基于溶液法制备聚乙烯的智能强化系统及工艺技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
基于溶液法制备聚乙烯的智能强化系统及工艺
本专利技术涉及聚合物制备
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
为此，本专利技术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，本专利技术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；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；智能控制单元，其包括传感器、控制器和云处理器，传感器将采集的电信号传输给云处理器，云处理器根据传感器传回的反应参数在云数据库进行筛选对比，筛选出最佳控制办法后对控制器发出相对应的命令，用以实现最优控制功能。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，第一反应器内壁设有第一传感器，用以检测第一反应器内的反应温度和反应压力，第一反应器搅拌发动机上设有第一控制器，用以控制发动机转速以调节搅拌器转速；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，所述第二反应器内壁设有第二传感器，用以检测第二反应器内的反应温度和反应压力，第二反应器搅拌发动机上设有第二控制器，用以控制发动机转速以调节搅拌器转速。进一步地，所述闪蒸罐内设有闪蒸传感器，用以实时检测闪蒸罐内的温度和压力。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，轻组分塔内设有轻组分传感器，用以实时检测轻组分塔内的精馏温度；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，重组分塔内设有重组份传感器，用以实时检测重组份塔内的精馏温度。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，压缩机上设有压缩控制器，用以控制压缩机的运行功率以调节系统中各设备的压力。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，在各换热器上均设有换热控制器，用以调节换热介质温度以调节系统运行温度。另一方面，本专利技术提供了一种基于溶液法制备聚乙烯的智能强化工艺，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，在反应时，第一传感器会实时检测第一反应器内的反应温度和反应压力并将测得的数据输送至所述运处理器，第二传感器会实时检测第二反应器内的反应温度和反应压力并将测得的数据输送至云处理器；步骤5：反应完成后，第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于溶液法制备聚乙烯的智能强化系统，其特征在于，包括：/n乙烯储罐，用以存储乙烯气体；/n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；/n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；/n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；/n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；/n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；/n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；/n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；/n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；/n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；/n智能控制单元，其包括分别设置在指定设备上的传感器、控制器以及设置在系统外并分别与各传感器和控制器相连的云处理器，传感器将采集的电信号传输给云处理器，云处理器根据传感器传回的反应参数在云数据库进行筛选对比，筛选出最佳控制办法后对控制器发出相对应的命令，用以实现最优控制功能。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于溶液法制备聚乙烯的智能强化系统，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；
智能控制单元，其包括分别设置在指定设备上的传感器、控制器以及设置在系统外并分别与各传感器和控制器相连的云处理器，传感器将采集的电信号传输给云处理器，云处理器根据传感器传回的反应参数在云数据库进行筛选对比，筛选出最佳控制办法后对控制器发出相对应的命令，用以实现最优控制功能。


2.根据权利要求1所述的基于溶液法制备聚乙烯的智能强化系统，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智能强化系统，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，第一反应器内壁设有第一传感器，用以检测第一反应器内的反应温度和反应压力，第一反应器搅拌发动机上设有第一控制器，用以控制发动机转速以调节搅拌器转速；
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，所述第二反应器内壁设有第二传感器，用以检测第二反应器内的反应温度和反应压力，第二反应器搅拌发动机上设有第二控制器，用以控制发动机转速以调节搅拌器转速。


4.根据权利要求1所述的基于溶液法制备聚乙烯的智能强化系统，其特征在于，所述闪蒸罐内设有闪蒸传感器，用以实时检测闪蒸罐内的温度和压力。


5.根据权利要求1所述的基于溶液法制备聚乙烯的智能强化系统，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。


6.根据权利要求5所述的基于溶液法制备聚乙烯的智能强化系统，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，轻组分塔内设有轻组分传感器，用以实时检测轻组分塔内的精馏温度；
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志炳，李磊，周政，张锋，孟为民，王宝荣，杨高东，罗华勋，杨国强，田洪舟，曹宇，
申请(专利权)人：南京延长反应技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32