用於乙烯低聚的方法及為此使用的反應器系統的製作方法
2023-11-10 16:28:27
專利名稱：用於乙烯低聚的方法及為此使用的反應器系統的製作方法
用於乙烯低聚的方法及為此使用的反應器系統本發明涉及一種用於乙烯低聚的方法和一種為此使用的反應器系統。通過乙烯低聚製備直鏈α-烯烴的低聚方法是廣為所知的。這些方法通常在這 樣一種反應器系統中進行，其中將引入的乙烯在溶劑的存在下通過適宜的催化劑組合物 轉化為直鏈α 「烯烴。在反應器中進行低聚後，氣體和液體出口物流被進一步地加工。 來自反應器的液體出口物流通常含有直鏈α-烯烴、溶劑和仍有活性的催化劑組合物。 各方法中的一個基本特徵為催化劑組合物中組分的失活以及從有機相中萃取。通常，失 活和萃取是通過將液體反應器出口物料與一種極性相(例如一種苛性鹼水溶液)混合而實 現。這方面，需要使有機相與所述極性相快速而有效地混合。另外，還必須保證混合器 中形成極小的液滴且出口物流和極性相的停留時間最小(直至達到有效混合)，以產生足 夠的相轉移表面。如果失活不能被足夠快速地實現，則將產生不希望有的副反應。這導 致產物純度的降低，並且不希望有的副產品還可在分離部分形成腐蝕性組分。在現有技術中，靜態混合器、噴嘴或攪拌釜混合器已用於混合有機出口相和極 性相。然而，迄今，這些混合設備已不足以滿足所有上述需求，其可被進一步地改進。因此，本發明的一個目的是提供一種能克服現有技術缺點的乙烯低聚方法。特 別是提供這樣一種方法，其中在低聚後，催化劑組合物可被容易而快速地失活並從低聚 反應器的有機出口物流中萃取出來。此外，本發明的一個目的是提供一種用於所述低聚的反應器系統。本發明的第一個目的是通過一種用於乙烯低聚的方法實現，所述方法包括以下 步驟⑴將乙烯在一種溶劑和一種催化劑組合物的存在下於一種反應器中低聚；( )從所述反應器中排出一種含有催化劑組合物的出口物流；(iii)將所述催化劑組合物用一種極性相失活並萃取，其中所述出口物流與所述 極性相在一種動態混合設備中混合，所述動態混合設備具有轉子和定子元件，所述元件 包括同心工具環。優選地，所述混合設備包括經徑向開槽和/或鑽孔的元件，其中相鄰工具環之 間的環形剪切間隙為0.1至5mm。優選地，所述極性相為一種苛性鹼水溶液。更優選地，所述動態混合器的轉速為2.5至40m/s。在一個實施方案中，所述催化劑組合物包括一種有機酸的鋯鹽和至少一種有機 鋁化合物。此外，優選地，所述鋯鹽具有式ZrCl4_mXm，其中X = OCOR或OSO3R'，R和
R'獨立地為烷基、烯基或苯基，並且其中0<m<4。此外，優選提出的是，至少一種鋁化合物具有通式R1nAVn或Al2Y3R13,其中R1 代表具有1至20個碳原子的烷基，Y代表Cl、&或I，η為在1 <n< 2範圍內的任意數值。根據本發明，還提供一種用於乙烯低聚的反應器系統，包括一種具有將乙烯、α-烯烴、溶劑和催化劑組合物供給至反應器中和從反應器中排出的入口和出口的反應 器，所述反應器與一種動態混合設備連接，在所述動態混合設備中，一種含有催化劑組 合物的出口物流與一種用於將催化劑失活並萃取的極性相進行混合，所述動態混合設備 具有轉子和定子元件，所述元件包括經徑向開槽和/或鑽孔的同心工具環，其中環形剪 切間隙為0.1至5mm。優選地，所述動態混合設備包括用於處理高分子量直鏈α-烯烴的切割設備， 所述切割設備位於定子和轉子元件的上遊，或整合至所述動態混合設備的一個入口區域 中或一個單獨的套管(separate casing)中。出乎意料地，已發現上文公開的特定動態混合設備的使用獲得了一種乙烯低聚 方法，其中可以快速而有效地混合含有催化劑組合物的液體反應器出口物流和一種用於 失活和萃取的極性相。此外，還能形成極小的液滴並達到直至已實現有效混合的最小停 留時間。此外，使用所述動態混合設備的失活足夠快速，從而可避免不希望有的副反 應。因此，不會降低產品純度，並可避免分離部分中腐蝕性組分的形成。通過按需改制混合設備的幾何結構，可調整液滴尺寸以滿足所需快速而有效的 失活和萃取。另一方面，還可避免穩定乳液的形成，從而使得此後仍可在傾析器中通過 重力分離作用實現有機相與極性相的分離。具體而言，所述動態混合設備的性能可通過混合器幾何結構的改制來優化，所 述幾何機構例如轉子和定子元件之間的間隙和距離以及所應用的轉速。還已發現，其中混合將通過湍流實現的混合器類型不適用於本發明目的，而需 要高剪切力來實現所需的高效混合作業。只有使用上文公開的動態混合器才能獲得令人 滿意的結果。如此可實現高剪切力和低停留時間。所獲得的液滴尺寸為10 μ m左右，並具有狹窄的尺寸分布。在另一個實施方案中，所述混合設備可包括用於處理高分子量直鏈α-烯烴的 切割設備，所述切割設備位於混合元件的上遊，或整合至所述動態混合設備的一個入口 區域中或一個單獨的套管中。這有助於避免反應器系統的沉積和堵塞。此外，還可顯著避免所述動態混合設備中的死區域，這同樣也作為本發明的方 法和反應器系統的優點。以上說明書或權利要求中所公開的特徵既可以單獨的形式又可以其任意結合的 形式作為用於實現各種形式的本發明的素材。
權利要求
1.乙烯低聚的方法，包括以下步驟ω將乙烯在一種溶劑和一種催化劑組合物的存在下於一種反應器中低聚；( )從所述反應器中排出一種含有催化劑組合物的出口物流；( )將所述催化劑組合物用一種極性相失活並萃取，其中所述出口物流與所述極性 相在一種動態混合設備中混合，所述動態混合設備具有轉子和定子元件，所述元件包括 經徑向開槽和/或鑽孔的同心工具環，其中環形剪切間隙為0.1至5mm。
2.權利要求1的方法，其中所述極性相為一種苛性鹼水溶液。
3.權利要求1或2的方法，其中所述動態混合設備的轉速為2.5至40m/s。
4.前述權利要求中任一項的方法，其中所述催化劑組合物包括一種有機酸的鋯鹽和 至少一種有機鋁化合物。
5.權利要求4的方法，其中所述鋯鹽具有式ZrCl4_mXm，其中X= OCOR或 OSO3R'，R和R'獨立地為烷基、烯基或苯基，並且其中0<m<4。
6.權利要求4或5的方法，其中所述至少一種鋁化合物具有通式R1nAVn或Al2Y3R13, 其中R1代表具有1至20個碳原子的烷基，Y代表Cl、Br或I，η為在1<η<2範圍內 的任意數值。
7.用於乙烯低聚的反應器系統，包括一種具有將乙烯、α-烯烴、溶劑和催化劑組合 物供給至反應器中和從反應器中排出的入口和出口的反應器，所述反應器與一種動態混 合設備連接，在所述動態混合設備中，一種含有催化劑組合物的出口物流與一種用於將 催化劑失活並萃取的極性相進行混合，所述動態混合設備具有轉子和定子元件，所述元 件包括經徑向開槽和/或鑽孔的同心工具環，其中環形剪切間隙為0.1至5_。
8.權利要求7的反應器系統，其中所述動態混合設備包括用於處理高分子量直鏈 α-烯烴的切割設備，所述切割設備位於定子和轉子元件的上遊，或整合至所述動態混合 設備的一個入口區域中或一個單獨的套管中。
全文摘要
本發明涉及一種用於乙烯低聚的方法，包括以下步驟(i)將乙烯在一種溶劑和一種催化劑組合物的存在下於一種反應器中低聚；(ii)從所述反應器中排出一種含有催化劑組合物的出口物流；(iii)將所述催化劑組合物用一種極性相失活並萃取，其中所述出口物流與所述極性相在一種動態混合設備中混合，所述動態混合設備具有包括同心工具環的轉子和定子元件；並涉及一種為此使用的反應器系統。
文檔編號B01J19/18GK102015586SQ200880122472
公開日2011年4月13日 申請日期2008年12月18日 優先權日2007年12月27日
發明者A·梅茲溫克爾, A·阿爾-索言, A·韋萊恩霍費爾, C·陶布, F·溫克勒, F·莫薩, H·博爾特, H·弗瑞茲, H-J·贊德, J·賽加茲, K-H·霍夫曼, M·阿爾-哈茨米, M·阿爾-穆森德, P·M·弗裡茨, P·烏爾布裡奇, R·斯科尼迪爾, W·穆勒 申請人:沙特基礎工業公司