一种基于本体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本体法制备聚乙烯的智能强化系统及工艺，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、换热器和智能控制单元。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，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。

【技术实现步骤摘要】
一种基于本体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
，尤其涉及一种基于本体法制备聚乙烯的智能强化系统及工艺。
技术介绍
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。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种基于本体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与添加剂混合不均匀导致的制备效率低的问题。一方面，本专利技术提供一种基于本体法制备聚乙烯的智能强化系统，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；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。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，预反应器内设有第一传感器，用以检测预反应器内的反应温度和反应压力。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，所述后反应器内设有第二传感器，用以检测后反应器内的反应温度和反应压力。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，所述压缩泵上设有压缩控制器，用以通过调节压缩泵功率以控制系统内的压力。进一步地，所述换热器上设有换热控制器，用以通过调节换热介质温度以控制系统内的温度。另一方面，本专利技术提供了一种基于本体法制备聚乙烯的智能强化工艺，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，在反应时，第一传感器会实时检测预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；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，在反应时，第二传感器会实时检测第后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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于本体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，用以储存乙烯气体；/n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；/n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；/n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；/n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；/n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；/n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；/n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；/n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；/n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；/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】
1.一种基于本体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；
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所述的基于本体法制备聚乙烯的智能强化系统，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智能强化系统，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智能强化系统，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，预反应器内设有第一传感器，用以检测预反应器内的反应温度和反应压力。


5.根据权利要求4所述的基于本体法制备聚乙烯的智能强化系统，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智能强化系统，其特征在于，所述后反应器内设有第二传感器，用以检测后反应器内的反...

【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