[發明專利]乙烯齊聚環管反應器的控制方法

在審

• 申請號: 201310089671.5
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN104056583A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 徐珂;栗同林;隋軍龍;祁彥平
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;C07C2/32;C07C11/107
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;歐穎

技術領域

本發明的目的是提供一種乙烯齊聚的反應器控制方法；具體地說，是一種在乙烯齊聚制α-烯烴生產過程中的乙烯齊聚環管反應器的控制方法。

背景技術

乙烯齊聚是烯烴聚合工業中最重要的反應之一，通過齊聚反應可以將廉價的小分子烯烴轉變為具有高附加值的產品，如1-己烯和1-辛烯。其中，1-己烯是生產LLDPE和HDPE的重要共聚單體，也是一些精細化學品的原料。1-己烯共聚的LLDPE樹脂與1-丁烯的共聚物相比，其拉伸強度、抗沖擊強度，抗撕裂性和經久耐用性都明顯優異，特別適于包裝膜和溫室、棚室等農用覆蓋膜。

CN1160700A中報道了一種乙烯齊聚制備低碳α－烯烴的連續化生產過程。使用一種鋯四元體系催化劑，在特定的反應條件下，將催化劑溶液、乙烯原料氣及淬滅劑分別連續加入相應的反應過程，齊聚產物經過連續精餾得出產品。該申請中還指出反應具體條件，該催化劑對碳十以下烯烴的選擇性較高，但其催化活性不高。

上述現有技術都側重于乙烯齊聚生產工藝和催化劑的研究，且反應基本上是在普通高壓反應釜中進行的。CN102272684A介紹了一種通過壓力和產率關系控制流化床聚合反應器的方法，通過反應器中聚合物的產率和壓力的關系來調節進入反應器內單體的進料速度。US7329712B2報道了一種用于烯烴聚合反應，通過反應波動的變化對反應器內物料進行稀釋，從而達到控制反應進程的方法。DE3122561A1報道了一種通過改變環流反應器內氣液混合物壓降控制反應的方法。KR1093470B1報道了一種通過氫氣和單體比例的變化控制烯烴聚合物分子量的聚合工藝。

環管反應器具有傳熱面積大、傳質強度高、器壁不易結垢（掛膠）等特點，被廣泛用于生成聚丙烯和聚乙烯等高強度放熱反應中。反應物料在環管反應器中的流動、混合是靠軸流泵來驅動的，因而只有以液相狀態存在的反應物料能參與聚合反應；另外，為了維持較高的反應速度和目標產物的選擇性，需要保持較高的乙烯液相濃度；且反應器中氣相比例超過一定值時就會出現“氣蝕”或“氣阻”現象，使反應器不能穩定操作；反應器中氣相含量的允許值取決于軸流泵的特性參數。

乙烯齊聚反應是指在溶劑中通過催化劑作用將乙烯轉化成較大分子量的烯烴（C₄～C₁₂）的過程。在采用環管反應器進行乙烯齊聚反應時，反應過程中溶劑和乙烯等都以連續方式進料，反應器中首先為全液相充滿，且該反應過程為強放熱反應，nC₂H₄→C_2nH_4n+△H，其中△H=-17.47Kcal/mol C₂H₄，由于乙烯在齊聚反應條件下主要以氣相狀態存在（乙烯的臨界溫度為9℃），當反應器中乙烯含量超過其飽和濃度時就會產生氣相；而太多氣相物料的存在會造成反應器的操作不穩定，不利于工業裝置的連續穩定運行。因此，乙烯齊聚環管反應器中氣體含量的控制是保證反應器穩定、高效運行的重要條件，因而需要找到一種有效的控制方法，實現乙烯齊聚的安全、平穩生產。

發明內容

化學反應的反應熱與原料的反應量成正比，而撤熱介質的流量隨反應熱的變化而變化；現有技術中少見有將該原理應用于乙烯齊聚反應操作中的報導。本發明人在考慮到這層關系后，既將反應器內反應熱與撤熱介質的流量關聯，又將其與乙烯進料流量關聯；即為了控制反應器內溫度穩定而控制乙烯進料流量和撤熱介質的流量雙參數，進而達到控制乙烯聚合反應進程和實現反應器能穩定高效運行的目的。

因此，本發明提供一種乙烯齊聚環管反應器的控制方法，其特征在于，既實時調節熱介質流量大小、又相應調節乙烯進料流量大小以使得反應器內實際反應溫度盡量接近設定的反應溫度，進而保證反應器穩定運轉。具體地，當反應器內實際反應溫度高于設定的反應溫度時，手動或自動地（計算機程序控制）實時調節熱介質流量使其變大，且相應調節乙烯進料流量使其變大，通過雙參數的調節促使實際反應溫度盡快回歸設定溫度。在本發明所述環管反應器中乙烯齊聚，使得反應器內實際反應溫度盡可能地接近設定的反應溫度，反應器中的乙烯溶解度穩定，其中氣體含量穩定從而反應器內壓力穩定；溫度和壓力的穩定確保反應器穩定運轉。

本發明結合熱介質流量和乙烯進料流量雙參數來調控環管反應器，能有效地降低反應器出現“氣蝕”或“氣阻”現象，使反應器操作穩定。