一種用於異丁烯齊聚反應精餾的新型耦合工藝的製作方法

2023-06-02 12:56:01

專利名稱：：一種用於異丁烯齊聚反應精餾的新型耦合工藝的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種用於異丁烯齊聚反應精餾的新型耦合工藝，它是屬於石油化工工藝過程及裝置的一種改進技術,該工藝方法主要是將異丁烯齊聚反應與精餾分離過程耦合設置在同一個塔設備中完成，這種工藝改進既有利於設備及工藝流程的簡化，又減少了設備的投資，降低操作的複雜程度。
背景技術：
：近十餘年來，我國先後引進和建立了數套烯烴疊合生產裝置或烯烴齊聚生產裝置，但是，所有這些生產裝置的工藝過程都是將齊聚反應與其產物的分離分別安排在反應器和多個分餾塔中完成，例如上海石化研究院開發的混合丁烯齊聚工業裝置和石家莊煉油廠的異丁烯疊合裝置(法國IFP工藝)均屬於此種情況。目前，國內外關於丁烯齊聚工藝與其產物的分離純化工藝相耦合即烯烴齊聚反應精餾耦合工藝的研究尚未見報導。由於烯烴齊聚的主要產物為二聚物、三聚物和四聚物，而且還常伴有副反應發生，如裂解和歧化等，同時也包括幾種單體的交叉齊聚反應，因而產物組成十分複雜。而在現有的烯烴齊聚生產裝置中，反應的產物未能得到及時的分離，作為中間產物的目標產品選擇性較差。另外，烯烴的齊聚反應是放熱過程，因此聚合反應器中的熱點問題如得不到有效地解決，不僅容易造成目標產品的選擇性差、收率低，而且對催化劑和設備的使用壽命也將產生不良影響，同時還造成了能量的浪費。
發明內容本發明的目的就在於避免現有技術的不足而提供了一種用於異丁烯齊聚反應精餾的新型耦合工藝，該工藝主要是將異丁烯齊聚反應與精餾分離過程耦合設置在同一個反應精餾塔的設備中完成，並在反應的過程中加入一定量的惰性組分，如異戊烷或異己烷作為熱量攜帶劑，以改善反應精餾塔內汽液相流率及溫度的分布狀況，該工藝的主要技術特點是將齊聚反應的過程和精餾反應的過程設計在同一個反應精餾塔中，催化劑與填料裝填於該塔中，並在塔的頂部設置全回流裝置，將反應原料異丁烯與熱量攜帶劑異戊烷或異己烷一起以冷態由反應段的中部進料，目的產物由塔的底部抽出，並經汽液分離器後分離出。反應段中使用的催化劑可以是任何丁烯齊聚固體催化劑，所使用的填料為不鏽鋼亂堆填料。附囷說明附圖的圖面說明如下1一--加熱釜2--—反應精餾塔體3----催化劑床層4----冷凝器5——回流罐6——熱電偶7——原料罐8--—平流柱塞泵9-一-氣液分離罐10——高壓水平閥具體實施例方式下面將結合附圖和實施例來詳述本發明的技術特點操作工藝是按如下流程進行的高壓反應精餾塔密封試漏後，用計量泵按一定流量向反應精餾塔進料，開啟高壓反應精餾精密控制器加熱開關，使系統升溫、升壓，未反應的異丁烯經塔頂冷凝器冷凝後過冷全回流。待反應精餾系統穩定後，從塔釜連續出料，經氣液分離系統分離後，氣液相分別計量、分析。實施例1:原料為異丁烯(聚合級，純度>99.0%)。催化劑與填料等體積均勻混合裝填於反應精餾塔催化段(本實施例所用的催化劑是矽鋁小球固體酸催化劑和不鏽鋼6網環填料)。從反應段上部進料，進料速率8ml/min，塔釜溫度設定值為IO(TC,系統壓力0.64Mpa，回流溫度27'C。反應精餾結果見表1:表lIO(TC釜溫下的反應精餾實驗數據B寸間/min2050]10170200260320380440轉化率/%73.3776.0382.0377.5178.7378.1871.8976.9273.58二聚選擇性％45.9965.2763.7561.7062.1363.0763.7262.3360.80三聚選擇性％43.8227.5928.8930.5229.8429.1428.7530.5431.86四聚選擇性％10.197,147.357.788.037.797.527.137.34實施例2:原料及催化劑裝填方式同實施例1。從反應段上部進料，進料速率8ml/rain,塔釜溫度設定值為12(TC，系統壓力0.73Mpa,回流溫度27°Ct反應精餾結果見表2:表2120°C釜溫K的反應精餾實驗數據時間/min60120180240300360420轉化率/%54.3181.9485.7485.8086.2388.8985.13二聚選抒性％35.3839.2438.4636.4536.8032.0335.20三聚選抒性％53.7151.4453.0152.1252.4853.4455.14四聚選抒性％10.719.328.5311.430.7214.539.66實施例3:原料及催化劑裝填方式同實施例1。從反應段上部進料，進料速率8ml/min,塔釜溫度設定值為14CTC，系統壓力O.90Mpa,回流溫度22。C。反應精餾結果見表3:表314(TC釜溫下的反應精餾實驗數據tableseeoriginaldocumentpage5實施例6:原料及催化劑裝填方式同實施例1。從反應段上部進料，進料速率8ml/min,塔釜溫度設定值為IO(TC,系統壓力O.90Mpa，回流溫度l(C.反應精餾結果見表6:表6低回流溫度下的實驗數據曰寸間/min120180240270260330390轉化率/%65.2658.5265.6568.3169.6475.0774,26二聚選擇性％58.1561.3853.9051.7451.8647.9947.98三聚選擇性％35.8832.9939.7940.6540.7744.7943.82四聚選擇性％5.975.636.317.617.387.228.21實施例7:原料及催化劑裝填方式同實施例1。從反應段下部進料，進料速率8ml/min，塔釜溫度設定值為IOO'C,系統壓力O.63Mpa,回流溫度22'C。反應精餾結果見表7:表7由反應段下部進料時的實驗數據B寸間/min205090120210270345405465轉化率/%66.2881.5178.3480.2884.5786.8476.6679.1684.25二聚選擇性o/。52.6150.8348.8746.5544.6342.9444.2649.7250.21三聚選擇性％38.9741.0842.9545.0146.6548.0246.8543.3641.46四聚選擇性％8.428.098.188.448.729.048.896.928.33實施例8:原料及催化劑裝填方式同實施例1。從反應段上部進料，進料速率8ml/min。同時加入一定量的惰性組分異戊烷，異戊烷/異丁烯(體積比)為0.2:1.0，塔釜溫度設定值為140'C,系統壓力0.72Mpa,回流溫度22'C。反應精餾結果見表8:_表8加入惰性組分後的實驗數據_日寸間/min,3060卯120150180240300轉化率/%78.6986.0187.987.2389.2488.2286.1186.83二聚選擇性％66.0269.9169.2971.3370.7971.9272.2571.58三聚選擇性％29.2325.3725.8323.9124.723.5823.8224.14四聚選擇性％4.744.7184.884.764.514.4983.9324.275對比實驗的結果將反應精餾裝置與固定床反應器的實驗結果相比較，當反應轉化率相同時，反應精餾產品中二聚物的選擇性最高，三、四聚物的選擇性均最低(見表9);當二聚物的收率相同時，反應精餾塔催化劑床層的溫度比固定床反應器的床層溫度要低20匸以上，這不僅有利於保護催化劑的活性、延長其使用壽命，而且也有利於二聚物選擇性的提高。在採取適當的措施以保證二聚物選擇性不被降低的前提下，還可以通過適當地增加反應床層的溫度或高度以達到提高轉化率的目的。表9反應精餾與固定床反應器實驗結果的比較tableseeoriginaldocumentpage7反應精餾塔固定床反應器發明效果與現有技術相比,本發明的用於異丁烯齊聚反應精餾的新型耦合工藝特點在於利用了"耦合"技術，並在精餾過程中控制了聚合反應可能出現的床層飛溫或局部過熱點現象，抑制副產物的生成，降低催化劑的失活速度；同時由於精餾過程的存在，還可及時去除產物中的雜質組分，以提高目標產物的純度及產品轉化率。從工藝過程的角度來看，將齊聚反應與精餾過程相耦合，有利於設備及工藝流程的簡化，減少設備投資，降低操作的複雜程度。權利要求1.一種用於異丁烯齊聚反應精餾的新型耦合工藝，該工藝是將異丁烯齊聚的反應與精餾分離過程耦合設置在同一個塔設備中完成，其特徵在於工藝過程的設計是將齊聚反應的過程和精餾分離的過程設計在同一個反應精餾塔中，催化劑與填料裝填於該塔中並在該反應精餾塔的頂部設置全回流裝置，將反應原料異丁烯與熱量攜帶劑一起以冷態由反應段的中部進料，目的產物由塔的底部抽出，並經由汽液分離器後分離出。2.根據權利要求1所述的一種用於異丁烯齊聚反應精餾的新型耦合工藝，其特徵在於所使用的催化劑是用於丁烯齊聚的固體催化劑，使用的填料為不鏽鋼亂堆填料，所使用的熱量攜帶劑是異戊烷或異己烷。全文摘要一種用於異丁烯齊聚反應精餾的新型耦合工藝，該工藝主要是將異丁烯齊聚反應與精餾分離過程耦合設置在同一個塔設備中完成，即將齊聚反應過程與精餾過程相耦合，並在反應的過程中加入一定量的惰性組分，如異戊烷或異己烷作為熱量攜帶劑，以改善反應精餾塔內汽液相流率及溫度的分布狀況。該工藝過程，設備及工藝流程簡單，設備投資少，操作簡單，具有極好的推廣前景。文檔編號C07C9/00GK101113125SQ200610104190公開日2008年1月30日申請日期2006年8月4日優先權日2006年8月4日發明者劉雪暖,李發永,楊國華,段紅玲申請人:中國石油天然氣集團公司;中國石油大學(華東)