CN112500510A - 基于溶液法制备聚乙烯的强化系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于溶液法制备聚乙烯的强化系统及工艺，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、第一干燥塔和第二干燥塔。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。

Description

基于溶液法制备聚乙烯的强化系统及工艺

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；

第二干燥塔，其与所述分离罐相连，用以去除所述分离罐输出溶剂中水分并将溶剂回流至所述反应器。

进一步地，所述反应器为一搅拌釜，搅拌釜侧壁设有进料口，用以接收液相溶剂，搅拌釜底部设有出料口，用以输出反应后物料。

进一步地，所述反应器包括第一反应器和第二反应器，其中：

所述第一反应器与所述乙烯储罐相连，用以接收乙烯储罐输出的乙烯气体；

所述第二反应器进料口与第一反应器出料口相连，用以对第一反应器输出的物料进行二次反应。

进一步地，所述脱溶剂罐包括第一脱溶剂罐和第二脱溶剂罐，其中：

所述第一脱溶剂罐与所述闪蒸罐相连，用以将所述闪蒸罐输出物料中溶剂分离，并分别将溶剂输出至所述第二脱溶剂罐和精馏塔；

所述第二脱溶剂罐与所述第一脱溶剂罐相连，用以进一步分离所述第一脱溶剂罐输出物料中的溶剂并将溶剂输出至所述精馏塔，所述第二脱溶剂罐底部设有聚合物出口，用以输出聚乙烯。

进一步地，所述精馏塔包括轻组分塔和重组分塔，其中：

所述轻组分塔分别与所述闪蒸罐、第一脱溶剂罐和第二脱溶剂罐相连，用以对物料进行一次精馏并在精馏后将上层物料输出至所述分离罐，将下层物料输出至所述重组分塔；

所述重组分塔与所述轻组分塔出料口相连，用以接收轻组分塔输出的液相物料并对物料进行二次精馏并在精馏后将上层物料输出至所述第一干燥塔，将下层重组份物料排出系统。

进一步地，所述第二脱溶剂罐与所述轻组分塔之间管路中设有真空泵，用以将第二脱溶剂罐分离出的溶剂输出至轻组分塔内。

进一步地，所述分离罐出口管路中设有压缩机，用以将分离罐分离出的乙烯气体输出系统或回流至所述乙烯储罐。

进一步地，所述系统中还设有多个换热器，换热器分别设置在系统内的指定位置，用以对系统中物料进行换热以调节系统内的运行温度。

另一方面，本发明提供一种基于溶液法制备聚乙烯的强化工艺，包括：

步骤1：在系统运行前，通入氮气，使氮气沿管路流动并充满系统以置换系统内的水分和氧气，置换完成后，向物料进料管道内通入氢气以继续进行置换；

步骤2：置换完成后，将催化剂、助催化剂和给电子体分别加入至第一反应器和第二反应器内，并通过进料口将溶剂输送至第一反应器内部，溶剂经第一反应器出料口流入至第二反应器内部；

步骤3：系统开始运行，将乙烯储罐内乙烯气体分别输送至第一微界面发生器和第二微界面发生器，各微界面发生器会分别对乙烯气体进行破碎形成微米级气泡，并在破碎后将微米级气泡分别输出至第一反应器和第二反应器；

步骤4：微米级气泡分别输出至第一反应器和第二反应器后，微米级气泡与溶剂混合形成气液乳化物，气液乳化物在催化剂、助催化剂和给电子体的作用下发生聚合反应生成聚乙烯，反应完成后，第二反应器将含有聚乙烯的混合物料输出至闪蒸罐；

步骤5：闪蒸罐会降低物料的压力，从而降低物料的沸点，以对物料进行蒸发，蒸发完成后，闪蒸罐会将上层物料输出至轻组分塔，将下层物料输出至脱溶剂罐；

步骤6：第一脱溶剂罐接收所述闪蒸罐输出的物料后，对物料中溶剂进行分离，在分离后将溶剂输出至所述轻组分塔并将下层物料输出至第二脱溶剂罐，第二脱溶剂罐在接收所述第一脱溶剂罐接收的物料后，会对物料进行二次脱离，将溶剂输出至所述轻组分塔并将下层聚乙烯产物输出系统；

步骤7：溶剂输送至所述轻组分塔后，轻组分塔对溶剂进行精馏，精馏后将上层物料输出至分离罐，将下层物料输出至重组分塔，物料输送至重组分塔后，重组分塔对物料进行二次精馏，精馏后将上层物料输出至第一干燥塔，将下层重组份物料排出系统；

步骤8：所述分离罐在接受物料后对物料进行分离，分离后压缩机将上层物料输出系统或回流至所述乙烯储罐，下层物料会输送至第二干燥塔进行干燥，并在干燥后回流至所述第一反应器；

步骤9：所述第一干燥塔会对重组份塔输出的上层物料进行干燥，并在干燥后回流至所述第一反应器。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过破碎乙烯使其形成微米尺度的微米级气泡，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，提高了所述系统的聚合效率；同时，微米级气泡与溶剂混合形成气液乳化物，通过各原料间的充分混合，增大了气液两相的相界面积，减小了液膜厚度，降低了传质阻力，达到了在较低预设操作条件范围内强化传质的效果。

此外，可以根据不同的产品要求或不同的催化剂，而对预设操作条件的范围进行灵活调整，进一步确保了反应的充分有效进行，进而保证了反应速率，达到了强化反应的目的。

进一步地，本发明所述系统还设有杀死器，当系统运行工艺参数超出指定值时，杀死器会向系统中输送杀死剂，从而调节系统负荷，提高了所述系统的安全性。

进一步地，本发明设有至少两个干燥塔，用以分别对精馏塔精馏出的溶剂进行干燥，通过去除溶剂中水分以提高溶剂的纯度，以提高乙烯在溶剂中的溶解度，从而进一步提高乙烯的转化率。

进一步地，所述反应器选用搅拌釜，通过使用搅拌釜对气液乳化物搅拌以使气液乳化物中的微米级气泡和溶剂进一步混合，通过提高微米级气泡在溶剂中的混合度以进一步提高系统的乙烯转化率。

尤其，本发明所述系统选用双反应器，且两反应器串联设置，通过使用多级反应以进一步提高所述系统的乙烯转化率。

进一步地，本发明所述系统中还设有两个脱溶剂罐，当气液乳化物反应完成后，所述两脱溶剂罐会依次对反应后物料进行分离，将产物与溶剂分离，从而提高了所述系统的物料使用效率。

进一步地，所述系统中还分别设有轻组分塔和重组分塔，当溶剂输送至精馏塔后，轻组分塔和重组分塔会依次对溶剂进行精馏以将溶剂中的重组份物料排出，进一步提高了所述系统的物料使用效率。

尤其，在本发明所述系统中的指定位置还设有换热器，通过在多处指定位置设置换热器，能够有效降低系统在运行过程中的温度负荷，提高了所述系统的运行效率。

附图说明

图1为本发明所述基于溶液法制备聚乙烯的强化系统的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明所述基于溶液法制备聚乙烯的强化系统的结构示意图，包括乙烯储罐1、反应器2、微界面发生器3、杀死器4、闪蒸罐5、脱溶剂罐6、真空泵7、精馏塔8、第一干燥塔91、第二干燥塔92、分离罐10、压缩机11和换热器12。其中，所述反应器2与所述乙烯储罐1相连，用以接收乙烯储罐1输出的乙烯气体并为乙烯的聚合提供反应场所。所述微界面发生器3设置在所述反应器2的内部底端，用以将所述乙烯储罐1输出的乙烯气体破碎形成微米级气泡。所述杀死器4设置在所述反应器3出料口处，用以在系统负载过高时释放杀死剂杀死系统。所述闪蒸罐5设置在所述杀死器4出口处，用以在温度不变的情况下，降低物料的压力，从而降低物料的沸点，并对物料进行蒸发。所述脱溶剂罐6设置在所述闪蒸罐5和所述精馏塔8之间，用以分离闪蒸罐5输出物料中的溶剂及聚乙烯产物。所述真空泵7设置在所述脱溶剂罐6出口处，用以将溶剂输送至所述精馏塔8。所述精馏塔8分别与所述闪蒸罐5和脱溶剂罐6相连，用以对溶剂进行精馏以脱除溶剂中的重组份物料。所述第一干燥塔91设置在所述精馏塔8出口处，用以对精馏塔8输出溶剂进行干燥。所述分离罐10设置在所述精馏塔8出口处，用以分离精馏塔8输出溶剂中的乙烯气体。所述第二干燥塔92与所述分离罐10相连，用以对分离罐10输出溶剂进行干燥。所述压缩机11与所述分离罐相连，用以将分离罐10输出乙烯输送至乙烯储罐或排出系统。

当所述系统运行时，乙烯储罐1将乙烯气体输送至微界面发生器3，微界面发生器3会将乙烯气体破碎成微米尺度的微米级气泡并将微米级气泡输出至反应器2内，微米级气泡与溶剂混合形成气液乳化物，在催化剂作用下发生聚合反应，生成含有聚乙烯的混合物料；反应完成后，反应器2将混合物料输送至闪蒸罐5，闪蒸罐5对混合物料进行闪蒸以对物料进行分离，分离后将上层物料输送至精馏塔8，将下层物料输送至脱溶剂罐6；脱溶剂罐6对其接收到的物料进行分离，得到混合溶剂和聚乙烯，分离后将混合溶剂输送至精馏塔8，将聚乙烯输出系统；精馏塔8对混合溶剂进行精馏，精馏后将上层溶剂分别输送至第一干燥塔91和分离罐10，将下层重组份物料排出系统；第一干燥塔91对精馏塔输出溶剂进行干燥并在干燥后回流至反应器2；分离罐10对溶剂进行分离，将上层乙烯气体输送至乙烯储罐1或输出系统，将下层溶剂输送至第二干燥塔92；第二干燥塔92对溶剂进行干燥后将溶剂回流至反应器2。本领域的技术人员可以理解的是，所述系统不仅能用于乙烯的聚合，也可用于聚氯乙烯、丙烯或其它种类有机物的聚合，只要满足所述系统能够达到其指定的工作状态即可。

请继续参阅图1所示，本发明所述乙烯储罐1为一储罐，用以储存乙烯气体，在系统运行时，乙烯储罐1会将乙烯气体输出至微界面发生器3，同时接收所述分离罐输出的乙烯以对乙烯进行重复使用。可以理解的是，所述乙烯储罐1的尺寸及材质本实施例均不做具体限制，只要满足所述乙烯储罐1能够储存和输送指定量的乙烯气体即可。

请继续参阅图1所示，所述反应器2包括第一反应器21和第二反应器22，两所述反应器串联，以对乙烯进行多级反应。系统运行时，微界面发生器3将乙烯气体破碎成微米级气泡，并分别将微米级气泡输出至各所述反应器，微米级气泡在各反应器内溶解于溶剂并发生聚合反应，当第一反应器21反应完成后，第一反应器21会将混合物料输送至第二反应器22以进行二级反应，二级反应器22反应完成后将混合物料输送至所述闪蒸罐5。可以理解的是，所述反应器的个数可以为两个、三个或其他数个，只要满足所述系统能够对乙烯进行多级聚合反应即可。

具体而言，所述第一反应器21为一搅拌釜，在其侧壁设有进料口，用以接收溶剂、催化剂、助催化剂和给电子体，在其底部设有出料口，用以输出反应后的混合物料，在第一反应器21底部设有微界面发生器3，用以将微米级气泡输出至第一反应器21内部。在系统运行时，先将溶剂、催化剂、助催化剂和给电子体依次通入第一反应器21内部，此时微界面发生器3将微米级气泡输出至第一反应器21内部，微米级气泡与第一反应器21内物料混合形成气液乳化物，混合完成后，第一反应器21开始搅拌，使物料内乙烯发生聚合反应生成聚乙烯，反应完成后，第一反应器21将反应后的含有聚乙烯的混合物料输出至所述第二反应器22。可以理解的是，所述第一反应器21可以为搅拌釜，也可以为悬浮床、乳化床或其他种类的反应器，只要满足所述第一反应器21能够达到其指定的工作状态即可。

具体而言，所述第二反应器22为一搅拌釜，在其侧壁设有进料口，用以接收溶剂、催化剂、助催化剂和给电子体，在其底部设有出料口，用以输出反应后的混合物料，在第二反应器22底部设有微界面发生器3，用以将微米级气泡输出至第二反应器22内部。在系统运行时，所述第一反应器21将反应后的混合物料输送至第二反应器22内部，此时微界面发生器3将微米级气泡输出至第二反应器22内部，微米级气泡与第二反应器22内的混合物料混合形成气液乳化物，混合完成后，第二反应器22开始搅拌，使物料内乙烯发生聚合反应生成聚乙烯，反应完成后，第一反应器21将反应后的含有聚乙烯的混合物料输出至所述闪蒸罐5。可以理解的是，所述第二反应器22可以为搅拌釜，也可以为悬浮床、乳化床或其他种类的反应器，只要满足所述第二反应器22能够达到其指定的工作状态即可。

请继续参阅图1所示，本发明所述微界面发生器3包括第一微界面发生器31和第二微界面发生器32。其中第一微界面发生器31设置在所述第一反应器21内部底侧，用以将乙烯气体破碎形成微米级气泡并将微米级气泡输出至第一反应器21内部。第二微界面发生器32设置在所述第二反应器22内部底侧，用以将乙烯气体破碎形成微米级气泡并将微米级气泡输出至第二反应器22内部。系统运行时，各所述微界面发生器3会分别对输送的乙烯气体进行打碎，使乙烯气体破碎形成微米级气泡，并将微米级气泡分别输出至对应的反应器2内部以使微米级气泡与各反应器2内物料混合形成气液乳化物。可以理解的是，本发明所述微界面发生器3还可用于其它多相反应中，如通过微界面、微纳界面、超微界面、微泡生化反应器或微泡生物反应器等设备，使用微混合、微流化、超微流化、微泡发酵、微泡鼓泡、微泡传质、微泡传递、微泡反应、微泡吸收、微泡增氧、微泡接触等工艺或方法，以使物料形成多相微混流、多相微纳流、多相乳化流、多相微结构流、气液固微混流、气液固微纳流、气液固乳化流、气液固微结构流、微米级气泡、微米级气泡流、微泡沫、微泡沫流、微气液流、气液微纳乳化流、超微流、微分散流、两项微混流、微湍流、微泡流、微鼓泡、微鼓泡流、微纳鼓泡以及微纳鼓泡流等由微米尺度颗粒形成的多相流体、或由微纳尺度颗粒形成的多相流体(简称微界面流体)，从而有效地增大了反应过程中所述气相和/或液相与液相和/或固相之间的相界传质面积。

请继续参阅1所示，本发明所述杀死器4设置在所述第二反应器22出口处，用以在系统运行负荷过高时向系统内输送杀死剂以对系统进行杀死。在系统运行前，杀死器4内会设有预设的温度值和压力值，在系统运行时，当系统内的压力或温度大于预设值时，杀死器4会向系统内输送指定量的杀死剂，从而降低系统内的运行负荷。可以理解的是，所述杀死剂的种类可以为CO，也可以为其他种类的杀死剂，只要满足杀死器4在释放杀死剂时能够有效降低系统的运行负荷即可。

请继续参阅图1所示，本发明所述闪蒸罐5设置在所述杀死器4出口处，用以对混合物料进行闪蒸。当第二反应器22将混合物料输送至闪蒸罐5时，闪蒸罐5会对反应后的混合物料进行闪蒸，通过降低反应后混合物料的压力，以降低混合物料的沸点，从而对物料进行蒸发，并在蒸发后将混合物料进行分离，将上层物料输送至所述精馏塔8，将下层物料输送至所述脱溶剂罐6。可以理解的是，所述闪蒸罐5的尺寸和型号本实施例均不做具体限制，只要满足所述闪蒸罐5能够达到其指定的工作状态即可。

请继续参阅图1所示，本发明实施例所述脱溶剂罐6包括第一脱溶剂罐61和第二脱溶剂罐62。其中，所述第一脱溶剂罐61与所述闪蒸罐相连，用以对闪蒸罐5输出的下层物料进行溶剂的脱除。所述第二脱溶剂罐62与所述第一脱溶剂罐61相连，用以对第一脱溶剂罐61分离后的物料进行分离以得到含有乙烯的混合溶剂和聚乙烯。当系统运行时，闪蒸罐5会将下层物料输送至第一脱溶剂罐61，第一脱溶剂罐会对下层物料进行分离，并在分离后将上层的混合溶剂输送至所述精馏塔8，将下层物料输送至第二脱溶剂罐62，下层物料进入第二脱溶剂罐62后，第二脱溶剂罐62会对物料进行溶剂的脱除，脱出后将上层混合溶剂输送至精馏塔8，将下层的聚乙烯输出系统。可以理解的是，所述脱溶剂罐6的数量可以为两个，三个或其他数量个，只要满足所述脱溶剂罐6能够将混合溶剂与聚乙烯分离并把聚乙烯输出系统即可。

请继续参阅图1所示，本发明所述精馏塔8包括轻组分塔81和重组分塔82。其中，所述轻组分塔81分别与所述闪蒸罐5、第一脱溶剂罐61和第二脱溶剂罐62相连，用以接收闪蒸罐5、第一脱溶剂罐61和第二脱溶剂罐62输出的混合溶剂并对混合溶剂进行精馏。所述重组分塔82与所述轻组分塔81相连，用以对轻组分塔下层输出的混合溶剂进行精馏。当混合溶剂被输送至轻组分塔81内部时，轻组分塔81会对混合溶剂进行精馏，精馏后，将上层含有乙烯的混合溶剂输出至所述分离罐10，将下层混合溶剂输送至重组分塔82，重组分塔82会对混合溶剂进行精馏，精馏后，重组分塔82将上层溶剂输送至所述第一干燥塔91，将下层重组份物料输出系统。可以理解的是，所述轻组分塔81和重组分塔82的尺寸和型号本实施例均不做具体限制，只要满足所述轻组分塔81和重组分塔82能够分别达到其指定的工作状态即可。

请继续参阅图1所示，本发明所述第一干燥塔91设置在所述重组分塔82出口处，用以对重组分塔82输出的溶剂进行干燥，通过去除溶剂中的水分以提高溶剂的纯度。

请继续参阅图1所示，本发明所述分离罐10与所述轻组分塔81相连，用以对轻组分塔81输出的混合溶剂进行分离。当所述轻组分塔81将混合溶剂输出至分离罐10后，分离罐10会对混合溶剂进行分离，并在分离后将上层乙烯输出至所述乙烯储罐1进行重复使用，将下层溶剂输出至所述第二干燥塔。

请继续参阅图1所示，本发明所述第二干燥塔与所述分离罐相连，用以干燥所述分离罐10输出的溶剂。系统运行时，第二干燥塔92会接收分离罐10输出的溶剂，并去除溶剂中的水分以提高溶剂的纯度，干燥完成后，第二干燥塔92会将溶剂回流至所述第一反应器以进行重复使用。

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

一种基于溶液法制备聚乙烯的强化工艺，其特征在于，包括：

步骤1：在系统运行前，通入氮气，使氮气沿管路流动并充满系统以置换系统内的水分和氧气，置换完成后，向物料进料管道内通入氢气以继续进行置换；

步骤2：置换完成后，将催化剂、助催化剂和给电子体分别加入至第一反应器和第二反应器内，并通过进料口将溶剂输送至第一反应器内部，溶剂经第一反应器出料口流入至第二反应器内部；

步骤3：系统开始运行，将乙烯储罐内乙烯气体分别输送至第一微界面发生器和第二微界面发生器，各微界面发生器会分别对乙烯气体进行破碎形成微米级气泡，并在破碎后将微米级气泡分别输出至第一反应器和第二反应器；

步骤4：微米级气泡分别输出至第一反应器和第二反应器后，微米级气泡与溶剂混合形成气液乳化物，气液乳化物在催化剂、助催化剂和给电子体的作用下发生聚合反应生成聚乙烯，反应完成后，第二反应器将含有聚乙烯的混合物料输出至闪蒸罐；

步骤5：闪蒸罐会降低物料的压力，从而降低物料的沸点，以对物料进行蒸发，蒸发完成后，闪蒸罐会将上层物料输出至轻组分塔，将下层物料输出至脱溶剂罐；

步骤6：第一脱溶剂罐接收所述闪蒸罐输出的物料后，对物料中溶剂进行分离，在分离后将溶剂输出至所述轻组分塔并将下层物料输出至第二脱溶剂罐，第二脱溶剂罐在接收所述第一脱溶剂罐接收的物料后，会对物料进行二次脱离，将溶剂输出至所述轻组分塔并将下层聚乙烯产物输出系统；

步骤7：溶剂输送至所述轻组分塔后，轻组分塔对溶剂进行精馏，精馏后将上层物料输出至分离罐，将下层物料输出至重组分塔，物料输送至重组分塔后，重组分塔对物料进行二次精馏，精馏后将上层物料输出至第一干燥塔，将下层重组份物料排出系统；

步骤8：所述分离罐在接受物料后对物料进行分离，分离后压缩机将上层物料输出系统或回流至所述乙烯储罐，下层物料会输送至第二干燥塔进行干燥，并在干燥后回流至所述第一反应器；

步骤9：所述第一干燥塔会对重组份塔输出的上层物料进行干燥，并在干燥后回流至所述第一反应器。

实施例一

使用上述系统及工艺进行聚乙烯的制备，其中：

反应器中的反应温度为153℃，反应压力为2.4MPa，溶剂选用环己烷，催化剂选用齐格勒-纳塔催化剂。

系统运行后对产物进行统计得，乙烯单程转化率96.8％，总利用率98.5％。

实施例二

使用上述系统及工艺进行聚乙烯的制备，其中：

反应器中的反应温度为158℃，反应压力为2.9MPa，溶剂选用环己烷，催化剂选用非茂单中心催化剂(SSC)。

系统运行后对产物进行统计得，乙烯单程转化率98.2％，总利用率98.9％。

实施例三

使用上述系统及工艺进行聚乙烯的制备，其中：

反应器中的反应温度为162℃，反应压力为3.2MPa，溶剂选用环己烷，催化剂选用Z-N茂催化剂。

系统运行后对产物进行统计得，乙烯单程转化率98.8％，总利用率99.4％。

对比例

使用现有技术进行聚乙烯的制备，其中：

反应器中的反应温度为162℃，反应压力为3.2MPa，溶剂选用环己烷，催化剂选用Z-N茂催化剂。

系统运行后对产物进行统计得，乙烯单程转化率95％，总利用率98.5％。

由此可见，使用本发明所述系统及工艺能够有效提高乙烯的单程转化率及乙烯的利用率。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，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 (9)

1.一种基于溶液法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，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；

第二干燥塔，其与所述分离罐相连，用以去除所述分离罐输出溶剂中水分并将溶剂回流至所述反应器。

2.根据权利要求1所述的基于溶液法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，所述反应器为一搅拌釜，搅拌釜侧壁设有进料口，用以接收液相溶剂，搅拌釜底部设有出料口，用以输出反应后物料。

3.根据权利要求2所述的基于溶液法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，所述反应器包括第一反应器和第二反应器，其中：

所述第一反应器与所述乙烯储罐相连，用以接收乙烯储罐输出的乙烯气体；

所述第二反应器进料口与第一反应器出料口相连，用以对第一反应器输出的物料进行二次反应。

4.根据权利要求1所述的基于溶液法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，所述脱溶剂罐包括第一脱溶剂罐和第二脱溶剂罐，其中：

所述第一脱溶剂罐与所述闪蒸罐相连，用以将所述闪蒸罐输出物料中溶剂分离，并分别将溶剂输出至所述第二脱溶剂罐和精馏塔；

所述第二脱溶剂罐与所述第一脱溶剂罐相连，用以进一步分离所述第一脱溶剂罐输出物料中的溶剂并将溶剂输出至所述精馏塔，所述第二脱溶剂罐底部设有聚合物出口，用以输出聚乙烯。

5.根据权利要求4所述的基于溶液法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，所述精馏塔包括轻组分塔和重组分塔，其中：

所述轻组分塔分别与所述闪蒸罐、第一脱溶剂罐和第二脱溶剂罐相连，用以对物料进行一次精馏并在精馏后将上层物料输出至所述分离罐，将下层物料输出至所述重组分塔；

所述重组分塔与所述轻组分塔出料口相连，用以接收轻组分塔输出的液相物料并对物料进行二次精馏并在精馏后将上层物料输出至所述第一干燥塔，将下层重组份物料排出系统。

6.根据权利要求5所述的基于溶液法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，所述第二脱溶剂罐与所述轻组分塔之间管路中设有真空泵，用以将第二脱溶剂罐分离出的溶剂输出至轻组分塔内。

7.根据权利要求1所述的基于溶液法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，所述分离罐出口管路中设有压缩机，用以将分离罐分离出的乙烯气体输出系统或回流至所述乙烯储罐。

8.根据权利要求1所述的基于溶液法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，所述系统中还设有多个换热器，换热器分别设置在系统内的指定位置，用以对系统中物料进行换热以调节系统内的运行温度。

9.一种基于溶液法制备聚乙烯的强化工艺，其特征在于，包括：

步骤1：在系统运行前，通入氮气，使氮气沿管路流动并充满系统以置换系统内的水分和氧气，置换完成后，向物料进料管道内通入氢气以继续进行置换；

步骤2：置换完成后，将催化剂、助催化剂和给电子体分别加入至第一反应器和第二反应器内，并通过进料口将溶剂输送至第一反应器内部，溶剂经第一反应器出料口流入至第二反应器内部；

步骤3：系统开始运行，将乙烯储罐内乙烯气体分别输送至第一微界面发生器和第二微界面发生器，各微界面发生器会分别对乙烯气体进行破碎形成微米级气泡，并在破碎后将微米级气泡分别输出至第一反应器和第二反应器；

步骤4：微米级气泡分别输出至第一反应器和第二反应器后，微米级气泡与溶剂混合形成气液乳化物，气液乳化物在催化剂、助催化剂和给电子体的作用下发生聚合反应生成聚乙烯，反应完成后，第二反应器将含有聚乙烯的混合物料输出至闪蒸罐；

步骤5：闪蒸罐会降低物料的压力，从而降低物料的沸点，以对物料进行蒸发，蒸发完成后，闪蒸罐会将上层物料输出至轻组分塔，将下层物料输出至脱溶剂罐；

步骤6：第一脱溶剂罐接收所述闪蒸罐输出的物料后，对物料中溶剂进行分离，在分离后将溶剂输出至所述轻组分塔并将下层物料输出至第二脱溶剂罐，第二脱溶剂罐在接收所述第一脱溶剂罐接收的物料后，会对物料进行二次脱离，将溶剂输出至所述轻组分塔并将下层聚乙烯产物输出系统；

步骤7：溶剂输送至所述轻组分塔后，轻组分塔对溶剂进行精馏，精馏后将上层物料输出至分离罐，将下层物料输出至重组分塔，物料输送至重组分塔后，重组分塔对物料进行二次精馏，精馏后将上层物料输出至第一干燥塔，将下层重组份物料排出系统；

步骤8：所述分离罐在接受物料后对物料进行分离，分离后压缩机将上层物料输出系统或回流至所述乙烯储罐，下层物料会输送至第二干燥塔进行干燥，并在干燥后回流至所述第一反应器；

步骤9：所述第一干燥塔会对重组份塔输出的上层物料进行干燥，并在干燥后回流至所述第一反应器。

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