乙烯聚合反應(yīng)過程是一個強烈的放熱過程。乙烯的聚合熱約為93.5kJ/mol(或3.3kJ/g),在235MPa、150~300℃下乙烯的比熱容為2.51~2.85J/(g·℃),反應(yīng)熱如果不能及時移去,每1%乙烯發(fā)生聚合將使溫度升高12~13℃。如果溫度過高,還會導(dǎo)致乙烯分解。
高溫下增長鏈的自由基活性大,容易發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng),所得到的聚合物為帶有較多支鏈的線型結(jié)構(gòu)。通常每1000個碳鏈原子中含有20~30個支鏈,結(jié)晶度為45%~65%,密度在0.910~0.925g/mL,質(zhì)輕、具柔性,耐低溫性、耐沖擊性較好。
管式聚合反應(yīng)器內(nèi)徑通常為2.5~2.7cm的細(xì)長型高壓合金鋼管。為了提高單線生產(chǎn)能力,管徑增加至5.0~7.5cm。直徑與長度之比為1:250~1:40000,管式反應(yīng)器長900~1500m。反應(yīng)壓力約為200~350MPa,溫度為250~330℃,流體速度10~15m/s,單程轉(zhuǎn)化率為20%~34%,單線生產(chǎn)能力大達(dá)10萬噸/年。釜式反應(yīng)器的形狀有細(xì)長型(圖2.2)和矮胖型兩種規(guī)格。細(xì)長型聚合釜的內(nèi)徑與長度之比為1:20~1:4,而矮胖型內(nèi)徑與長度比為1:4~1:2,反應(yīng)壓力通常比管式法流程低,為110~250MPa,溫度為130~280℃,單程轉(zhuǎn)化率為20%~25%,單線生產(chǎn)能力大達(dá)18萬噸/年。釜式反應(yīng)器一般是將帶動攪拌器的電動機安裝在釜內(nèi),以減少攪拌軸的軸封在設(shè)計上的困難。隨著機械密封技術(shù)的發(fā)展,也可以將電動機安裝在釜外。釜式反應(yīng)器已進(jìn)一步大型化,ICI公司的反應(yīng)器有1000L,而法國CdF公司的反應(yīng)釜容積達(dá)1600L,是世界上大的反應(yīng)釜之一。據(jù)統(tǒng)計全世界高壓法聚乙烯中55%是用管式反應(yīng)器生產(chǎn)的,其余45%是用釜式反應(yīng)器生產(chǎn)的。