從乙烯裝置來的聚合級乙烯進入界區(qū)后，一次壓縮機將其壓縮至30MPa(表)，冷卻后，這部分乙烯分成兩部分：一股進入二次壓縮機的吸人口，另一股作為低壓冷卻物料注人反應(yīng)器高壓減壓閥后的乙烯／聚乙烯的混合物中。循環(huán)乙烯、一次壓縮機送來的新鮮乙烯、調(diào)節(jié)劑混合進入二次壓縮機的吸人口，然后被壓縮至大約300MPa(表)左右。反應(yīng)器的壓力取決于聚合物的牌號，二次壓縮機出來的氣體進入反應(yīng)器的不同人口，正面的進料被預(yù)熱到180℃左右，而側(cè)線進料則被冷卻到15℃

　　有機過氧化物的混合物在反應(yīng)器上分五點注入，引發(fā)聚合反應(yīng)。根據(jù)不同的產(chǎn)品牌號和不同的注入點，過氧化物混合物的組成也不同，產(chǎn)品產(chǎn)量一般為22-28t／h。

　　通過夾套冷卻水的熱傳遞和注入冷乙烯(側(cè)線進料)移走管式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)生成熱。

　　在反應(yīng)器的出口，反應(yīng)物流由高壓排放閥減壓到30MPa(表)，高壓排放閥(減壓閥)同時也控制著反應(yīng)器的壓力。這股氣體／聚合物的混合物經(jīng)高壓排放閥減壓后被由一次壓縮機來的低壓急冷乙烯物流冷卻，然后混合物進人高壓分離器，在這里進行氣體和聚合物的第一次分離，高壓分離器頂部出來的氣體進入高壓循環(huán)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)有多個冷卻器、分離罐，將這股氣體冷卻、脫蠟，返回二次壓縮機吸入口。

　　高壓分離器底部的熔融聚合物降壓至0．07Pa(表)，進入低壓分離器。在此，幾乎所有剩余的乙烯(大約0．3kg氣體／kg聚合物)從聚合物中分離出來并進入排放氣壓縮系統(tǒng)。排放氣壓縮機將低壓分離器來的氣體、一次壓縮機和二次壓縮機氣缸的泄漏氣體壓縮，其中部分氣體去排放氣體精制單元或乙烯裝置，而大部分氣體匯人到一次壓縮機進料組成中。從低壓分離器出來的熔融聚合物進入熱熔融擠出機，經(jīng)水下造粒，干燥，送到摻混料倉，經(jīng)脫氣、摻混，再用空氣輸送到儲存料倉，最后包裝出廠。

　　(三)化學反應(yīng)機理

　　1．高壓聚乙烯反應(yīng)的特點

　　乙烯在高壓下的聚合反應(yīng)按自由基反應(yīng)機理進行。一個自由基形成一個壽命較短的活性中心，它帶有不成對的電子，當這個自由基與乙烯分子結(jié)合，形成一個新的自由基。反應(yīng)開始后，這個新的自由基繼續(xù)與乙烯分子進行鏈增長反應(yīng)，直到長鏈分子的增長結(jié)束。整個聚合反應(yīng)方程式為：

　　在高壓下，這種聚合反應(yīng)進行得非?？?。盡管商業(yè)化的聚乙烯有很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，但是它韻聚合過程可以用典型自由基加聚反應(yīng)來描述。

　　簡化自由基反應(yīng)機理，可以分為以下幾個步驟：

　　(1)引發(fā)引發(fā)劑分解形成的自由基與乙烯單體分子反應(yīng)形成聚合反應(yīng)所需要的自由基活性源。

　　(2)增長單體分子接到增長的聚合物鏈尾端自由基上，通過一系列這樣的反應(yīng)，聚合反應(yīng)不斷進行下去。

　　(3)終止兩個自由基結(jié)合到一起，形成另外一個或兩個不具有活性的聚合物鏈，從而破壞活性自由基，終止反應(yīng)。這三步反應(yīng)(引發(fā)、增長、終止)是機理中決定聚合速度的部分。

　　(4)鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)：即活性自由基中心從增長的聚合物鏈的尾端轉(zhuǎn)移到同一個聚合物分子的其他點，或者另外的聚合物分子上、溶劑、單體或調(diào)節(jié)劑分子上。鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)影響聚合物分子的大小、結(jié)構(gòu)和分子末端的基團。

　　2．高壓聚乙烯反應(yīng)種類

　　(1)自由基的形成(引發(fā)劑分解)：引發(fā)劑分解形成自由基I--R。

　　(2)鏈引發(fā)：一旦一個引發(fā)劑自由基和一個單體分子結(jié)合，它們迅速反應(yīng)，引發(fā)聚合反應(yīng)。

　　(3)鏈增長：一個聚合物鏈被引發(fā)后，單體分子不斷加到鏈上，進行鏈增長反應(yīng)。增長反應(yīng)是放熱的，生成聚乙烯的反應(yīng)熱大約3266kJ／kg。

　　(4)終止反應(yīng)：當兩個聚合物自由基反應(yīng)形成一個或二個不具活性的聚合物分子，聚合物自由基失活，反應(yīng)終止。終止反應(yīng)可分為耦合反應(yīng)，兩個自由基結(jié)合形成一個大分子；和歧化反應(yīng)，兩個自由基反應(yīng)形成兩個聚合物分子，一個為飽和基團，一個帶乙烯基。以及自由基的分解反應(yīng)和雜質(zhì)的阻聚反應(yīng)。

　　(5)鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)：它包括了一個活性自由基中心從一個鏈的末端轉(zhuǎn)移到另一個地方，或是同一個鏈上的不同點，或是不同的鏈上，或者是轉(zhuǎn)移到該系統(tǒng)中存在的溶劑、單體或調(diào)節(jié)劑分子上，從而使這個聚合物鏈的線性增長停止。然后，增長反應(yīng)由新的自由基重新開始。鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)分成3類：

　?、傧蛉軇?、單體、調(diào)節(jié)劑的鏈轉(zhuǎn)移：這一類包括了向飽和調(diào)節(jié)劑的鏈轉(zhuǎn)移，也包括了向不飽和調(diào)節(jié)劑鏈轉(zhuǎn)移，也包括了向乙烯、雜質(zhì)和有解聚作用的物質(zhì)的鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。②短鏈支化(分子內(nèi)的鏈轉(zhuǎn)移)。③長鏈支化(分子間的鏈轉(zhuǎn)移)。

　　(6)其他反應(yīng)：乙烯的分解反應(yīng)。

　　(四)主要操作條件及工藝技術(shù)特點

　　1．主要操作條件

　　因不同的工藝，操作條件不盡相同，表5—3列出一般的主要操作條件。

　　2．工藝技術(shù)特點

　　以燕山石化管式法高壓聚乙烯舉例。

　　(1)單線生產(chǎn)能力大，達20xl04t／a,是目前國內(nèi)同行業(yè)中單線生產(chǎn)能力最大的聚乙烯裝置。

　　(2)反應(yīng)器采用閉合的加壓冷卻水系統(tǒng)冷卻，不副產(chǎn)蒸汽，同時，采用高效有機過氧物引發(fā)劑，單程轉(zhuǎn)化率高，最高可達40％，考慮到產(chǎn)品質(zhì)量，一般控制在32％～34％。

　　(3)反應(yīng)器采用多管徑形式，有二路冷側(cè)線進料，脈沖工藝，五個引發(fā)劑注入點，同時輔以先進的控制系統(tǒng)，使得生產(chǎn)的靈活性好。

　　(4)反應(yīng)壓力高，達310MPa(表)，峰值溫度高，最高達320℃。

　　(5)產(chǎn)品范圍寬，涵蓋了密度范圍從0．918-0．934s／cm³的產(chǎn)品?？缮a(chǎn)中密度產(chǎn)品和高透明的膜料產(chǎn)品，既可生產(chǎn)均聚物，又可生產(chǎn)10％以下的EVA共聚物。

　　(6)反應(yīng)器后沒有產(chǎn)品冷卻器，而采用由一次壓縮機來的冷的乙烯氣體進行急冷，從而可以獲得高光學性能的產(chǎn)品。

　　(7)本裝置的開工率高，一般在95％以上。

　　(8)物耗較低，在生產(chǎn)均聚物產(chǎn)品時為1．010t／t．PE，在生產(chǎn)共聚物時，為1．015t／t．PE。

　　(五)主要原、輔材料性質(zhì)

　　二、重點部位及設(shè)備

　　(一)重點部位

　　1，壓縮系統(tǒng)

　　壓縮系統(tǒng)由一次壓縮機、二次壓縮機、輔助油系統(tǒng)、中間冷卻器、中間分離罐組成。目前，高壓聚乙烯裝置的壓縮機均采用往復(fù)式壓縮機，隨著制造能力的提高，壓縮機逐漸大型化。壓縮機一旦出現(xiàn)故障，將影響裝置的正常生產(chǎn)，嚴重時需停工處理。

　　2．反應(yīng)器系統(tǒng)

　　反應(yīng)器是高壓聚乙烯的反應(yīng)部位，也是壓力最高，溫度最高的部位，由于是管式反應(yīng)器，之間由法蘭聯(lián)接，容易發(fā)生高壓物料泄漏等事故。一旦出現(xiàn)泄漏，高溫物料容易出現(xiàn)著火或爆炸，破壞設(shè)備。

　　引發(fā)劑注入泵是確保反應(yīng)器正常生產(chǎn)的根本，引發(fā)劑泵一旦出現(xiàn)故障，將影響裝置的正常生產(chǎn)，嚴重時容易造成反應(yīng)點喪失。

　　3．高壓循環(huán)系統(tǒng)

　　高壓循環(huán)系統(tǒng)主要是將未反應(yīng)的乙烯經(jīng)過該系統(tǒng)的冷卻和分離后，接近新鮮乙烯的純度，經(jīng)二次壓縮機重新壓縮后進行反應(yīng)。這一部位壓力高，冷熱變化較大，若出現(xiàn)泄漏極容易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。

　　4．擠壓造粒系統(tǒng)

　　擠壓機是確保裝置繼續(xù)生產(chǎn)的根本，若這一設(shè)備出現(xiàn)故障，將影響裝置的正常生產(chǎn)，嚴重時需停工處理。

　　(二)重點設(shè)備

　　1．壓縮機

　　壓縮機是保證反應(yīng)器壓力的動力設(shè)備，是裝置的心臟，若出現(xiàn)問題不能運轉(zhuǎn)，裝置只能停工。由于設(shè)備的大型化，壓縮機沒有備用機。

　　2．引發(fā)劑泵

　　引發(fā)劑泵是保證過氧化物注入反應(yīng)器的重要設(shè)備。引發(fā)劑泵的氣缸填料、組合閥是故障多發(fā)部位，突然出現(xiàn)大量泄漏易造成反應(yīng)點的喪失或分解反應(yīng)。在引發(fā)劑泵出現(xiàn)故障時，可將主泵停止，運行備用泵，以維持正常生產(chǎn)。

　　3．反應(yīng)器脈沖閥

　　反應(yīng)器脈沖閥是將超高壓物料經(jīng)它減壓后，將物料輸入高壓分離器進行分離；同時脈沖閥產(chǎn)生脈沖時，對反應(yīng)器能起到除垢的作用。一旦脈沖閥出現(xiàn)故障，會造成反應(yīng)器超壓，從而造成系統(tǒng)聯(lián)鎖，引起裝置全部停車。

　　4．主擠壓機

　　主擠壓機是將反應(yīng)器中反應(yīng)生成的聚乙烯切成顆粒，以維持反應(yīng)器的連續(xù)生產(chǎn)。由于裝置的大型化，這一設(shè)備無備用。一旦出現(xiàn)故障將影響裝置的正常生產(chǎn)，嚴重時需停工處理。