压速度，缩短从低压升高至聚合压力的时间，不同反应区引发剂同时注入，缩短温峰建立时间，使聚乙烯的制备过程中调整剂均匀分布，进而有效地缓解了在聚乙烯的制备过程中反应区中的反应器易结垢的问题；

2、通过引发剂注入系统或者单独的调整剂补加系统对反应区补加分子量调整剂，并且分子量调整剂对各反应区的注入量沿第二混合气的流向依次递增，从而补充在聚合反应过程中消耗的调整剂，抑制聚合物中过高分子量的聚合物生成，进而有效地缓解了反应区中的反应器粘壁现象，提高了装置产量，同时降低了聚合物多分散性指数、提高了产品性能。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种聚乙烯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S1、将第一循环气体通入增压机进行增压；

S2、将第一混合气通入第一压缩机进行增压，所述第一混合气包括通过所述增压机的所述第一循环气体及乙烯；

S3、将第二混合气通入第二压缩机进行增压，所述第二混合气包括通过所述第一压缩机的所述第一混合气及第二循环气体，所述第二循环气体的压强大于所述第一循环气体，且所述第二压缩机的增压速率为11~13MPa/min；

S4、将通过所述第二压缩机的所述第二混合气通入聚合单元得到反应物，并将所述反应物依次通过高压循环气单元、低压循环气单元和挤压造粒单元，形成所述聚乙烯及其共聚物。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述第二压缩机将所述第二混合气增压至250~300MPa，增压时间为17~25min。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述第一压缩机的增压速率为0.5~0.7MPa/min。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，将所述第一循环气体增压至2~3MPa。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述第一压缩机将所述第一混合气增压至25~28.5Mpa后，执行所述步骤S3。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一压缩机对所述第一混合气的增压时间为30~40min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：

将分子量调整剂注入所述第一压缩机，所述分子量调整剂、乙烯与所述第一循环气体混合形成所述第一混合气，所述分子量调整剂的注入速率为40~80kg/h。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S4中，将引发剂与所述第二混合气通入所述聚合单元。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述聚合单元包括多个依次连接设置的反应区，同时向各所述反应区注入所述引发剂。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在同时向各所述反应区注入所述引发剂的步骤中，将分子量调整剂注入至少一个所述反应区。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在将所述分子量调整剂注入至少一个所述反应区之前，将所述分子量调整剂与所述引发剂混合。

12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，将所述分子量调整剂注入多个所述反应区，所述分子量调整剂对各所述反应区的注入量沿所述第二混合气的流向依次递增。

13.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第二混合气中的乙烯在所述聚合单元中发生聚合反应，反应温度为150~320℃、反应压力为160~350MPa。

14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述反应温度为200~320℃、所述反应压力为200~330MPa。

15.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述分子量调整剂为氢气、醛酮有机物和烃类有机物中的任一种或多种。

16.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为氧气、空气、过氧化物和偶氮化合物中的任一种或多种。

17.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：

将通过所述第二压缩机的所述第二混合气通过所述聚合单元之前，将所述第二混合气升温至130~190℃。