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器的不同人口，正面的進料被預熱到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器上分五點注入，引發(fā)聚合反應。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)移走管式反應器內(nèi)的反應生成熱。

　　在反應器的出口，反應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)化學反應機理

　　1．高壓聚乙烯反應的特點

　　乙烯在高壓下的聚合反應按自由基反應機理進行。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，直到長鏈分子的增長結(jié)束。整個聚合反應方程式為：

　　在高壓下，這種聚合反應進行得非?？臁１M管商業(yè)化的聚乙烯有很復雜的結(jié)構(gòu)，但是它韻聚合過程可以用典型自由基加聚反應來描述。

　　簡化自由基反應機理，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形成聚合反應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，聚合反應不斷進行下去。

　　(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。這三步反應(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：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，引發(fā)聚合反應。

　　(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。增長反應是放熱的，生成聚乙烯的反應熱大約3266kJ／kg。

　　(4)終止反應：當兩個聚合物自由基反應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，反應終止。終止反應可分為耦合反應，兩個自由基結(jié)合形成一個大分子；和歧化反應，兩個自由基反應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和雜質(zhì)的阻聚反應。

　　(5)鏈轉(zhuǎn)移反應：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，增長反應由新的自由基重新開始。鏈轉(zhuǎn)移反應分成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。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：乙烯的分解反應。

　　(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．反應器系統(tǒng)

　　反應器是高壓聚乙烯的反應部位，也是壓力最高，溫度最高的部位，由于是管式反應器，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。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點的喪失或分解反應。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．反應器脈沖閥

　　反應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，對反應器能起到除垢的作用。一旦脈沖閥出現(xiàn)故障，會造成反應器超壓，從而造成系統(tǒng)聯(lián)鎖，引起裝置全部停車。

　　4．主擠壓機

　　主擠壓機是將反應器中反應生成的聚乙烯切成顆粒，以維持反應器的連續(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。