高密度聚乙烯(HDPE)是一种结晶度高、非极性的热塑性工程塑料,具有优良的抗腐蚀性、防水性、电绝缘性以及广阔的应用前景。淤浆法工艺是生产HDPE的常用方法,其产品市场上供不应求,价格持续走高。因此,有必要对现有装置进行扩容改造以满足市场需求。淤浆聚合体系的相平衡热力学数据以及气液传质动力学数据都是重要的设计参数。在聚合反应以及聚合物与溶剂的分离过程中,低分子气体在溶剂中的溶解规律和气液传质速率,聚合物在溶剂中的溶解规律均为工艺设计中的基础问题。在采用浆液外循环技术对装置扩容改造时发现低分子量聚乙烯过量的问题较为突出。因此,本文将低分子量聚乙烯作为考察重点,通过实验和理论分析,研究了淤浆聚合体系中的相平衡以及气液传质问题。本文的主要研究内容包括:(1)根据激光的准直性以及透射光强随溶液组成变化的原理,利用自行设计的激光动态法溶解度测定装置,测定了不同组成低分子量聚乙烯—正己烷体系在加压条件下的浊点温度。实验结果表明,低分子量聚乙烯的溶解度随温度的升高而增大。溶解度随温度的变化呈现出两种趋势,即低浓度下溶解度随温度的变化较小,当浓度增加到某一临界值以后,溶解度随温度变化增大。运用结晶聚合物溶解度模型对实验数据进行了关联,并对影响低分子量聚乙烯溶解度的因素进行了敏感性分析。结果发现,低分子量聚乙烯在正己烷中的溶解度对小范围的压力波动不敏感,但对熔融温度、结晶度较为敏感。(2)根据气体等容吸收原理,采用气体间歇吸收技术测定了乙烯—正己烷、乙烯—正庚烷、丙烯—正己烷、氢气—正己烷、氮气—正己烷等二元体系以及乙烯—正己烷—低分子量聚乙烯三元体系的气体溶解度数据。分别运用CHAO-SEA性质方法以及PC-SAFT状态方程对二元、三元体系进行模拟计算,二元体系、三元体系计算值与实验值的平均相对偏差分别为7.25%、9.04%。对实验数据进行分析发现,乙烯、丙烯、氢气、氮气的溶解度均随压力的增加而线性增大,在实验范围内较为符合亨利定律;乙烯、丙烯的溶解度随温度升高而降低;氢气、氮气溶解度在实验范围内随温度变化不明显;低聚物不溶解时对乙烯溶解度没有明显的影响,溶解形成均相溶液后,乙烯溶解度会明显下降,并且下降幅度随低聚物溶解量的增多而加大。(3)基于气体等容吸收原理,测定了丙烯-正己烷、乙烯-正己烷、乙烯-正己烷-低分子量聚乙烯体系的液相体积传质系数。利用经验关联式对实验数据进行拟合,计算值与实验值平均相对偏差仅为1.14%。分析压力、温度、低聚物浓度对于单体液相体积传质系数的影响时发现,乙烯、丙烯的液相体积传质系数均随压力的增加而略微降低,随温度的升高而略微增大。低聚物的溶解对于乙烯液相体积传质系数影响较为显著,当浆液中低聚物浓度增加时,乙烯的液相体积传质系数明显降低。