一种1-己烯的生产装置和工艺

技术领域

本发明涉及乙烯齐聚制α-烯烃领域，特别涉及一种1-己烯的生产装置和工艺。

背景技术

乙烯齐聚法是生产高纯度线性α-烯烃的主要方法之一，其中乙烯选择性齐聚具有催化活性高、目的产物选择性高和生产经济性好的特点，是目前高纯度线性α-烯烃的主要生产方法。作为生产高附加值聚乙烯的共聚单体，1-己烯在高分子材料、精细化工和制药等领域应用广泛，是一种重要的α-烯烃产品，主要作为生产高附加值聚乙烯的共聚单体。随着市场对膜料和管材料需求量的增加，1-己烯的使用量越来越大。

对于目前使用较多的乙烯选择性齐聚技术的开发来说，一方面要求提高催化体系的催化活性和目的产物的选择性，以期降低生产成本。更为重要的一方面是要求放大乙烯选择性齐聚技术的产业化，实现装置经济、平稳长周期运行，这是保证该技术大规模工业化应用的前提，如何通过工业化手段实现装置投资少、长周期、经济稳定运行，许多科研、技术人员在此方面做了大量的研究和技术开发工作，但至今尚有很大进步空间。

此外，乙烯选择性齐聚合成1-己烯采用反应釜夹套和釜内盘管存在撤热效率低，低聚物蜡等副产物容易产生挂釜壁、换热器器壁及堵塞管线等问题，难以长周期连续运行，且投资成本高；由于反应过程中工艺控制难度大，稳定实现高纯度、高产率1-己烯较难。因此，针对1-己烯反应体系的特点及存在的问题，本领域亟需寻求一种有效的技术解决方案来保证1-己烯生产装置的长周期、经济稳定运行，其具有重要的工业价值及迫切的市场需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种1-己烯的生产装置，撤热效果理想，反应物料不接触循环泵及换热器，系统等径通畅，规避了堵塞、挂壁等现象，实现长周期运行且管式反应系统，投资少、占地小，投资回报率高。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种1-己烯的生产装置和工艺，包括管式反应器，管式反应器连接有溶剂进料系统、乙烯压缩进料机、冷冻水撤热系统，管式反应器长度及口径根据催化剂活性设计，其管径范围为DN40-DN500，其长度范围为50m-10000m,全流程采用弧形弯头，管式反应器设置主催化剂加入点2-8个、乙烯加入点2-20个，主催化剂加入点、乙烯加入点处设置进料分布器。

作为优选，管式反应器与物料的接触面经过镜面抛光处理，其表面光洁度＜0.1μm。

作为优选，管式反应器的进料口、出料口均匹配溶剂冲洗管线、柱塞阀门。

作为优选，冷冻水撤热系统连接冰机，管式反应器设置外夹套，多个外夹套串联，冰机与外加套连接使冷冻水循环流动。

本发明的另一目的是提供一种1-己烯的生产工艺，包括以下步骤：反应体系建立在管式反应器系统内，整个系统各物料处于平推流状态；溶剂经泵输送至管式反应器内建立循环，反应器内建立工艺条件，达到工艺设定条件后，向反应系统注入主催化剂并持续乙烯进料，建立反应，通过冷冻水及乙烯进料量控制反应系统温度压力，通过管式反应器长度的有效设计，实现物料以平推流从反应器入口进入至反应器出口期间，多点注入乙烯及补充主催化剂，通过布料器实现物料充分溶解，使催化剂活性得以有效发挥，合成1-己烯反应物料。

作为优选，反应系统工艺条件，温度控制范围75℃-125℃，压力控制范围1.5Mpa-3Mpa。

作为优选，反应系统输送溶剂经精制、进一步用助催化剂进行除杂后进入反应系统，建立反应。

作为优选，反应系统撤热采用-5℃-0℃冷冻水。

作为优选，反应系统主催化剂停留时间10min-200min。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.本发明采用管式反应器，反应有效容积、撤热效果理想，工艺控制稳定，占地面积小、投资小；

2.本发明规避掉传统的搅拌釜及目前普遍外循环撤热反应系统，本发明的管式反应器进行抛光处理，且通过采用溶剂进料系统实现反应过程中动力提供，无动设备与反应物料接触，系统等径通畅，规避了堵塞、挂壁等现象，规避掉反应局部受热、副产物增多、絮状物堵塞系统等瓶颈性技术问题，实现长周期运行；

3.本发明通过进料分布器、静态混合器及冷冻水撤热系统的设计，实现乙烯、主催化剂有效添加，使得反应效率大幅提高，规避局部反应爆聚现象；

4.本发明管式反应器的管径、长度及物料配比的设计实现了主催化剂在管式反应器的最佳停留时间，延长生产周期，提高主催化剂选择性及乙烯转化率。

附图说明

图1是实施例中1-己烯生产装置的结构示意图。

图中，11、管式反应器；12、溶剂进料系统；13、乙烯压缩进料机；14、冷冻水撤热系统；21、主催化剂加入点；22、助催化剂加入点；23、溶剂加入点；24、乙烯加入点；31、第一直管段；32、第二直管段；33、第三直管段；34、第四直管段；35、第五直管段；36、第六直管段；37、第七直管段；41、第一弯管段；42、第二弯管段；43、第三弯管段；44、第四弯管段；45、第五弯管段；46、第六弯管段；51、布料器；61、冰机；62、外夹套；63、冷冻水入水点；64、冷冻水回水点。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1：一种1-己烯的生产装置，如图1所示，包括管式反应器11，管式反应器11连接有溶剂进料系统12、乙烯压缩进料机13、冷冻水撤热系统14。管式反应器11长度及口径根据催化剂活性设计，其管径范围为DN40-DN500，其长度范围为50m-10000m。本实施例中的管式反应器11的容积为1m

管式反应器11与物料的接触面经过镜面抛光处理，其表面光洁度＜0.1μm，本实施例中其表面光洁度为0.06μm。管式反应器11的进料口、出料口均匹配溶剂冲洗管线、柱塞阀门。冲洗管线用于冲洗阀门，柱塞阀门则能够通过旋转将堵塞部分打通，起到防堵作用。冷冻水撤热系统14连接冰机61，每一直管上分别设置外夹套62，多个外夹套62串联。在第一直管段31的外夹套62上设置冷冻水入水点63，在第七直管段37的外夹套62上设置冷冻水回水点64。冰机61与外加套连接使冷冻水循环流动。

实施例2：一种1-己烯的生产工艺，具体步骤如下：

反应系统氮气置换，氧含量：1ppm，水含量：1ppm，合格后乙烯置换管式反应器内氮气，置换后管式反应器P＝20kpa,T＜50℃，向管式反应器中加入甲苯溶剂及三乙基铝助催化剂，溶剂流速控制113体积份/h，助催化剂流速控制在0.05体积份/h，当填充量达到30％，此时外启动乙烯压缩进料机，向管式反应器内一次性加入氢气调节剂1体积份，然后开始向管式反应器内进乙烯，开始时乙烯流速为300体积份/小时，此时，管式反应器压力会逐渐上升，温度略有上升，当压力达到1.5Mpa时，乙烯进料回路调节阀自动打开并与管式反应器压力串级控制，设定值设定为2.2Mpa,根据管式反应器压力变化自动跟随，调控乙烯进料量，从而保证管式反应器压力稳定在1.7Mpa，乙烯进料流速自动下降至240.5体积份/小时，从而有效控制反应始末管式反应器内压力稳定在2.2±0.5Mpa。

当管式反应器内压力达到1.5Mpa时，按流速1.05L/h滴加铬系主催化剂，乙烯齐聚反应发生，当管式反应器温度达到75℃时，外夹套冷冻水撤热阀门自动打开，根据温度自动调节阀门开度，当温度达到82℃时，主催化剂进料点阀门关闭，主催化剂流速降至54％-62％；当管式反应器温度≤75℃，自动关闭外循环冷冻水阀门，通过乙烯进料流速控制管式反应器压力，从而有效控制管式反应器反应过程中温度稳定在81±2℃。

根据反应产物各物料组分比例调节溶剂、乙烯及主催化剂进料流速，当反应系统工艺温度、压力稳定，各物料进料流速趋于稳定后，反应系统实现连续运行状态，运行周期可达10个月进行系统检修清理。

根据本发明的实施例的1-己烯生产装置和工艺，通过管式反应系统中无外循环泵、换热器设计，有效规避了设备、管线堵塞问题，可实现半年以上长周期运行；同时，通过反应系统管径及长度设计，实现了催化剂在系统内最佳停留时间，提高催化剂选择性及乙烯转化率；同时，进料分布器、静态混合器以及撤热系统的有效组合设计，提高反应效率，工艺控制更稳定，能够有效提高1-己烯转化率并降低运行成本，催化剂选择性可高达3.8*10

为了进一步体现本发明的技术效果，以下提供两个对比例进行比较说明。

对比例1

对比例1与本发明实施例所采用的1-己烯生产装置的区别在于采用容积为1m

对比例2

对比例2与本发明实施例所采用的1-己烯生产装置的区别在于采用容积为1m

通过比较可以看出，本发明通过在1-己烯生产装置中规避掉传统的搅拌釜及目前普遍外循环撤热反应系统，设置管式反应器，整个系统抛光处理且无动设备与反应物料接触，全流程等径平推流运行，规避掉反应局部受热、副产物增多、絮状物堵塞系统等瓶颈性技术问题；通过进料分布器、静态混合器及冷冻水撤热系统的设计使得反应效率大幅提高；同时，反应系统管径、长度及物料配比的设计实现了催化剂在反应系统的最佳停留时间，延长生产周期，提高催化剂选择性及乙烯转化率。