CN112500512A - 一种基于本体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本体法制备聚乙烯的强化系统及工艺，包括乙烯储罐、预反应器、微界面发生器、第一分离罐、第二分离罐、后反应器、第三分离罐、吹扫器、压缩泵和换热器。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液相的引发剂和添加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能够与引发剂和添加剂充分接触，提高了所述系统的聚合效率；同时，微米级气泡与引发剂和添加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。

Description

一种基于本体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，尤其涉及一种基于本体法制备聚乙烯的强化系统及工艺。

背景技术

本体聚合法常用于聚甲基丙烯酸甲酯(俗称有机玻璃)、聚苯乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚酰胺等树酯的生产。

本体聚合是单体(或原料低分子物)在不加溶剂以及其它分散剂的条件下，由引发剂或光、热、辐射作用下其自身进行聚合引发的聚合反应。有时也可加少量着色剂、增塑剂、分子量调节剂等。液态、气态、固态单体都可以进行本体聚合。应用于制造透明性好的材料，以及介电性好的电器；由于混合和传热困难，工业上自由基本体聚合不及悬浮聚合、乳液聚合应用广泛，离子聚合由于多数催化剂易被水破坏，故常采用本体聚合和溶液聚合。

本体法制备聚合物具有以下特点：产品纯净，电性能好，可直接进行浇铸成型；生产设备利用率高，操作简单，不需要复杂的分离、提纯操作。

本体法制备聚乙烯虽具有生产工艺简单，流程短，使用生产设备少，投资较少；反应器有效反应容积大，生产能力大，易于连续化，生产成本低等特点，但是该工艺热效应相对较大，自动加速效应造成产品有气泡，变色，严重时则温度失控，引起爆聚，使产品达标难度加大.由于体系粘度随聚合不断增加，混合和传热困难；在自由基聚合情况下，有时还会出现聚合速率自动加速现象，如果控制不当，将引起爆聚；产物分子量分布宽，未反应的单体难以除尽，导致制品机械性能变差等

为了改进产品性能或成型加工，需要而加入有特定功能的添加剂，如增塑剂，抗氧剂，内润滑剂，紫外线吸收剂及颜料等；

为了调节反应速率以及适当降低反应温度，应加入一定量的专用引发剂；为了降低体系黏度改善流动性，加入少量内润滑剂或溶剂；

采用较低的反应温度，较低的引发剂浓度进行聚合，使放热缓和；

然而，在系统中使用了上述添加剂和引发剂后，乙烯气体会与所述液相溶剂混合，在混合不均匀的情况下会使制备的聚乙烯质量降低，从而降低了工艺的制备效率。

发明内容

为此，本发明提供一种基于本体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与添加剂混合不均匀导致的制备效率低的问题。

一方面，本发明提供一种基于本体法制备聚乙烯的强化系统，包括：

乙烯储罐，用以储存乙烯气体；

预反应器，其与所述乙烯储罐相连，用以为乙烯的预聚合反应提供反应空间；

微界面发生器，其分别设置在所述预反应器和后反应器内部底端并分别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；

第一分离罐，其与所述预反应器相连，用以对预反应器输出的混合物料进行分离；

第二分离罐，其与所述第一分离罐相连，用以对第一分离罐输出的下层物料进行二次分离；

后反应器，其分别与所述乙烯储罐和所述与第二分离罐相连，用以分别接收乙烯储罐输送的乙烯气体和第二分离罐输出的混合物料，并使混合物料与乙烯气体混合以进行聚合反应；

第三分离罐，其与所述后反应器相连，用以对所述后反应器输出的物料进行分离；

吹扫器，其分别与各所述分离罐相连，用以对管道进行吹扫以防止聚乙烯成品堵塞管道；

压缩泵，其分别与所述预反应器、后反应器、第一分离罐和第二分离罐相连，用以将各反应器和各分离罐在运行过程中输出的乙烯气体输送至所述乙烯储罐；

换热器，其设置在所述压缩泵出口处，用以对压缩泵输出的乙烯气体进行换热。

进一步地，所述微界面发生器包括第一微界面发生器和第二微界面发生器，其中：

第一微界面发生器设置在所述预反应器内部底端，用以将乙烯气体破碎成微米级气泡并将微米级气泡输出至预反应器内；

第二微界面发生器设置在所述后反应器内部底端，用以将乙烯气体破碎成微米级气泡并将微米级气泡输出至后反应器内。

进一步地，所述乙烯储罐出料口设有分流管道，所述微界面发生器分别与各支路末端相连，用以将乙烯气体破碎成微米级气泡。

进一步地，所述预反应器侧壁设有进料管道，用以输送调节反应速率的液相引发剂和降低体系黏度的液相添加剂。

进一步地，所述添加剂包括增塑剂、抗氧剂、内润滑剂和紫外线吸收剂中的一种或多种混合溶剂。

进一步地，所述第一分离罐顶部设有回流管，用以将分离后的上层乙烯回流至所述乙烯储罐，第一分离罐底部设有分流管，分流管两端分别与所述第二分离罐和吹扫器相连，用以将第一分离罐分离后的下层物料分别输送至第二分离罐和吹扫器。

进一步地，所述预反应器和所述后反应器顶部分别设有回流管，用以分别将反应后的乙烯气体回流至乙烯储罐。

进一步地，所述第二分离罐底部设有出料管，用以将分离后的底层聚乙烯成品输送至所述吹扫器，第二分离罐侧壁底部设有输送管，用以将分离后的混合物料输送至所述后反应器。

进一步地，所述第三分离罐顶部设有回流管，用以将反应后的乙烯气体回流至乙烯储罐，第三分离罐底部设有出料管，用以将分离后的聚乙烯成品输送至所述吹扫器。

另一方面，本发明提供一种基于本体法制备聚乙烯的强化工艺，包括：

步骤1：将乙烯和氢气分别通入乙烯储罐，并将引发剂和添加剂输送至预反应器，输送完成后，开始运行系统；

步骤2：系统运行后，乙烯储罐将乙烯气体分别输送至各微界面发生器，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预反应器和后反应器；

步骤3：微米级气泡在预反应器内与引发剂和添加剂混合形成气液乳化物，对预反应器加热，使气液乳化物中的乙烯发生预聚合反应，生成含有聚乙烯的混合物料，反应完成后压缩泵通过预反应器顶部的回流管将未聚合的乙烯气体输送回乙烯储罐以进行重复使用；

步骤4：预聚合反应完成后，预反应器将混合物料输出至第一分离罐，第一分离罐对物料进行分离，将物料中的乙烯气体抽离，并通过回流管输送回乙烯储罐进行重复使用，并在分离后将混合物料输出；

步骤5：混合物料在输送过程中经过分流管，分流管对物料进行分离，将聚乙烯输送至吹扫器，将混合物料输送至第二分离罐；

步骤6：第二分离罐对混合物料进行分离，将底层的聚乙烯输送至吹扫器，将上层的混合物料输送至后反应器；

步骤7：后反应器分别接收微米级气泡和混合物料，微米级气泡与混合物料充分混合，形成气液乳化物；

步骤8：使气液乳化物中的乙烯发生预聚合反应，生成含有聚乙烯的混合物料，反应完成后，后反应器通过底部出料管将混合物料输出至第三分离罐，压缩泵通过后反应器顶部的回流管将未聚合的乙烯气体输送回乙烯储罐以进行重复使用；

步骤9：第三分离罐对所述后反应器输出的混合物料进行分离，将上层的乙烯气体回流至乙烯储罐，将下层的聚乙烯输送至吹扫器；

步骤10：吹扫器在输送聚乙烯过程中对管道进行吹扫以防止聚乙烯堵塞管道。

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液相的引发剂和添加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能够与引发剂和添加剂充分接触，提高了所述系统的聚合效率；同时，微米级气泡与引发剂和添加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，本发明采用多段反应，通过使用预反应器和后反应器，能够有效控系统中的乙烯制转化率以及乙烯的自动加速效应，使反应热分成几个阶段放出，从而有效降低了系统的负荷，提高了本发明所述系统的运行效率。

进一步地，本发明采用多个分离罐，通过使用分离罐对反应后物料的多级分离，能够有效对混合物料中未聚合的乙烯和聚合完成的聚乙烯进行分离，提高了本发明所述系统中乙烯的利用率和聚乙烯的产量。

进一步地，所述系统中还设有吹扫器，当系统输出聚乙烯时，吹扫器能够对出料管道进行吹扫以防止聚乙烯颗粒堵塞管道，进一步提高了本发明所述系统的运行效率。

进一步地，本发明所述系统中还设有换热器，通过使用换热器对回流的乙烯进行换热，能够有效降低系统的热负荷，并提高本发明所述系统的运行效率。

进一步地，本发明所述系统中预反应器、后反应器、第一分离罐和第三分离罐顶部均设有回流管，通过使用在多个设备上分别回流管能够对系统运行过程中未完全聚合的乙烯进行最大程度的回收，从而进一步提高了本发明所述系统的乙烯利用率。

附图说明

图1为本发明所述基于本体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本体法制备聚乙烯的强化系统的结构示意图，包括乙烯储罐1、预反应器21、后反应器22、第一微界面发生器31、第二微界面发生器32、第一分离罐41、第二分离罐42、第三分离罐43、吹扫器5、压缩泵6和换热器7。其中所述第一微界面发生器31设置在所述预反应器21内部底侧，第二微界面发生器32设置在所述后预热器22内部底侧，且第一微界面发生器31和第二微界面发生器32分别与所述乙烯储罐1相连，用以破碎输送的乙烯气体，使乙烯气体形成微米尺度的微米级气泡，并将微米级气泡分别输出至对应的反应器中。所述预反应器21与所述乙烯储罐1相连，用以对乙烯进行预聚合反应，所述后反应器22分别与所述乙烯储罐1和第二分离罐42相连，用以接收第二分离罐输42出的物料和乙烯储罐1输出的乙烯气体并使乙烯发生后聚合反应。所述第一分离罐41与所述预反应器21相连，用以对预反应器21输出的混合物料进行分离，所述第二分离罐42与第一分离罐41相连，用以对第一分离罐41分离出的物料进行进一步分离，所述第三分离罐43与后反应器22相连，用以对后反应器22输出的混合物料进行分离。所述吹扫器5分别与所述第一分离罐41、第二分离罐42和第三分离罐43相连，用以将系统制备的聚乙烯输出系统。所述压缩泵6分别与所述预反应器21、后反应器22、第一分离罐41和第三分离罐43相连，用以将上述设备在运行过程中未聚合的乙烯输送至所述乙烯储罐。所述换热器7设置在所述压缩泵6的出料口处，用以对压缩泵6输出的乙烯进行换热。

系统运行前，先将乙烯通入所述乙烯储罐1，并将液相的引发剂和添加剂输送至预反应器21。系统运行时，乙烯储罐1将乙烯气体输分别送至第一微界面发生器31和第二微界面发生器32，各所述微界面发生器会将乙烯气体破碎成微米尺度的微米级气泡，第一微界面发生器31将微米级气泡输出至预反应器21内部；微米级气泡与预反应器21内部的引发剂和添加剂混合形成气液乳化物并使乙烯发生聚合反应；反应完成后，预反应器21将乙烯气体回流至乙烯储罐1并将混合物料输送至第一分离罐41；第一分离罐41对混合物料进行分离，将乙烯气体回流至乙烯储罐1并将混合物料分别输送至第二分离罐42和吹扫器5；第二分离罐42对第一分离罐41输送的混合物料进行二次分离，将分离后的物料分别输送至所述后反应器32和吹扫器5；后反应器32在接收到混合物料后，混合物料与所述第二微界面发生器输出的微米级气泡混合形成气液乳化物并发生后聚合反应，反应后，后反应器22将乙烯回流至乙烯储罐并将反应后的混合物料输送至第三分离罐43；第三分离罐43对物料进行分离，将乙烯回流至乙烯储罐1并将聚乙烯输送至吹扫器5；吹扫器5会将聚乙烯输出系统并对管道进行吹扫以防止聚乙烯堵塞管道；所述压缩泵6会将回流管中的乙烯输送至汇流储罐1；所述换热器7会对所述压缩泵6输出的乙烯进行换热以降低系统的热负荷。本领域的技术人员可以理解的是，本发明所述第一微界面发生器31和第二微界面发生器32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。当然，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会分别将乙烯气体输出至各所述微界面发生器，同时接收所述压缩泵6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，本发明所述预反应器21为一反应罐，在预反应器21侧壁设有进料管道，用以输送液相的引发剂和添加剂，在预反应器21顶部设有回流管，用以将未聚合的乙烯回流至乙烯储罐1，在预反应器21底部设有出料口，用以将聚合后的混合物料输出至下一设备，在预反应器21底部还设有第一微界面发生器31，用以将微米级气泡输出至预反应器21内部。在系统运行时，先将引发剂和添加剂的混合溶剂通入预反应器21内部，此时第一微界面发生器31将微米级气泡输出至预反应器21内部，微米级气泡与预反应器21内物料混合形成气液乳化物，混合完成后，气液乳化物内乙烯发生聚合反应生成聚乙烯，反应完成后，预反应器21将未聚合乙烯回流至所述乙烯储罐1并将反应后的含有聚乙烯的混合物料输出至所述第一分离罐41。可以理解的是，所述预反应器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，只要满足所述预反应器21能够达到其指定的工作状态即可。

请继续参阅图1所示，本发明所述第一微界面发生器31设置在所述预反应器31底部底端，用以向预反应器21输出微米级气泡。系统运行时，第一微界面发生器31接收所述乙烯储罐1输送的乙烯，对乙烯进行破碎，使其形成微米尺度的微米级气泡并将微米级气泡输出至预反应器21内部以使微米级气泡与预反应器21内物料混合形成气液乳化物。

请继续参阅图1所示，本发明所述第一分离罐41顶部设有回流管，用以将混合物料中乙烯回流至乙烯储罐1，在第一分离罐41底部设有出料口，出料口设有分流管道，分流管道各支路分别与所述第二分离罐42和吹扫器5相连，用以将分离后的混合物料输出至指定设备。系统运行时，第一分离罐41会接收所述预反应器输出的混合物料，并对混合物料进行分离，将分离后的乙烯通过回流管回流至所述乙烯储罐，并将分离后的混合物料输送至所述第二分离罐42，将混合物料中的聚乙烯输送至所述吹扫器5。

请继续参阅图1所示，本发明所述第二分离罐42底部设有出料管，用以将分离后的聚乙烯输送至所述吹扫器5，所述分离罐42侧壁设有输送管，输送管与所述后反应器22相连，用以将分离后的混合物料输送至后反应器22。当第一分离罐41将混合物料输送至第二反应罐42时，第二反应罐42会对物料进行分离，将底层的聚乙烯输送至所述吹扫器5以输出系统，将中层的混合物料输送至所述后反应器22以进行后聚合反应。

请继续参阅图1所示，本发明所述后反应器22侧壁设有进料管，用以接收所述第二分离罐42输出的混合物料，后反应器22顶部设有回流管，用以将未聚合乙烯回流至所述乙烯储罐，后反应器22底部设有出料口，用以输出聚合后的混合后物料，在后反应器22底部还设有第一微界面发生器31，用以将微米级气泡输出至后反应器22内部。在系统运行时，后反应器22会接收所述第二分离罐42输出的混合物料，此时第二微界面发生器32将微米级气泡输出至后反应器22内部，微米级气泡与后反应器22内物料混合形成气液乳化物，混合完成后，气液乳化物内乙烯发生聚合反应生成聚乙烯，反应完成后，后反应器22将未聚合乙烯回流至所述乙烯储罐1并将反应后的含有聚乙烯的混合物料输出至所述第三分离罐43。可以理解的是，所述后反应器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，只要满足所述后反应器22能够达到其指定的工作状态即可。

请继续参阅图1所示，本发明所述第二微界面发生器32设置在所述后反应器32底部底端，用以向后反应器22输出微米级气泡。系统运行时，第二微界面发生器32接收所述乙烯储罐1输送的乙烯，对乙烯进行破碎，使其形成微米尺度的微米级气泡并将微米级气泡输出至后反应器22内部以使微米级气泡与后反应器22内物料混合形成气液乳化物。

请继续参阅图1所示，本发明所述第三分离罐43顶部设有回流管，用以将未聚合乙烯回流至乙烯储罐1，第三分离罐43底部设有出料管，用以将聚乙烯输送至所述吹扫器5。系统运行时，第三分离罐43会接收所述后反应器22输出的混合物料并对混合物料进行分离，在分离后将上层的未聚合乙烯回流至所述乙烯储罐1并将下层的聚乙烯输送至所述吹扫器5。

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。

一种基于本体法制备聚乙烯的强化工艺，包括：

步骤1：将乙烯和氢气分别通入乙烯储罐，并将引发剂和添加剂输送至预反应器，输送完成后，开始运行系统；

步骤2：系统运行后，乙烯储罐将乙烯气体分别输送至各微界面发生器，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预反应器和后反应器；

步骤3：微米级气泡在预反应器内与引发剂和添加剂混合形成气液乳化物，对预反应器加热，使气液乳化物中的乙烯发生预聚合反应，生成含有聚乙烯的混合物料，反应完成后压缩泵通过预反应器顶部的回流管将未聚合的乙烯气体输送回乙烯储罐以进行重复使用；

步骤4：预聚合反应完成后，预反应器将混合物料输出至第一分离罐，第一分离罐对物料进行分离，将物料中的乙烯气体抽离，并通过回流管输送回乙烯储罐进行重复使用，并在分离后将混合物料输出；

步骤5：混合物料在输送过程中经过分流管，分流管对物料进行分离，将聚乙烯输送至吹扫器，将混合物料输送至第二分离罐；

步骤6：第二分离罐对混合物料进行分离，将底层的聚乙烯输送至吹扫器，将上层的混合物料输送至后反应器；

步骤7：后反应器分别接收微米级气泡和混合物料，微米级气泡与混合物料充分混合，形成气液乳化物；

步骤8：使气液乳化物中的乙烯发生预聚合反应，生成含有聚乙烯的混合物料，反应完成后，后反应器通过底部出料管将混合物料输出至第三分离罐，压缩泵通过后反应器顶部的回流管将未聚合的乙烯气体输送回乙烯储罐以进行重复使用；

步骤9：第三分离罐对所述后反应器输出的混合物料进行分离，将上层的乙烯气体回流至乙烯储罐，将下层的聚乙烯输送至吹扫器；

步骤10：吹扫器在输送聚乙烯过程中对管道进行吹扫以防止聚乙烯堵塞管道。

实施例一

使用上述系统及工艺进行本体法制聚乙烯，其中：

引发剂选用过氧化氢溶液，预反应器反应温度为60℃，后反应器温度为70℃，反应压力为2MPa。系统运行后，对物料进行检测得：乙烯聚合转化率为25％，乙烯利用率为98.5％。

实施例二

使用上述系统及工艺进行本体法制聚乙烯，其中：

引发剂选用过氧化氢溶液，预反应器反应温度为70℃，后反应器温度为85℃，反应压力为3MPa。系统运行后，对物料进行检测得：乙烯聚合转化率为30％，乙烯利用率为98.8％。

实施例三

使用上述系统及工艺进行本体法制聚乙烯，其中：

引发剂选用过氧化氢溶液，预反应器反应温度为80℃，后反应器温度为100℃，反应压力为4MPa。系统运行后，对物料进行检测得：乙烯聚合转化率为35％，乙烯利用率为99.1％。

对比例

使用现有技术对乙烯进行本体法聚合，其中制备过程中的工艺参数与所述实施例三中相同。系统运行后，对物料进行检测得：乙烯聚合转化率为20％，乙烯利用率为98.3％。

由此可见，使用本发明所述系统及工艺后，能够有效提高乙烯的聚合转化率以及系统的乙烯利用率。

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 (10)

1.一种基于本体法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，包括：

乙烯储罐，用以储存乙烯气体；

预反应器，其与所述乙烯储罐相连，用以为乙烯的预聚合反应提供反应空间；

微界面发生器，其分别设置在所述预反应器和后反应器内部底端并分别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；

第一分离罐，其与所述预反应器相连，用以对预反应器输出的混合物料进行分离；

第二分离罐，其与所述第一分离罐相连，用以对第一分离罐输出的下层物料进行二次分离；

后反应器，其分别与所述乙烯储罐和所述与第二分离罐相连，用以分别接收乙烯储罐输送的乙烯气体和第二分离罐输出的混合物料，并使混合物料与乙烯气体混合以进行聚合反应；

第三分离罐，其与所述后反应器相连，用以对所述后反应器输出的物料进行分离；

吹扫器，其分别与各所述分离罐相连，用以对管道进行吹扫以防止聚乙烯成品堵塞管道；

压缩泵，其分别与所述预反应器、后反应器、第一分离罐和第二分离罐相连，用以将各反应器和各分离罐在运行过程中输出的乙烯气体输送至所述乙烯储罐；

换热器，其设置在所述压缩泵出口处，用以对压缩泵输出的乙烯气体进行换热。

2.根据权利要求1所述的基于本体法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，所述微界面发生器包括第一微界面发生器和第二微界面发生器，其中：

第一微界面发生器设置在所述预反应器内部底端，用以将乙烯气体破碎成微米级气泡并将微米级气泡输出至预反应器内；

第二微界面发生器设置在所述后反应器内部底端，用以将乙烯气体破碎成微米级气泡并将微米级气泡输出至后反应器内。

3.根据权利要求1所述的基于本体法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，所述乙烯储罐出料口设有分流管道，所述微界面发生器分别与各支路末端相连，用以将乙烯气体破碎成微米级气泡。

4.根据权利要求1所述的基于本体法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，所述预反应器侧壁设有进料管道，用以输送调节反应速率的液相引发剂和降低体系黏度的液相添加剂。

5.根据权利要求4所述的基于本体法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，所述添加剂包括增塑剂、抗氧剂、内润滑剂和紫外线吸收剂中的一种或多种混合溶剂。

6.根据权利要求1所述的基于本体法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，所述第一分离罐顶部设有回流管，用以将分离后的上层乙烯回流至所述乙烯储罐，第一分离罐底部设有分流管，分流管两端分别与所述第二分离罐和吹扫器相连，用以将第一分离罐分离后的下层物料分别输送至第二分离罐和吹扫器。

7.根据权利要求1所述的基于本体法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，所述预反应器和所述后反应器顶部分别设有回流管，用以分别将反应后的乙烯气体回流至乙烯储罐。

8.根据权利要求1所述的基于本体法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，所述第二分离罐底部设有出料管，用以将分离后的底层聚乙烯成品输送至所述吹扫器，第二分离罐侧壁底部设有输送管，用以将分离后的混合物料输送至所述后反应器。

9.根据权利要求1所述的基于本体法制备聚乙烯的强化系统，其特征在于，所述第三分离罐顶部设有回流管，用以将反应后的乙烯气体回流至乙烯储罐，第三分离罐底部设有出料管，用以将分离后的聚乙烯成品输送至所述吹扫器。

10.一种基于本体法制备聚乙烯的强化工艺，其特征在于，包括：

步骤1：将乙烯和氢气分别通入乙烯储罐，并将引发剂和添加剂输送至预反应器，输送完成后，开始运行系统；

步骤2：系统运行后，乙烯储罐将乙烯气体分别输送至各微界面发生器，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预反应器和后反应器；

步骤3：微米级气泡在预反应器内与引发剂和添加剂混合形成气液乳化物，对预反应器加热，使气液乳化物中的乙烯发生预聚合反应，生成含有聚乙烯的混合物料，反应完成后压缩泵通过预反应器顶部的回流管将未聚合的乙烯气体输送回乙烯储罐以进行重复使用；

步骤4：预聚合反应完成后，预反应器将混合物料输出至第一分离罐，第一分离罐对物料进行分离，将物料中的乙烯气体抽离，并通过回流管输送回乙烯储罐进行重复使用，并在分离后将混合物料输出；

步骤5：混合物料在输送过程中经过分流管，分流管对物料进行分离，将聚乙烯输送至吹扫器，将混合物料输送至第二分离罐；

步骤6：第二分离罐对混合物料进行分离，将底层的聚乙烯输送至吹扫器，将上层的混合物料输送至后反应器；

步骤7：后反应器分别接收微米级气泡和混合物料，微米级气泡与混合物料充分混合，形成气液乳化物；

步骤8：使气液乳化物中的乙烯发生预聚合反应，生成含有聚乙烯的混合物料，反应完成后，后反应器通过底部出料管将混合物料输出至第三分离罐，压缩泵通过后反应器顶部的回流管将未聚合的乙烯气体输送回乙烯储罐以进行重复使用；

步骤9：第三分离罐对所述后反应器输出的混合物料进行分离，将上层的乙烯气体回流至乙烯储罐，将下层的聚乙烯输送至吹扫器；

步骤10：吹扫器在输送聚乙烯过程中对管道进行吹扫以防止聚乙烯堵塞管道。

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