RU2808167C1 - Installation and method for obtaining polyalphaolefins - Google Patents
Installation and method for obtaining polyalphaolefins Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808167C1 RU2808167C1 RU2022129914A RU2022129914A RU2808167C1 RU 2808167 C1 RU2808167 C1 RU 2808167C1 RU 2022129914 A RU2022129914 A RU 2022129914A RU 2022129914 A RU2022129914 A RU 2022129914A RU 2808167 C1 RU2808167 C1 RU 2808167C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- gas
- mixing
- reaction
- channel
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 229920013639 polyalphaolefin Polymers 0.000 title claims abstract description 45
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 372
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 314
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 306
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 162
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 141
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 133
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims abstract description 129
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 61
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 47
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000004711 α-olefin Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 66
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 40
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 39
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 27
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 25
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 25
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 23
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 22
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 17
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 9
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 7
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 7
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 5
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 4
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 20
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 60
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 47
- AFFLGGQVNFXPEV-UHFFFAOYSA-N n-decene Natural products CCCCCCCCC=C AFFLGGQVNFXPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N boron trifluoride Chemical compound FB(F)F WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 21
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 18
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 18
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 13
- 239000013638 trimer Substances 0.000 description 13
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 12
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 12
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 11
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 11
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 11
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002199 base oil Substances 0.000 description 6
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 4
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 4
- 238000006384 oligomerization reaction Methods 0.000 description 4
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- -1 aluminum compound Chemical class 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 3
- 208000012839 conversion disease Diseases 0.000 description 3
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 3
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 229940095564 anhydrous calcium sulfate Drugs 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 2
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 150000001924 cycloalkanes Chemical class 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N isoamylol Chemical compound CC(C)CCO PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001512 metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 description 1
- 101100407037 Oryza sativa subsp. japonica PAO6 gene Proteins 0.000 description 1
- 101150092791 PAO4 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011951 cationic catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиField of technology
Настоящее изобретение относится к установке и способу для получения полиальфаолефинов, в частности к установке и способу для получения полиальфаолефинов с использованием непрерывного процесса.The present invention relates to a plant and method for producing polyalphaolefins, in particular to a plant and method for producing polyalphaolefins using a continuous process.
Уровень техникиState of the art
Полиальфаолефины обычно получают полимеризацией одного или нескольких линейных альфа-олефинов посредством реакции олигомеризации под действием катализаторов. Гидрированные полиальфаолефины, полученные путем разделения и гидрирования полиальфаолефинов, могут быть использованы для примешивания в высококачественные синтетические базовые масла. Полиальфа-олефиновое синтетическое базовое масло, также известное как ПАО (PAO) синтетическое базовое масло, имеет прекрасные свойства, такие как высокий индекс вязкости, сверхнизкая температура застывания, прекрасная термическая и окислительная стабильность и высокая температура воспламенения, поэтому оно находит широкое применение. ПАО синтетические базовые масла классифицируют в соответствии с их кинематическими вязкостями при 100°C. Основные продукты включают PAO4, PAO6, PAO8, PAO10, PAO40, PAO100 и т.п. Из них низковязкие ПАО с кинематической вязкостью при 100°C между 4 и 8 сСт наиболее широко используют главным образом для смешения с разными типами высококачественных моторных масел. Использование низковязких ПАО может уменьшить потерю крутящего момента двигателя в холодном состоянии и одновременно увеличить интервалы между заменами масла и повысить экономию топлива.Polyalphaolefins are typically produced by the polymerization of one or more linear alpha-olefins through an oligomerization reaction under the influence of catalysts. Hydrogenated polyalphaolefins, obtained by separating and hydrogenating polyalphaolefins, can be used for blending into high quality synthetic base oils. Polyalpha olefin synthetic base oil, also known as PAO synthetic base oil, has excellent properties such as high viscosity index, ultra-low pour point, excellent thermal and oxidative stability and high flash point, so it is widely used. PAO synthetic base oils are classified according to their kinematic viscosities at 100°C. Main products include PAO4, PAO6, PAO8, PAO10, PAO40, PAO100, etc. Of these, low-viscosity PAOs with a kinematic viscosity at 100°C between 4 and 8 cSt are the most widely used, mainly for mixing with various types of high-quality motor oils. The use of low-viscosity PAOs can reduce engine torque loss when cold, while extending oil drain intervals and improving fuel economy.
В традиционном способе получения полиальфаолефинов, как правило, используют каталитическую систему кислоты Льюиса, чтобы подвергнуть альфа-олефины реакции олигомеризации, и в ходе реакции будут образовываться полимеры с различными степенями полимеризации. В настоящее время катализаторами, используемыми в промышленности при производстве низковязких полиальфаолефинов, являются в основном катализаторы BF3-(вспомогательное вещество). В типичных способах производства используют реакторы смешения периодического действия или непрерывного действия. В реакционной системе олигомеризации, в которой альфа-олефины катализируют BF3-(вспомогательное вещество), BF3 в газовой фазе необходимо полностью диспергировать и смешать со вспомогательным веществом и альфа-олефинами в жидкой фазе, при этом часть его растворяется с образованием активного катионного катализатора и затем инициирует реакцию олигомеризации альфа-олефинов. Растворение BF3 и межфазный массоперенос определяют макроскопическую скорость реакции, конверсию и т.п. Кроме того, если время реакции слишком короткое, конверсия олефина, как правило, низкая, а выход продукта невелик. Если время реакции слишком велико, образовавшийся альфа-олефиновый олигомер может подвергаться побочным реакциям, таким как реакция вторичной полимеризации, что повышает степень полимеризации, и реакция изомеризации, что вызывает снижение индекса вязкости.The traditional process for producing polyalphaolefins generally uses a Lewis acid catalytic system to subject the alpha olefins to an oligomerization reaction, and the reaction will produce polymers with varying degrees of polymerization. Currently, the catalysts used in industry for the production of low-viscosity polyalphaolefins are mainly BF 3 -(excipient) catalysts. Typical production methods use batch or continuous mixing reactors. In an oligomerization reaction system in which alpha-olefins catalyze BF 3 -(excipient), the BF 3 in the gas phase must be completely dispersed and mixed with the excipient and alpha-olefins in the liquid phase, with a portion of it dissolving to form the active cationic catalyst and then initiates the alpha-olefin oligomerization reaction. BF 3 dissolution and interfacial mass transfer determine the macroscopic reaction rate, conversion, etc. In addition, if the reaction time is too short, olefin conversion is generally low and product yield is low. If the reaction time is too long, the resulting alpha-olefin oligomer may undergo side reactions such as a secondary polymerization reaction, which increases the degree of polymerization, and an isomerization reaction, which causes a decrease in viscosity index.
В документе US4045508A раскрыт способ непрерывного получения полиальфаолефинов, который отличается объединением реактора смешения и трубчатого реактора для управления многоступенчатым процессом полимеризации. Однако этот способ приводит к большой вторичной реакции полимеризации олигомеров, и содержание тримеров значительно снижается.US4045508A discloses a process for the continuous production of polyalphaolefins, which is characterized by combining a mixing reactor and a tubular reactor to control a multi-stage polymerization process. However, this method leads to a large secondary polymerization reaction of oligomers, and the trimer content is significantly reduced.
В документе CN104370675B раскрыт способ получения полиальфаолефинов в непрерывном режиме, и этот способ включает введение альфа-олефинов в прозрачный микроканальный реактор непрерывного действия и проведение реакции полимеризации в присутствии катализатора на основе соединения алюминия и вспомогательных агентов с получением полиальфаолефинов. Этот способ потребляет большое количество катализатора и требует более высокой температуры реакции.Document CN104370675B discloses a process for producing polyalphaolefins in a continuous manner, and the method includes introducing alpha olefins into a continuous transparent microchannel reactor and carrying out a polymerization reaction in the presence of an aluminum compound catalyst and auxiliary agents to produce polyalphaolefins. This method consumes large amounts of catalyst and requires a higher reaction temperature.
С другой стороны, после проведения реакции с использованием трифторида бора или его комплекса в качестве катализатора часто возникает необходимость удаления трифторида бора или его комплекса из продукта. По этой причине обычно используют способ нейтрализации щелочными веществами, такими как водный раствор гидроксида натрия и аммиачная вода, а затем промывку водой. Однако этот метод будет создавать серьезные проблемы загрязнения окружающей среды, а катализатор не может быть использован повторно. Образующиеся отходы щелочной жидкости, фторсодержащие сточные воды и борсодержащие сточные воды очень трудно поддаются очистке. В то же время процесс промывки водой будет приводить к большой трате водных ресурсов. Кроме того, в связи с ужесточением национальной политики в области охраны окружающей среды было закрыто большое количество предприятий, загрязняющих окружающую среду, и проекты без надлежащих методов удаления загрязнений не могут быть реализованы.On the other hand, after carrying out a reaction using boron trifluoride or a complex thereof as a catalyst, it is often necessary to remove the boron trifluoride or complex thereof from the product. For this reason, it is common to use a neutralizing method with alkaline substances such as aqueous sodium hydroxide and ammonia water, followed by rinsing with water. However, this method will create serious environmental pollution problems, and the catalyst cannot be reused. The resulting alkaline liquid waste, fluoride wastewater and boron wastewater are very difficult to treat. At the same time, the process of washing with water will lead to a large waste of water resources. In addition, due to the tightening of national environmental policies, a large number of polluting industries have been closed, and projects without proper pollution disposal methods cannot be implemented.
На сегодняшний день предложено множество способов удаления и излечения трифторида бора, но все они имеют разные ограничения.To date, many methods have been proposed to remove and cure boron trifluoride, but they all have different limitations.
В заявке США US4433197A раскрыт способ использования частиц SiO2 для адсорбции BF3 в растворе реакции полимеризации при более низкой температуре, и затем регенерации BF3 путем нагревания при низком давлении. В заявке США US2997371A предлагается осаждать полиакрилонитрил на поверхность инертных частиц, таких как активированный уголь и активированный оксид алюминия, а затем использовать его для адсорбции BF3; в заявке США US5846429A раскрыто применение полиакрилонитрильных волокон для адсорбции BF3 и использование нагревания после насыщения адсорбцией для высвобождения BF3. Заявка на патент Китая CN1289344A раскрывает способ применения фторида металла для отделения и извлечения BF3. Сначала фторид металла и BF3 вводят в химическую реакцию с образованием тетрафторбората, чтобы провести отделение BF3, а затем тетрафторборат подвергают разложению в условия нагревания при высокой температуре с выделением BF3. Заявка США US4454366A предлагает для удаления BF3 способ с использованием поливинилового спирта и BF3 с образованием стабильного комплекса.US Application US4433197A discloses a method of using SiO 2 particles to adsorb BF 3 into a polymerization reaction solution at a lower temperature, and then regenerate the BF 3 by heating at low pressure. US application US2997371A proposes to deposit polyacrylonitrile on the surface of inert particles such as activated carbon and activated alumina and then use it to adsorb BF 3 ; US Application US5846429A discloses the use of polyacrylonitrile fibers to adsorb BF 3 and the use of heat after adsorption saturation to release BF 3 . Chinese patent application CN1289344A discloses a method of using metal fluoride for separating and recovering BF 3 . First, the metal fluoride and BF 3 are chemically reacted to form tetrafluoroborate to separate BF 3 , and then the tetrafluoroborate is decomposed under heating conditions at high temperature to release BF 3 . US Application US4454366A proposes a method for removing BF 3 using polyvinyl alcohol and BF 3 to form a stable complex.
Патент США US6939943B2 раскрывает способ извлечения BF3 с использованием метанола и этанола, где при низкой температуре метанол или этанол добавляют к раствору реакции полимеризации и BF3 экстрагируют в спиртовую фазу с отделением BF3.US Patent US6939943B2 discloses a method for extracting BF 3 using methanol and ethanol, where at low temperature methanol or ethanol is added to the polymerization reaction solution and BF 3 is extracted into an alcohol phase to separate the BF 3 .
Заявка на патент Китая CN1217726A раскрывает способ разделения электроосаждением, в котором к полимеризационному раствору прикладывают электрическое поле для отделения комплекса трифторида бора от продукта полимеризации.Chinese patent application CN1217726A discloses an electrodeposition separation method in which an electric field is applied to a polymerization solution to separate a boron trifluoride complex from a polymerization product.
Пользуясь нестабильностью комплекса трифторида бора, в заявке США № 3929749A, чтобы провести отделение катализатора, принят способ нагревания для термического расщепления комплекса в полимеризационном растворе, при этом BF3-газ вытекает из раствора.Taking advantage of the instability of the boron trifluoride complex, in US Application No. 3,929,749A, to perform catalyst separation, a heating method is adopted to thermally decompose the complex in the polymerization solution, causing BF 3 gas to flow out of the solution.
В реакции с использованием трифторида бора в качестве одного из компонентов катализатора именно комплекс, образованный трифторидом бора и лигандом, выполняет каталитическую функцию. Эти комплексы трифторида бора обычно выбирают для конкретного лиганда, и молярное соотношение между трифторидом бора и лигандом также является конкретным. Следовательно, если катализатор предполагают рециркулировать и использовать повторно, то это следует проводить без изменения координационной ситуации между трифторидом бора и лигандом, так как при изменении координационной ситуации каталитическая активность катализатора будет ослаблена или катализатор будет даже деактивирован.In a reaction using boron trifluoride as one of the catalyst components, it is the complex formed by boron trifluoride and the ligand that performs the catalytic function. These boron trifluoride complexes are usually selected for a specific ligand, and the molar ratio between boron trifluoride and the ligand is also specific. Therefore, if the catalyst is to be recycled and reused, this should be done without changing the coordination situation between boron trifluoride and the ligand, since if the coordination situation is changed, the catalytic activity of the catalyst will be weakened or the catalyst will even be deactivated.
Однако, независимо от того, является ли этот способ способом адсорбции с использованием комплексообразования BF3 с адсорбентом, способом экстракции с использованием правила растворения подобных веществ друг в друге, способом электроосаждения с применением электрического поля или способом термического расщепления, в известной мере существуют различные проблемы, такие как неблагоприятные факторы, например, плохая эффективность разделения, разрушение структуры катализатора и большое влияние побочных реакций, которые ограничивают применение в крупномасштабном промышленном производстве.However, regardless of whether this method is an adsorption method using complexation of BF 3 with an adsorbent, an extraction method using the rule of dissolving like substances into each other, an electrodeposition method using an electric field, or a thermal decomposition method, there are to a certain extent different problems, such as unfavorable factors such as poor separation efficiency, degradation of catalyst structure, and large influence of side reactions, which limit the application in large-scale industrial production.
Кроме того, реакционный процесс в реакторе смешения периодического действия, о котором сообщается в предшествующем уровне техники, имеет недостатки, связанные с большим объемом реактора смешения, большой занимаемой площадью, очень строгими требованиями по контролю технологических параметров, сложной технологической операцией, длительным временем реакции, длительным периодом производства и т.п., и, хотя стабильность партии может быть гарантирована, непрерывный способ получения также не может обеспечить идеальные конверсию и селективность, и в обоих способах нельзя хорошо обработать катализатор в продукте. Таким образом, в данной области техники существует потребность в установке и способе для получения альфа-олефиновых олигомеров, которые отличаются высокой конверсией, высокой селективностью, простотой процесса, низкими капиталовложениями, а также безопасностью и экологичностью.In addition, the reaction process in the batch reactor reported in the prior art has the disadvantages of large mixing reactor volume, large occupied area, very stringent requirements for control of process parameters, complex process operation, long reaction time, long production period, etc., and although batch stability can be guaranteed, the continuous production method also cannot provide ideal conversion and selectivity, and both methods cannot handle the catalyst in the product well. Thus, there is a need in the art for a plant and process for producing alpha-olefin oligomers that are characterized by high conversion, high selectivity, ease of process, low capital investment, and safety and environmental friendliness.
Следует отметить, что информация, раскрытая в предшествующем разделе «Уровень техники», предназначена только для улучшения понимания уровня техники настоящего изобретения и, следовательно, может содержать информацию, которая не формирует предшествующий уровень техники и уже известна специалисту в данной области.It should be noted that the information disclosed in the preceding "Background Art" section is intended only to enhance the understanding of the prior art of the present invention and, therefore, may contain information that does not constitute prior art and is already known to one skilled in the art.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Настоящее изобретение предлагает установку и способ для получения полиальфаолефинов.The present invention provides a plant and method for producing polyalphaolefins.
Более конкретно, настоящее изобретение включает следующие аспекты.More specifically, the present invention includes the following aspects.
В первом аспекте настоящее изобретение предлагает установку для получения полиальфаолефинов.In a first aspect, the present invention provides a plant for the production of polyalphaolefins.
Установка для получения полиальфаолефинов по настоящему изобретению включает узел 1 смешения, микроканальный реакционный узел 2, узел 3 разделения высокого давления, узел 4 разделения низкого давления, узел 5 циркуляции газа, узел 6 последующей обработки и узел 7 регулирования давления, при этом узел 1 смешения, микроканальный реакционный узел 2, узел 3 разделения высокого давления, узел 4 разделения низкого давления и узел 5 циркуляции газа соединены последовательно, микроканальный реакционный узел 2 снабжен впускным отверстием 01 BF3-газа, узел 1 смешения снабжен впускным отверстием 02 вспомогательного сырья и впускным отверстием 03 олефинового исходного материала, узел 5 циркуляции газа соединен с впускным отверстием 01 BF3-газа, узел 4 разделения низкого давления также соединен с узлом 6 последующей обработки, а узел 3 разделения высокого давления, узел 7 регулирования давления и узел 5 циркуляции газа также соединены последовательно. Предпочтительно узел 1 смешения дополнительно снабжен впускным отверстием BF3-газа. Необязательно узел 5 циркуляции газа соединен впускным отверстием BF3-газа, предусмотренным в узле 1 смешения. Необязательно узел 6 последующей обработки соединен с узлом 1 смешения для рециркуляции комплекса вспомогательного сырья с BF3 и непрореагировавшего олефинового исходного материала.The installation for producing polyalphaolefins according to the present invention includes a
В соответствии с установкой по настоящему изобретению узел 1 смешения способен равномерно смешивать поступающий в него поток (узел 1 смешения предпочтительно представляет собой смеситель, более предпочтительно статический смеситель и/или динамический смеситель). Поток, поступающий в узел 1 смешения, содержит вспомогательное сырье и олефиновый исходный материал и необязательно рециркулированный комплекс вспомогательного сырья и BF3 и непрореагировавший олефиновый исходный материал. Предпочтительно поток, поступающий в узел 1 смешения, может также включать BF3-газ, так что вспомогательное сырье, олефиновый исходный материал и BF3-газ могут быть смешаны в узле смешения. Необязательно смеситель имеет следующие структуру и параметры: рабочая температура составляет 20-200°C, а верхняя граница рабочего давления не превышает 20 МПа; смеситель предпочтительно представляет собой статический смеситель, более предпочтительно статический смеситель с улучшенным смешением; количество смесителей может составлять один или несколько. Когда используют два или более смесителей, эти смесители могут быть соединены параллельно, последовательно или как параллельно, так и последовательно. Смеситель необязательно может иметь теплообменный слой. Смеситель необязательно может содержать наполнитель; наполнитель в смесителе может быть выбран из кольца Палля, керамического шарика, обычного наполнителя, гофрированного наполнителя, проволочной сетки или пластикового кольца. В случае, когда поток, поступающий в узел 1 смешения, включает BF3-газ, узел 1 смешения содержит первый смеситель для смешения любых двух из вспомогательного сырья, олефинового исходного материала и BF3-газа, и второй смеситель для дополнительного смешения смеси с третьим компонентом; более предпочтительно узел 1 смешения содержит первый смеситель для смешения одного из олефинового исходного материала и BF3-газа и вспомогательного сырья и второй смеситель для дополнительного смешения смеси с другим компонентом из олефинового исходного материала и BF3-газа. Например, узел 1 смешения содержит первый смеситель для смешения олефинового исходного материала с вспомогательным сырьем и второй смеситель для смешения смеси с BF3-газом; или узел 1 смешения содержит первый смеситель для смешения BF3-газа с вспомогательным сырьем и второй смеситель для смешения смеси с олефиновым исходным материалом; или узел 1 смешения содержит смеситель для смешения одновременно BF3-газа, вспомогательного сырья и олефинового исходного материала.According to the installation of the present invention, the
Микроканальный реакционный узел 2 обеспечивает микроканальную реакцию BF3-газа из впускного отверстия 01 BF3-газа и смешанного потока вспомогательного сырья и олефинового исходного материала, а также необязательного BF3-газа из узла 1 смешения; предпочтительно микроканальный реакционный узел 2 обеспечивает микроканальную реакцию BF3-газа из впускного отверстия 01 BF3-газа и смешанного потока вспомогательного сырья, олефинового исходного материала и BF3-газа из узла 1 смешения. Предпочтительно микроканальный реакционный узел представляет собой микроканальный реактор. Количество микроканальных реакторов может составлять один или несколько, предпочтительно один, два, три, четыре, пять или шесть. Когда используют два или несколько микроканальных реакторов, эти микроканальные реактора могут быть соединены последовательно, параллельно или как параллельно, так и последовательно.The microchannel reaction unit 2 provides a microchannel reaction of BF 3 gas from the BF 3 gas inlet 01 and a mixed stream of auxiliary feedstock and olefin feedstock, as well as optional BF 3 gas from the
Узел 3 разделения высокого давления обеспечивает проведение газожидкостного разделения поступающего в него промежуточного потока, при этом отделенная газовая фаза поступает в узел 5 циркуляции газа через узел 7 регулирования давления, и отделенная жидкая фаза поступает в узел 4 разделения низкого давления. Узел 3 разделения высокого давления предпочтительно представляет собой сепаратор высокого давления. Количество сепараторов высокого давления может составлять один или несколько; предпочтительно один, два, три, четыре, пять или шесть. Когда используют два или несколько сепараторов высокого давления, эти сепараторы высокого давления могут быть соединены последовательно, параллельно или как параллельно, так и последовательно .The high
Узел 4 разделения низкого давления обеспечивает проведение газожидкостного разделения поступающего в него промежуточного потока, при этом отделенная газовая фаза поступает в узел 5 циркуляции газа, и отделенная жидкая фаза поступает в узел 6 последующей обработки. Узел 4 разделения низкого давления предпочтительно представляет собой сепаратор низкого давления. Количество сепараторов низкого давления может составлять один или несколько, предпочтительно один, два, три, четыре, пять или шесть. Когда используют два или несколько сепараторов низкого давления, эти сепараторы низкого давления могут быть соединены последовательно, параллельно или как параллельно, так и последовательно .The low
Узел 5 циркуляции газа обеспечивает извлечение поступающего в него BF3-газа и доставку извлеченного BF3-газа через впускное отверстие 01 BF3-газа в микроканальный реакционный узел 2 для повторного использования. Узел 5 циркуляции газа может представлять собой один или несколько из числа компрессора, насоса для циркуляции газа и вакуумного насоса. Количество компрессоров, насосов для циркуляции газа и вакуумных насосов может составлять один или несколько, так что узел циркуляции газа может осуществлять одноступенчатую или многоступенчатую циркуляцию. Необязательно узел 5 циркуляции газа соединен впускным отверстием BF3-газа, предусмотренным в узле 1 смешения, для доставки извлеченного BF3-газа в узел смешения для смешения с вспомогательным сырьем и олефиновым исходным материалом.The
Узел 6 последующей обработки обеспечивает последующую обработку поступающего в него потока с получением полиолефинового продукта. Узел последующей обработки может представлять собой одно или несколько устройств из числа адсорбционного устройства, экстракционного устройства, дистилляционного устройства, устройства центрифугирования, устройства осаждения, устройства щелочной промывки и устройства водной промывки. Предпочтительно узел 6 последующей обработки представляет собой устройство осаждения или устройство центрифугирования. Устройство осаждения или устройство центрифугирования обеспечивает разделение поступающего в него потока на легкую жидкую фазу и тяжелую жидкую фазу, при этом тяжелая жидкая фаза представляет собой комплекс вспомогательного сырья и BF3 и непрореагировавший олефиновый исходный материал, и необязательно возвращается в узел 1 смешения для продолжения участия в непрерывной реакции. Легкая жидкая фаза представляет собой сырой полиолефиновый продукт, который может быть подвергнут дополнительной последующей переработке.The
Узел регулирования давления может регулировать давление микроканального реакционного узла 2 и узла 3 разделения высокого давления, чтобы способствовать мягкому развитию микроканальной реакции и мягкому протеканию газожидкостного разделения потока в узле 3 разделения высокого давления. Узел 7 регулирования давления может представлять собой один или несколько из числа клапана обратного давления, дроссельного клапана и клапана для понижения давления. Необязательно узел 7 регулирования давления независимо может регулировать рабочее давление микроканального реакционного узла 2 и рабочее давление узла 3 разделения высокого давления. Необязательно узел 7 регулирования давления может регулировать рабочее давление микроканального реакционного узла 2 так, чтобы одно было одинаковым с рабочим давлением узла 3 разделения высокого давления.The pressure control unit can regulate the pressure of the microchannel reaction unit 2 and the high
В соответствии с установкой по настоящему изобретению предпочтительно узел 8 очистки газа предусмотрен между узлом 4 разделения низкого давления и узлом 5 циркуляции газа, и/или узел 8 очистки газа предусмотрен между узлом 7 регулирования давления и узлом 5 циркуляции газа. Узел 8 очистки газа обеспечивает сушку и/или очистку поступающего в него BF3-газа. Узел 8 очистки газа может представлять собой один или несколько из числа газового фильтра, адсорбционной сушилки, сублимационной сушилки и циклонного сепаратора, предпочтительно представляет собой адсорбционную сушилку, в которую может быть засыпан наполнитель, и наполнитель может представлять собой один или несколько из числа силикагеля, безводного сульфата кальция, безводного хлорида кальция и активированного угля.According to the installation of the present invention, preferably a
В соответствии с установкой по изобретению необязательно микроканальный реакционный узел 2 представляет собой один микроканальный реактор или комбинацию двух или нескольких микроканальных реакторов. Микроканальный реактор имеет следующие структуру и параметры: реакционный канал представляет собой 2-10000 параллельных каналов, интервал рабочей температуры составляет от -70 до 300°C, допустимое максимальное давление реакции не превышает 20 МПа, допустимое максимальное давление теплопередающей среды не превышает 10 МПа; объем жидкостного канала без смесительных вставок равен 0,1-20000 л, объемная скорость потока составляет 1-50000 л/час. Также предпочтительно реакционный канал образуют 2-5000 каналов, более предпочтительно 2-500 каналов. Например, реакционный канал может состоять из 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 каналов или т.п. В микроканальном реакторе по настоящему изобретению каждый реакционный канал может иметь площадь поперечного сечения от 1 до 150 мм2 и длину от 50 до 5000 мм. Предпочтительно в каждом реакционном канале предусмотрен смесительный элемент, который способствует смешению реакционных потоков, и смесительный элемент представляет собой элемент, хорошо известный в данной области техники, который может содействовать смешению реакционных потоков и повышать турбулентность, и он может представлять собой смесительный диск, а также первый смесительный элемент и второй смесительный элемент по настоящему изобретению. Предпочтительно микроканальный реактор по изобретению снабжен магистральной трубой для введения реакционного газа и отводными трубами для распределения реакционного газа в каждый реакционный канал.In accordance with the installation according to the invention, the microchannel reaction unit 2 is optionally a single microchannel reactor or a combination of two or more microchannel reactors. The microchannel reactor has the following structure and parameters: the reaction channel consists of 2-10000 parallel channels, the operating temperature range is from -70 to 300°C, the permissible maximum reaction pressure does not exceed 20 MPa, the permissible maximum pressure of the heat transfer medium does not exceed 10 MPa; the volume of the liquid channel without mixing inserts is 0.1-20000 l, the volumetric flow rate is 1-50000 l/h. Also preferably, the reaction channel is formed by 2-5000 channels, more preferably 2-500 channels. For example, a reaction channel may consist of 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 channels, or etc. In the microchannel reactor of the present invention, each reaction channel may have a cross-sectional area from 1 to 150 mm 2 and a length from 50 to 5000 mm. Preferably, each reaction channel is provided with a mixing element that promotes mixing of the reaction streams, and the mixing element is an element well known in the art that can promote mixing of the reaction streams and increase turbulence, and it can be a mixing disk as well as a first a mixing element and a second mixing element according to the present invention. Preferably, the microchannel reactor of the invention is provided with a main pipe for introducing reaction gas and outlet pipes for distributing the reaction gas into each reaction channel.
В соответствии с установкой по настоящему изобретению предпочтительный микроканальный реактор 2 (далее иногда также называемый предпочтительным микроканальным реактором по настоящему изобретению) включает:According to the apparatus of the present invention, the preferred microchannel reactor 2 (hereinafter sometimes also referred to as the preferred microchannel reactor of the present invention) includes:
корпус 003; зону 023 подачи, зону 008 смешения, реакционную зону 009 и зону 024 сбора, расположенные последовательно и находящиеся в сообщении вдоль первого направления в корпусе 003, причем корпус 003 снабжен подающей трубой 002, находящейся в сообщении с зоной 023 подачи, и выпускной трубой 001, находящейся в сообщении с зоной 024 сбора, а зона 008 смешения снабжена смесительным каналом 014, проходящим вдоль первого направления;building 003; a
трубу 017 для распределения жидкости; труба 017 для распределения жидкости проходит от внешней стороны корпуса 003 в смесительный канал 014, труба 017 для распределения жидкости соединена с распределителем 016 жидкости у конца смесительного канала 014;
подающая труба 002 соединена с узлом 1 смешения и может быть использована для введения смеси олефинового исходного материала и вспомогательного сырья, при этом труба 017 для распределения жидкости соединена с впускным отверстием 01 BF3-газа и может быть использована для введения BF3-газа, иa
выпускная труба 001 соединена с узлом 3 разделения высокого давления.the
В настоящем изобретении первое направление представляет собой направление течения потока, и это направление может быть горизонтальным направлением, направлением с подъемом или т.п. Направление с подъемом предпочтительно, а направление с подъемом снизу вверх более предпочтительно.In the present invention, the first direction is a flow direction, and this direction may be a horizontal direction, an upward direction or the like. The upward direction is preferable, and the upward direction is more preferable.
В настоящем изобретении зона 008 смешения и зона 023 подачи могут быть разделены первой разделительной перегородкой 019. Первая разделительная перегородка 019 снабжена множеством сквозных отверстий, и каждое сквозное отверстие совмещено со смесительным каналом 014, так что зона 008 смешения находится в сообщении с зоной 023 подачи.In the present invention, the mixing
В одном варианте осуществления настоящего изобретения распределитель 016 жидкости представляет собой, по меньшей мере, распределитель, выбираемый из порошкового спеченного изделия с микропорами, мезопористого вспененного материала, проволочной сетки и трубки с микрощелями или микропорами.In one embodiment of the present invention, the
Предпочтительно распределитель жидкости представляет собой цилиндрическое порошковое спеченное изделие с микропорами.Preferably, the liquid distributor is a cylindrical powder sintered body with micropores.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения распределитель 016 жидкости имеет площадь поперечного сечения 0,01-200 см2 и длину 1-2000 мм. Смесительный канал имеет круглое поперечное сечение; предпочтительно смесительный канал имеет площадь поперечного сечения 0,05-400 см2 и длину 50-5000 мм. В настоящем изобретении длина и площадь поперечного сечения смесительного канала 014 обе больше, чем длина и площадь поперечного сечения распределителя жидкости 016.In one embodiment of the present invention, the
В одном варианте настоящего изобретения зона смешения снабжена 1-100 (предпочтительно 1-50, более предпочтительно 2-10) смесительными каналами, труба 017 для распределения жидкости включает основную трубу, проходящую от внешней стороны корпуса в зону подачи, и отводные трубы, проходящие от зоны подачи в каждый смесительный канал 014, с распределителями 016 жидкости, подсоединенными к концам отводных труб.In one embodiment of the present invention, the mixing zone is provided with 1-100 (preferably 1-50, more preferably 2-10) mixing channels, the
В одном варианте осуществления настоящего изобретения в смесительном канале 014 первый смесительный элемент 015 расположен ниже по потоку от распределителя 016 жидкости.In one embodiment of the present invention, in the mixing
В одном варианте настоящего изобретения первый смесительный элемент 015 снабжен участком основного потока и участком отводного потока, которые расположены поочередно и находятся в сообщении вдоль первого направления, и участок основного потока снабжен одним проходом основного потока, а участок отводного потока снабжен множеством проходов отводного потока. Предпочтительно полость сбора, находящаяся в сообщении со множеством проходов отводного потока, расположена ниже по потоку от участка отводного потока. Первый смесительный элемент может быть образован путем сращивания множества пластинчатых элементов (количество может составлять 2-100, предпочтительно 2-50, более предпочтительно 10-30, толщина составляет приблизительно 0,2-10 мм), расположенных вдоль первого направления, и на каждом пластинчатом элементе образованы такие структуры, как отверстия и полости, которые соответствуют проходу 0001 основного потока, проходу 0002 отводного потока и полости 0003 сбора, что удобно для переработки и производства.In one embodiment of the present invention, the
В одном варианте осуществления настоящего изобретения зона смешения может содержать первую теплообменную полость 013, расположенную в корпусе, при этом смесительный канал расположен в первой теплообменной полости, а корпус снабжен первым впускным отверстием 004 теплообменной среды и первым выпускным отверстием 0005 теплообменной среды, которые находятся в сообщении с первой теплообменной полостью.In one embodiment of the present invention, the mixing zone may include a first
В одном варианте осуществления настоящего изобретения объемное отношение первой теплообменной полости к смесительному каналу составляет 2-50; предпочтительно объемное отношение первой теплообменной полости к смесительному каналу составляет 5-30. В зоне 008 смешения смесительный канал 014 и первая теплообменная полость 013 изолированы друг от друга и не находятся в сообщении друг с другом, но теплопередача между ними может быть обеспечена, а в смесительном канале 014 могут быть использованы трубные фитинги с хорошей теплопроводностью.In one embodiment of the present invention, the volumetric ratio of the first heat exchange cavity to the mixing channel is 2-50; preferably the volume ratio of the first heat exchange cavity to the mixing channel is 5-30. In the
В одном варианте настоящего изобретения предусмотрена переходная зона 020 между зоной смешения и реакционной зоной, при этом переходная зона снабжена стабилизирующим каналом 021 с постоянным поперечным сечением и диффузионным каналом 022 с постепенно увеличивающимся поперечным сечением, которые расположены и находятся в сообщении вдоль первого направления, причем стабилизирующий канал находится в сообщении со смесительным каналом, а диффузионный канал находится в сообщении с реакционной зоной.In one embodiment of the present invention, a
В одном варианте осуществления настоящего изобретения выпускная труба 018, проходящая к внешней стороне корпуса, подсоединена к стабилизирующему каналу.In one embodiment of the present invention, the
В одном варианте настоящего изобретения диффузионный канал снабжен диффузионной пластиной с ячейками или щелями.In one embodiment of the present invention, the diffusion channel is provided with a diffusion plate with cells or slits.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения два конца переходной зоны 020 соответственно снабжены разделительными перегородками со сквозными отверстиями с тем, чтобы они были изолированы от зоны смешения 008 (преимущественно первой теплообменной полости 013) и реакционной зоны 009 (преимущественно второй теплообменной полости 012) и соединены с каждым смесительным каналом 014 и каждым реакционным каналом 010 через каждое сквозное отверстие на каждой разделительной перегородке, а диффузионный канал 022 и стабилизирующий канал 021 могут представлять собой трубные фитинги, предусмотренные между двумя разделительными перегородками.In one embodiment of the present invention, the two ends of the
В одном варианте осуществления настоящего изобретения реакционная зона снабжена множеством параллельных реакционных каналов, проходящих вдоль первого направления и находящихся в сообщении со смесительным каналом через переходную зону, снабженную стабилизирующим каналом 021 и диффузионным каналом 022. Реакционный канал имеет поперечное сечение, по меньшей мере, в виде одной из круглой, прямоугольной и треугольной форм. Число реакционных каналов составляет, например, 2-10000 каналов, предпочтительно 2-5000 каналов и более предпочтительно 2-500 каналов.In one embodiment of the present invention, the reaction zone is provided with a plurality of parallel reaction channels extending along a first direction and in communication with the mixing channel through a transition zone provided with a stabilizing
В одном варианте настоящего изобретения реакционный канал снабжен вторым смесительным элементом, и второй смесительный элемент включает опорную планку, проходящую вдоль первого направления, и зубчатый элемент, соединенный с опорной планкой и проходящий поперек опорной планки; зубчатый элемент имеет, по меньшей мере, одну из треугольной, дугообразной, волнистой и спиральной форм. Предпочтительно зубчатый элемент имеет треугольную форму, и на одной стороне треугольника, примыкающей к опорной планке, один угол соединен с опорной планкой, а другой угол отстоит от опорной планки на 0,01-20 мм.In one embodiment of the present invention, the reaction channel is provided with a second mixing element, and the second mixing element includes a support bar extending along the first direction, and a toothed element connected to the support bar and extending across the support bar; the toothed element has at least one of triangular, arcuate, wavy and spiral shapes. Preferably, the gear element has a triangular shape, and on one side of the triangle adjacent to the support bar, one corner is connected to the support bar and the other corner is spaced from the support bar by 0.01-20 mm.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения каждый из реакционных каналов независимо снабжен множеством вторых смесительных элементов (количество может составлять 2-100, предпочтительно 2-50, более предпочтительно 10-30), которые уложены друг на друга с интервалами, а зубчатые элементы второго смесительного элемента расположены в шахматном порядке относительно друг друга.In one embodiment of the present invention, each of the reaction channels is independently provided with a plurality of second mixing elements (the number may be 2-100, preferably 2-50, more preferably 10-30), which are stacked on top of each other at intervals, and the toothed elements of the second mixing element are staggered relative to each other.
Предпочтительно поперечное сечение реакционного канала является прямоугольным, а зубчатые элементы проходят между набором противоположных сторон прямоугольника.Preferably, the cross-section of the reaction channel is rectangular and the toothed elements extend between a set of opposite sides of the rectangle.
В одном варианте настоящего изобретения реакционный канал имеет площадь поперечного сечения 1-150 мм2 и длину 50-5000 мм, минимальное расстояние между реакционными каналами составляет 1-50 мм, и второй смесительный элемент имеет толщину 0,1-3 мм, при этом промежуток между соседними зубчатыми элементами составляет 1-50 мм; предпочтительно реакционный канал имеет длину 100-3000 мм и минимальный промежуток между реакционными каналами 3-30 мм, второй смесительный элемент имеет толщину 0,2-2 мм, и промежуток между соседними зубчатыми элементами составляет 1,5-20 мм.In one embodiment of the present invention, the reaction channel has a cross-sectional area of 1-150 mm 2 and a length of 50-5000 mm, the minimum distance between the reaction channels is 1-50 mm, and the second mixing element has a thickness of 0.1-3 mm, wherein the distance between adjacent gear elements is 1-50 mm; preferably the reaction channel has a length of 100-3000 mm and the minimum gap between the reaction channels is 3-30 mm, the second mixing element has a thickness of 0.2-2 mm, and the gap between adjacent toothed elements is 1.5-20 mm.
В одном варианте настоящего изобретения реакционная зона может быть снабжена второй теплообменной полостью 012, расположенной в корпусе, при этом реакционный канал расположен во второй теплообменной полости, корпус снабжен вторым впускным отверстием теплообменной среды 006 и вторым выпускным отверстием теплообменной среды 007, которые находятся в сообщении со второй теплообменной полостью.In one embodiment of the present invention, the reaction zone may be provided with a second
В одном варианте настоящего изобретения объемное отношение второй теплообменной полости к реакционному каналу составляет 2-50; предпочтительно объемное отношение второй теплообменной полости к реакционному каналу составляет 5-30.In one embodiment of the present invention, the volumetric ratio of the second heat exchange cavity to the reaction channel is 2-50; preferably the volumetric ratio of the second heat exchange cavity to the reaction channel is 5-30.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения вторая теплообменная полость 012 преимущественно может быть образована корпусом 003, а на двух концах соответственно находятся вторая разделительная перегородка 025 между реакционной зоной 009 и зоной 024 сбора и разделительная перегородка между реакционной зоной 009 и переходной зоной 020.In one embodiment of the present invention, the second
Установка для получения полиальфаолефинов по настоящему изобретению может быть использована для синтеза полиальфа-олефинового синтетического масла непрерывным способом и обладает преимуществами высокой скорости реакции, высокой конверсии реакции и хорошей селективности по продукту.The polyalphaolefin production apparatus of the present invention can be used to synthesize polyalphaolefin synthetic oil in a continuous manner and has the advantages of high reaction speed, high reaction conversion and good product selectivity.
Установка для получения полиальфаолефинов, в которой используют предпочтительный микроканальный реактор по настоящему изобретению, может осуществлять непрерывное и эффективное смешение реакционной системы, поддерживать течение жидкости в режиме, подобном поршневому режиму, обеспечивать постоянство времени пребывания реакционной жидкости насколько это возможно, а также избегать селективности по нежелательным продуктам из-за распределения времени пребывания.A polyalphaolefin production plant using the preferred microchannel reactor of the present invention can continuously and efficiently mix the reaction system, maintain fluid flow in a piston-like manner, ensure that the residence time of the reaction fluid is as constant as possible, and also avoid selectivity for undesirable substances. products due to the distribution of residence time.
Во втором аспекте настоящее изобретение предлагает способ получения полиальфаолефинов.In a second aspect, the present invention provides a method for producing polyalphaolefins.
Способ получения полиальфаолефинов по настоящему изобретению включает: смешанный поток, полученный после смешения олефинового исходного материала и вспомогательного сырья в узле смешения, и BF3-газ каждый независимо пропускают в микроканальный реакционный узел; промежуточный поток, образованный после реакции полимеризации в микроканальном реакционном узле, пропускают в узел разделения высокого давления, при этом промежуточный материал подвергается первому газожидкостному разделению в узле разделения высокого давления, отделенная жидкая фаза поступает в узел разделения низкого давления, а второе газожидкостное разделение происходит в узле разделения низкого давления; жидкая фаза, отделенная из узла разделения низкого давления, поступает в узел последующей обработки, и полиолефиновый продукт получают после обработки в узле последующей обработки; газовые фазы, отделенные из узла разделения высокого давления и узла разделения низкого давления (BF3-газ), поступают в узел циркуляции газа, и BF3-газ извлекают для повторного использования. Предпочтительно BF3-газ также подают в узел смешения, так что BF3-газ, олефиновый исходный материал и вспомогательное сырье смешивают в узле смешения, а затем смешанный поток и BF3-газ каждый независимо поступают в микроканальный реакционный узел. Необязательно тяжелую жидкую фазу, содержащую комплекс вспомогательного сырья и BF3 и непрореагировавший олефиновый исходный материал, полученную после обработки в узле последующей обработки, рециркулируют в узел смешения.The method for producing polyalphaolefins of the present invention includes: a mixed stream obtained after mixing the olefin raw material and auxiliary raw materials in a mixing unit, and BF 3 gas are each independently passed into a microchannel reaction unit; the intermediate stream formed after the polymerization reaction in the microchannel reaction unit is passed into the high-pressure separation unit, wherein the intermediate material undergoes a first gas-liquid separation in the high-pressure separation unit, the separated liquid phase enters the low-pressure separation unit, and a second gas-liquid separation occurs in the unit low pressure separations; the liquid phase separated from the low pressure separation unit enters the post-processing unit, and the polyolefin product is obtained after processing in the post-processing unit; The gas phases separated from the high pressure separation unit and the low pressure separation unit (BF 3 gas) enter the gas circulation unit, and the BF 3 gas is recovered for reuse. Preferably, the BF 3 gas is also supplied to the mixing unit, so that the BF 3 gas, the olefin feedstock and the auxiliary feedstock are mixed in the mixing unit, and then the mixed stream and the BF 3 gas are each independently supplied to the microchannel reaction unit. Optionally, the heavy liquid phase containing the auxiliary feedstock complex and BF 3 and unreacted olefin feedstock obtained from the post-processing unit is recycled to the mixing unit.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения в случае подачи BF3-газа в узел смешения порядок смешения BF3-газа, олефинового исходного материала и вспомогательного сырья особенно не ограничен, и способ смешения может быть следующим: могут быть смешаны любые два из BF3-газа, олефинового исходного материала и вспомогательного сырья и затем смешаны с третьим компонентом, или BF3-газ, олефиновый исходный материал и вспомогательное сырье могут быть смешаны одновременно. Например, BF3-газ и вспомогательное сырье могут быть смешаны с образованием комплекса и затем смешаны с олефиновым исходным материалом, или могут быть смешаны вспомогательное сырье и олефиновый исходный материал и затем смешаны с BF3-газом, или BF3-газ, олефиновый исходный материал и вспомогательное сырье могут быть смешаны одновременно.In one embodiment of the present invention, in the case of supplying BF 3 gas to the mixing unit, the mixing order of the BF 3 gas, the olefin raw material and the auxiliary raw material is not particularly limited, and the mixing method can be as follows: any two of the BF 3 gas can be mixed , olefin starting material and auxiliary raw material and then mixed with the third component, or BF 3 gas, olefin starting material and auxiliary raw material can be mixed simultaneously. For example, BF 3 gas and auxiliary feedstock may be complexed and then mixed with an olefin feedstock, or the auxiliary feedstock and olefin feedstock may be mixed and then mixed with BF 3 gas, or BF 3 gas, olefin feedstock material and auxiliary raw materials can be mixed at the same time.
В одном варианте настоящего изобретения олефин в олефиновом исходном материале представляет собой один или несколько олефинов из числа C3-C20-альфа-олефинов, предпочтительно один или несколько из C5-C15-альфа-олефинов, более предпочтительно один или несколько из C7-C14-альфа-олефинов. Например, олефин может представлять собой олефины, обычно используемые при получении ПАО синтетических базовых масел, такие как нонен и децен.In one embodiment of the present invention, the olefin in the olefin feedstock is one or more C 3 -C 20 alpha olefins, preferably one or more C 5 -C 15 alpha olefins, more preferably one or more C 7 -C 14 -alpha-olefins. For example, the olefin may be olefins commonly used in the production of PAO synthetic base oils, such as nonene and decene.
В одном варианте настоящего изобретения олефиновый исходный материал также может содержать C5-C20-алкан и/или C1-C20-кислород-содержащее соединение в качестве растворителя. По отношению к общей массе олефинового исходного материала массовая доля C5-C20-алкана может составлять 0-80%, предпочтительно 0,5-50%, наиболее предпочтительно 1-30%. По отношению к общей массе олефинового исходного материала массовая доля C1-C20-кислородсодержащего соединения может составлять 0-20%, предпочтительно 0-10%, наиболее предпочтительно 0,001-5%. C5-C20-Алкан может представлять собой один или несколько из числа н-алкана, изоалкана и циклоалкана; C1-C20-кислородсодержащее соединение может представлять собой одно или несколько из числа н-алканола, изоспирта и кетона. Олефиновый исходный материал Фишера-Тропша может быть использован в качестве смеси C3-C20-альфа-олефина, C5-C20-алкана и C1-C20-кислородсодержащего соединения (то есть, в качестве олефинового исходного материала).In one embodiment of the present invention, the olefin feedstock may also contain a C 5 -C 20 alkane and/or a C 1 -C 20 oxygen-containing compound as a solvent. Relative to the total weight of the olefin feedstock, the mass fraction of C 5 -C 20 alkane may be 0-80%, preferably 0.5-50%, most preferably 1-30%. Relative to the total weight of the olefin feedstock, the mass fraction of the C 1 -C 20 oxygen-containing compound may be 0-20%, preferably 0-10%, most preferably 0.001-5%. The C 5 -C 20 -alkane may be one or more of n-alkane, isoalkane and cycloalkane; The C 1 -C 20 oxygen-containing compound may be one or more of an n-alkanol, an isoalcohol, and a ketone. The Fischer-Tropsch olefin feedstock can be used as a mixture of a C 3 -C 20 alpha-olefin, a C 5 -C 20 alkane and a C 1 -C 20 oxygen-containing compound (ie, as an olefin feedstock).
В одном варианте настоящего изобретения вспомогательное сырье может представлять собой широко используемое вспомогательное сырье, которое может быть использовано в качестве донора электронов BF3, и может представлять собой одно или несколько соединений из числа спирта, имеющего количество атомов углерода 1-20, простого эфира, имеющего количество атомов углерода 1-20, альдегида, имеющего количество атомов углерода 1-20, кетона, имеющего количество атомов углерода 1-20, сложного эфира, имеющего количество атомов углерода 1-30, карбоновой кислоты, имеющей количество атомов углерода 1-20, и фенола, имеющего количество атомов углерода 1-20; предпочтительно из спирта, имеющего количество атомов углерода 1-10, более предпочтительно спирта, имеющего количество атомов углерода 3-5, например, из одного или нескольких спиртов из числа н-пропанола, изопропанола, н-бутанола, изобутанола, н-пентанола и изопентанола.In one embodiment of the present invention, the auxiliary raw material may be a commonly used auxiliary raw material that can be used as a BF 3 electron donor, and may be one or more of an alcohol having 1-20 carbon atoms, an ether having a number of carbon atoms of 1-20, an aldehyde having a number of carbon atoms of 1-20, a ketone having a number of carbon atoms of 1-20, an ester having a number of carbon atoms of 1-30, a carboxylic acid having a number of carbon atoms of 1-20, and phenol having a number of carbon atoms of 1-20; preferably an alcohol having 1-10 carbon atoms, more preferably an alcohol having 3-5 carbon atoms, for example one or more of n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, n-pentanol and isopentanol .
В соответствии со способом по настоящему изобретению узел смешения способен равномерно смешивать поступающий в него поток, и предпочтительно представляет собой смеситель, более предпочтительно статический смеситель и/или динамический смеситель. Поток, поступающий в узел смешения, содержит вспомогательное сырье и олефиновый исходный материал, а также необязательно рециркулированный комплекс вспомогательного сырья и BF3 и непрореагировавший олефиновый исходный материал. Предпочтительно, поток, поступающий в узел смешения, может также включать BF3-газ, так что вспомогательное сырье, олефиновый исходный материал и BF3-газ могут быть смешаны в узле смешения. В этом случае, как указывалось выше, порядок смешения BF3-газа, олефинового исходного материала и вспомогательного сырья в узле смешения особенно не ограничен. Узел смешения предпочтительно представляет собой смеситель, и смеситель предпочтительно имеет следующие структуру и параметры: рабочая температура составляет 20-200°C, и верхняя граница рабочего давления равна не больше чем 20 МПа; смесителем предпочтительно является статический смеситель, более предпочтительно статический смеситель с улучшенным смешением. Количество смесителей может составлять один или несколько. Когда используют два или более смесителей, эти смесители могут быть соединены параллельно, последовательно или как параллельно, так и последовательно. Смеситель необязательно может иметь теплообменный слой. Смеситель необязательно может содержать наполнитель. Наполнитель в смесителе может быть выбран из кольца Палля, керамического шарика, обычного наполнителя, гофрированного наполнителя, проволочной сетки или пластикового кольца. В случае, когда поток, поступающий в узел смешения, включает BF3-газ, узел смешения содержит смеситель для смешения любых двух из вспомогательного сырья, олефинового исходного материала и BF3-газа и смеситель для дополнительного смешения смеси с третьим компонентом; более предпочтительно узел смешения содержит смеситель для смешения одного из олефинового исходного материала и BF3-газа и вспомогательного сырья и смеситель для дополнительного смешения смеси с другим компонентом из олефинового исходного материала и BF3-газа. Например, узел смешения содержит смеситель для смешения олефинового исходного материала и вспомогательного сырья и смеситель для смешения смеси и BF3-газа; или узел 1 смешения содержит смеситель для смешения BF3-газа и вспомогательного сырья и смеситель для смешения смеси и олефинового исходного материала; или узел смешения содержит смеситель для смешения одновременно BF3-газа, вспомогательного сырья и олефинового исходного материала.According to the method of the present invention, the mixing unit is capable of uniformly mixing the flow entering it, and is preferably a mixer, more preferably a static mixer and/or a dynamic mixer. The stream entering the mixing unit contains auxiliary feedstock and olefin feedstock, as well as optionally recycled auxiliary feedstock and BF 3 complex and unreacted olefin feedstock. Preferably, the stream entering the mixing unit may also include BF 3 gas, so that the auxiliary feedstock, olefin feedstock and BF 3 gas can be mixed in the mixing unit. In this case, as stated above, the order of mixing the BF 3 gas, the olefin raw material and the auxiliary raw material in the mixing unit is not particularly limited. The mixing unit is preferably a mixer, and the mixer preferably has the following structure and parameters: the operating temperature is 20-200°C, and the upper limit of the operating pressure is not more than 20 MPa; the mixer is preferably a static mixer, more preferably an enhanced mixing static mixer. The number of mixers can be one or several. When two or more mixers are used, the mixers may be connected in parallel, in series, or in both parallel and series. The mixer may optionally have a heat transfer layer. The mixer may optionally contain filler. The filler in the mixer can be selected from Pall ring, ceramic ball, regular filler, corrugated filler, wire mesh or plastic ring. In the case where the stream entering the mixing unit includes BF 3 gas, the mixing unit includes a mixer for mixing any two of the auxiliary raw materials, olefin feedstock and BF 3 gas and a mixer for further mixing the mixture with a third component; more preferably, the mixing unit includes a mixer for mixing one of the olefin feedstock and BF 3 gas and an auxiliary feedstock and a mixer for further mixing the mixture with another component of the olefin feedstock and BF 3 gas. For example, the mixing unit includes a mixer for mixing the olefin feedstock and auxiliary raw materials and a mixer for mixing the mixture and BF 3 gas; or the
Микроканальный реакционный узел обеспечивает микроканальную реакцию смешанного потока BF3-газа, вспомогательного сырья и олефинового исходного материала. Предпочтительно микроканальный реакционный узел обеспечивает микроканальную реакцию BF3-газа из впускного отверстия BF3-газа и смешанного потока вспомогательного сырья, олефинового исходного материала и необязательного BF3 из узла смешения. Предпочтительно микроканальный реакционный узел представляет собой микроканальный реактор. Количество микроканальных реакторов может составлять один или несколько, предпочтительно один, два, три, четыре, пять или шесть. Когда используют два или несколько микроканальных реакторов, эти микроканальные реактора могут быть соединены последовательно, параллельно или как параллельно, так и последовательно. Любые из микроканальных реакторов, которые описаны в приведенном выше первом аспекте, могут быть использованы в микроканальном реакционном узле. Микроканальный реактор предпочтительно имеет следующие структуру и параметры: реакционный канал представляет собой 2-10000 параллельных каналов, интервал рабочих температур составляет от -70 до 300°C, допустимое максимальное реакционное давление не превышает 20 МПа, допустимое максимальное давление теплообменной среды не превышает 10 МПа; объем жидкостного канала без смесительных вставок равен 0,1-20000 л, объемная скорость потока составляет 1-50000 л/час. Также предпочтительно реакционный канал образуют 2-5000 каналов, более предпочтительно 2-500 каналов. Например, реакционный канал может состоять из 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 каналов или т.п. В микроканальном реакторе по настоящему изобретению каждый реакционный канал может иметь площадь поперечного сечения от 1 до 150 мм2 и длину от 50 до 5000 мм. Предпочтительно в каждом реакционном канале предусмотрен смесительный элемент, который способствует смешению реакционных потоков, и смесительный элемент представляет собой элемент, хорошо известный в данной области техники, который может содействовать смешению реакционных потоков и повышать турбулентность, и он может представлять собой смесительный диск, а также первый смесительный элемент и второй смесительный элемент по изобретению. Предпочтительно микроканальный реактор по изобретению снабжен магистральной трубой для введения реакционного газа и отводными трубами для распределения реакционного газа в каждый реакционный канал.The microchannel reaction unit provides a microchannel reaction of a mixed stream of BF 3 gas, auxiliary feedstock and olefin feedstock. Preferably, the microchannel reaction assembly provides microchannel reaction of BF 3 gas from the BF 3 gas inlet and a mixed stream of auxiliary feedstock, olefin feedstock, and optional BF 3 from the mixing assembly. Preferably, the microchannel reaction assembly is a microchannel reactor. The number of microchannel reactors may be one or more, preferably one, two, three, four, five or six. When two or more microchannel reactors are used, the microchannel reactors may be connected in series, in parallel, or in both parallel and series. Any of the microchannel reactors that are described in the first aspect above may be used in a microchannel reaction assembly. The microchannel reactor preferably has the following structure and parameters: the reaction channel consists of 2-10000 parallel channels, the operating temperature range is from -70 to 300°C, the permissible maximum reaction pressure does not exceed 20 MPa, the permissible maximum pressure of the heat exchange medium does not exceed 10 MPa; the volume of the liquid channel without mixing inserts is 0.1-20000 l, the volumetric flow rate is 1-50000 l/h. Also preferably, the reaction channel is formed by 2-5000 channels, more preferably 2-500 channels. For example, a reaction channel may consist of 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 channels, or etc. In the microchannel reactor of the present invention, each reaction channel may have a cross-sectional area from 1 to 150 mm 2 and a length from 50 to 5000 mm. Preferably, each reaction channel is provided with a mixing element that promotes mixing of the reaction streams, and the mixing element is an element well known in the art that can promote mixing of the reaction streams and increase turbulence, and it can be a mixing disk as well as a first a mixing element and a second mixing element according to the invention. Preferably, the microchannel reactor of the invention is provided with a main pipe for introducing reaction gas and outlet pipes for distributing the reaction gas into each reaction channel.
Узел разделения высокого давления обеспечивает проведение газожидкостного разделения поступающего в него промежуточного потока; отделенная газовая фаза поступает в узел циркуляции газа через узел регулирования давления, а отделенная жидкая фаза поступает в узел разделения низкого давления. Узел разделения высокого давления предпочтительно представляет собой сепаратор высокого давления. Количество сепараторов высокого давления может составлять один или несколько, предпочтительно один, два, три, четыре, пять или шесть. Когда используют два или несколько сепараторов высокого давления, эти сепараторы высокого давления могут быть соединены последовательно, параллельно или как параллельно, так и последовательно.The high-pressure separation unit ensures gas-liquid separation of the intermediate flow entering it; the separated gas phase enters the gas circulation unit through the pressure control unit, and the separated liquid phase enters the low pressure separation unit. The high pressure separation unit is preferably a high pressure separator. The number of high pressure separators may be one or more, preferably one, two, three, four, five or six. When two or more high pressure separators are used, the high pressure separators may be connected in series, in parallel, or in both parallel and series.
Узел разделения низкого давления обеспечивает проведение газожидкостного разделения поступающего в него промежуточного потока; отделенная газовая фаза поступает в узел циркуляции газа, а отделенная жидкая фаза поступает в узел последующей обработки. Узел разделения низкого давления предпочтительно представляет собой сепаратор низкого давления. Число сепараторов низкого давления может составлять один или несколько, предпочтительно один, два, три, четыре, пять или шесть. Когда используют два или несколько сепараторов низкого давления, эти сепараторы низкого давления могут быть соединены последовательно, параллельно или как параллельно, так и последовательно.The low pressure separation unit ensures gas-liquid separation of the intermediate flow entering it; the separated gas phase enters the gas circulation unit, and the separated liquid phase enters the subsequent processing unit. The low pressure separation unit is preferably a low pressure separator. The number of low pressure separators may be one or more, preferably one, two, three, four, five or six. When two or more low pressure separators are used, the low pressure separators may be connected in series, in parallel, or in both parallel and series.
Узел циркуляции газа обеспечивает извлечение поступающего в него BF3-газа и доставку извлеченного BF3-газа в микроканальный реакционный узел для повторного использования. Узел циркуляции газа может представлять собой один или несколько из числа компрессора, насоса для циркуляции газа и вакуумного насоса. Количество компрессоров, насосов для циркуляции газа и вакуумных насосов может составлять один или несколько, так что узел циркуляции газа может осуществлять одноступенчатую или многоступенчатую циркуляцию. Необязательно узел циркуляции газа доставляет извлеченный BF3-газ в узел смешения для смешения с вспомогательным сырьем и олефиновым исходным материалом.The gas circulation unit ensures the extraction of the BF 3 gas entering it and the delivery of the extracted BF 3 gas to the microchannel reaction unit for reuse. The gas circulation unit may be one or more of a compressor, a gas circulation pump, and a vacuum pump. The number of compressors, gas circulation pumps and vacuum pumps can be one or more, so that the gas circulation unit can carry out single-stage or multi-stage circulation. Optionally, the gas circulation unit delivers the recovered BF 3 gas to the mixing unit for mixing with the auxiliary feedstock and olefin feedstock.
Узел последующей обработки обеспечивает последующую обработку поступающего в него потока с получением полиолефинового продукта. Узел последующей обработки предпочтительно представляет собой одно или несколько устройств из числа адсорбционного устройства, экстракционного устройства, дистилляционного устройства, устройства центрифугирования, устройства осаждения, устройства щелочной промывки и устройства водной промывки. Предпочтительно тяжелую жидкую фазу, содержащую комплекс вспомогательного сырья и BF3 и непрореагировавший олефиновый исходный материал, полученную из узла последующей обработки, возвращают в узел смешения для продолжения участия в непрерывной реакции.The post-processing unit provides post-processing of the incoming stream to produce a polyolefin product. The post-processing unit is preferably one or more of an adsorption device, an extraction device, a distillation device, a centrifugation device, a sedimentation device, an alkali washing device and an aqueous washing device. Preferably, the heavy liquid phase containing the auxiliary feedstock complex and BF 3 and the unreacted olefin feedstock obtained from the post-processing unit is returned to the mixing unit to continue to participate in the continuous reaction.
Узел регулирования давления может регулировать давление микроканального реакционного узла и узла разделения высокого давления, чтобы способствовать мягкому развитию микроканальной реакции и мягкому протеканию газожидкостного разделения потоков в узле разделения высокого давления. Узел регулирования давления может представлять собой один или несколько из числа клапана обратного давления, дроссельного клапана и клапана для понижения давления. Необязательно узел регулирования давления независимо может регулировать рабочее давление микроканального реакционного узла и рабочее давление узла разделения высокого давления. Необязательно узел регулирования давления может регулировать рабочее давление микроканального реакционного узла так, чтобы оно было одинаковым с рабочим давлением узла разделения высокого давления.The pressure control unit can regulate the pressure of the microchannel reaction unit and the high-pressure separation unit to promote the smooth development of the microchannel reaction and the smooth flow of gas-liquid separation flows in the high-pressure separation unit. The pressure control unit may be one or more of a back pressure valve, a throttle valve and a pressure reducing valve. Optionally, the pressure control unit can independently regulate the operating pressure of the microchannel reaction unit and the operating pressure of the high pressure separation unit. Optionally, the pressure control unit can adjust the operating pressure of the microchannel reaction unit so that it is the same as the operating pressure of the high pressure separation unit.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения в соответствии со способом по изобретению скорость поступления олефинового исходного материала в узел смешения составляет 10-5000 л/час, предпочтительно 20-4000 л/час, более предпочтительно 40-2500 л/час. Скорость поступления вспомогательного сырья в узел смешения составляет 0,01-1000 л/час, предпочтительно 0,1-800 л/час, более предпочтительно 0,2-500 л/час. Скорость поступления газа для BF3-газа, поступающего в микроканальный реакционный узел (включая изначально введенный BF3-газ и необязательно рециркулированный BF3-газ) составляет 5-200000 л/час, предпочтительно 50-100000 л/час, более предпочтительно 100-50000 л/час. В целом, скорость поступления газа для BF3-газа, поступающего в микроканальный реакционный узел, контролируют так, чтобы она имела постоянное значение или находилась в пределах числового интервала, а количество изначально введенного BF3-газа может быть скорректировано в соответствии с количеством рециркулированного BF3-газа, пока общее количество двух является постоянным значением или находится в пределах числового интервала. В случает дополнительной подачи BF3-газа в узел смешения скорость BF3-газа, поступающего в узел смешения, составляет 4-180000 л/час, предпочтительно 45-90000 л/час, более предпочтительно 90-45000 л/час.In one embodiment of the present invention, in accordance with the method of the invention, the rate of entry of the olefin feedstock into the mixing unit is 10-5000 L/hour, preferably 20-4000 L/hour, more preferably 40-2500 L/hour. The rate of entry of auxiliary raw materials into the mixing unit is 0.01-1000 l/hour, preferably 0.1-800 l/hour, more preferably 0.2-500 l/hour. The gas flow rate for the BF 3 gas entering the microchannel reaction unit (including the initially introduced BF 3 gas and optionally recirculated BF 3 gas) is 5-200,000 l/h, preferably 50-100,000 l/h, more preferably 100- 50000 l/hour. In general, the gas flow rate of BF 3 gas entering the microchannel reaction unit is controlled to be constant or within a numerical range, and the amount of BF 3 gas initially introduced can be adjusted according to the amount of BF recycled 3 -gas as long as the total quantity of the two is a constant value or is within a numerical range. In the case of additional supply of BF 3 gas to the mixing unit, the speed of BF 3 gas entering the mixing unit is 4-180000 l/hour, preferably 45-90000 l/hour, more preferably 90-45000 l/hour.
В одном варианте настоящего изобретения в соответствии со способом по изобретению предпочтительно реакционная температура в микроканальном реакционном узле составляет 0-120°C, предпочтительно 10-80°C, более предпочтительно 20-60°C. Реакционное давление в микроканальном реакционном узле составляет 0,01-10 МПа, предпочтительно 0,01-8 МПа, более предпочтительно 0,1-6 МПа. Время пребывания олефинового исходного материала в микроканальном реакционном узле составляет 1-3600 сек, предпочтительно 10-1800 сек, более предпочтительно 15-1000 сек. В микроканальном реакционном узле массовое отношение (вспомогательное сырье):(олефиновый исходный материал):(общее количество BF3-газа) составляет 1:1-1000:1-500 (предпочтительно 1:1-500:1-200, наиболее предпочтительно 1:10-250:1.5-100). Когда микроканальный реакционный узел представляет собой вышеупомянутый микроканальный реактор, массовое отношение (вспомогательное сырье):(олефиновый исходный материал):(общее количество BF3-газа) относится к массовому отношению исходных материалов, когда все исходные материалы подают в микроканальный реактор, то есть, это может представлять собой долю исходных материалов реакции в потоке сразу же ниже по потоку от распределителя жидкости.In one embodiment of the present invention, in accordance with the method of the invention, preferably the reaction temperature in the microchannel reaction unit is 0-120°C, preferably 10-80°C, more preferably 20-60°C. The reaction pressure in the microchannel reaction unit is 0.01-10 MPa, preferably 0.01-8 MPa, more preferably 0.1-6 MPa. The residence time of the olefin feedstock in the microchannel reaction unit is 1-3600 seconds, preferably 10-1800 seconds, more preferably 15-1000 seconds. In the microchannel reaction unit, the mass ratio of (auxiliary feedstock):(olefin feedstock):(total BF 3 gas) is 1:1-1000:1-500 (preferably 1:1-500:1-200, most preferably 1 :10-250:1.5-100). When the microchannel reaction unit is the above-mentioned microchannel reactor, the mass ratio of (auxiliary raw materials):(olefin feedstock):(total amount of BF 3 gas) refers to the mass ratio of the feedstocks when all the feedstocks are fed into the microchannel reactor, that is, this may represent the proportion of reaction feeds in the stream immediately downstream of the liquid distributor.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения в соответствии со способом по изобретению узел разделения высокого давления предпочтительно представляет собой сепаратор высокого давления. Давление сепаратора высокого давления может составлять 0,01-10 МПа, предпочтительно 0,01-8 МПа, более предпочтительно 0,1-6 МПа. Температура сепаратора высокого давления может быть 0-120°C, предпочтительно 10-80°C, более предпочтительно 20-60°C. Объем сепаратора высокого давления может составлять 0,1-20000 L, предпочтительно 0,2-2000 л.In one embodiment of the present invention, in accordance with the method of the invention, the high pressure separation unit is preferably a high pressure separator. The pressure of the high pressure separator may be 0.01-10 MPa, preferably 0.01-8 MPa, more preferably 0.1-6 MPa. The temperature of the high pressure separator may be 0-120°C, preferably 10-80°C, more preferably 20-60°C. The volume of the high pressure separator can be 0.1-20000 L, preferably 0.2-2000 L.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения узел разделения низкого давления предпочтительно представляет собой сепаратор низкого давления. Давление сепаратора низкого давления может составлять от -0,1 до 1 МПа, предпочтительно от -0,1 до 0,9 МПа, более предпочтительно от -0,1 до 0,1 МПа. Температура сепаратора низкого давления может быть 0-120°C, предпочтительно 10-80°C, более предпочтительно 20-60°C. Объем сепаратора низкого давления может быть 0,1-20000 л, предпочтительно 0,2-2000 л.In one embodiment of the present invention, the low pressure separation unit is preferably a low pressure separator. The low pressure separator pressure may be -0.1 to 1 MPa, preferably -0.1 to 0.9 MPa, more preferably -0.1 to 0.1 MPa. The temperature of the low pressure separator may be 0-120°C, preferably 10-80°C, more preferably 20-60°C. The volume of the low pressure separator can be 0.1-20000 l, preferably 0.2-2000 l.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения давление рециркулированного BF3-газа через узел циркуляции газа может составлять 0,01-10 МПа, предпочтительно 0,01-8 МПа, более предпочтительно 0,1-6 МПа.In one embodiment of the present invention, the pressure of the recycled BF 3 gas through the gas circulation unit may be 0.01-10 MPa, preferably 0.01-8 MPa, more preferably 0.1-6 MPa.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения давление узла регулирования давления составляет 0,01-10 МПа, предпочтительно 0,01-8 МПа, более предпочтительно 0,1-6 МПа.In one embodiment of the present invention, the pressure of the pressure control unit is 0.01-10 MPa, preferably 0.01-8 MPa, more preferably 0.1-6 MPa.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения в соответствии со способом по изобретению способ последующей обработки, используемый в узле последующей обработки, может представлять собой способы последующей обработки, хорошо известные специалистам в данной области техники, и, например, может представлять собой один или несколько способов из числа адсорбции, экстракции, дистилляции, центрифугирования, осаждения, щелочной промывки и водной промывки. Предпочтительно способ последующей обработки представляет собой осаждение или центрифугирование. Осаждение или центрифугирование обеспечивают разделение потока, поступающего в узел последующей обработки, на легкую жидкую фазу и тяжелую жидкую фазу, при этом тяжелая жидкая фаза представляет собой комплекс вспомогательного сырья и BF3 и непрореагировавший олефиновый исходный материал и необязательно возвращается в узел смешения для продолжения участия в непрерывной реакции. Легкая жидкая фаза представляет собой сырой полиолефиновый продукт, который может быть подвергнут дополнительной последующей переработке.In one embodiment of the present invention, in accordance with the method of the invention, the post-processing method used in the post-processing unit may be post-processing methods well known to those skilled in the art, and, for example, may be one or more of the following: adsorption, extraction, distillation, centrifugation, sedimentation, alkaline washing and aqueous washing. Preferably, the post-processing method is sedimentation or centrifugation. Sedimentation or centrifugation provides separation of the stream entering the downstream processing unit into a light liquid phase and a heavy liquid phase, the heavy liquid phase being a complex of auxiliary raw materials and BF 3 and unreacted olefin feed material and optionally returned to the mixing unit to continue to participate in continuous reaction. The light liquid phase is the crude polyolefin product, which can be subjected to further downstream processing.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения в соответствии со способом по изобретению предпочтительно узел очистки газа предусмотрен между узлом разделения низкого давления и узлом циркуляции газа, и/или узел очистки газа предусмотрен между узлом регулирования давления и узлом циркуляции газа. Узел очистки газа обеспечивает сушку и/или очистку поступающего в него BF3-газа. Узел очистки газа может представлять собой одно или несколько устройств из числа газового фильтра, адсорбционной сушилки, сублимационной сушилки и циклонного сепаратора, предпочтительно представляет собой адсорбционную сушилку, в которую может быть засыпан наполнитель, и наполнитель может представлять собой один или несколько из числа силикагеля, безводного сульфата кальция, безводного хлорида кальция и активированного угля.In one embodiment of the present invention, according to the method of the invention, preferably a gas purification unit is provided between the low pressure separation unit and the gas circulation unit, and/or a gas purification unit is provided between the pressure control unit and the gas circulation unit. The gas purification unit provides drying and/or purification of the BF 3 gas entering it. The gas purification unit may be one or more of a gas filter, an adsorption dryer, a freeze dryer and a cyclone separator, preferably an adsorption dryer into which a filler may be filled, and the filler may be one or more of silica gel, anhydrous calcium sulfate, anhydrous calcium chloride and activated carbon.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения в соответствии со способом по изобретению в случае, когда в узле смешения помимо олефинового исходного материала и вспомогательного сырья также смешивают BF3-газ, в пересчете на общую массу всего BF3 в микроканальном реакционном узле массовое отношение BF3-газа, который непосредственно поступает в микроканальный реакционный узел, к BF3-газу, который смешивают в узле смешения, составляет 100-10:0-90.In one embodiment of the present invention, in accordance with the method according to the invention, in the case where BF 3 gas is also mixed in the mixing unit in addition to the olefin feedstock and auxiliary raw materials, based on the total mass of all BF 3 in the microchannel reaction unit, the mass ratio of BF 3 - of gas, which directly enters the microchannel reaction unit, to the BF 3 gas, which is mixed in the mixing unit, is 100-10: 0-90.
В соответствии со способом по настоящему изобретению также предпочтительно на полученном полиолефиновом продукте проводят операции фракционирования, гидрирования и необязательного смешения с получением синтетического масла, которое соответствует классу вязкости.In accordance with the method of the present invention, it is also preferable for the resulting polyolefin product to be subjected to fractionation, hydrogenation and optional blending operations to obtain a synthetic oil that matches the viscosity grade.
Способ по настоящему изобретению обладает преимуществами высокой скорости реакции полимеризации, высокой конверсии реакции и хорошей селективности по продукту и приемлем для крупномасштабного промышленного производства.The method of the present invention has the advantages of high polymerization reaction rate, high reaction conversion and good product selectivity, and is suitable for large-scale industrial production.
В третьем аспекте настоящее изобретение предлагает способ получения полиальфаолефинов с использованием любой из установок, описанных в первом аспекте.In a third aspect, the present invention provides a method for producing polyalphaolefins using any of the plants described in the first aspect.
Способ получения полиальфаолефинов с использованием любой из установок, описанных в первом аспекте, в соответствии с настоящим изобретением включает:A method for producing polyalphaolefins using any of the plants described in the first aspect in accordance with the present invention includes:
смешанный поток, полученный после смешения олефинового исходного материала и вспомогательного сырья в узле 1 смешения, и BF3-газ каждый независимо пропускают в микроканальный реакционный узел 2; промежуточный поток, образованный после реакции полимеризации в микроканальном реакционном узле 2, пропускают в узел 3 разделения высокого давления, промежуточный поток подвергается первому газожидкостному разделению в узле 3 разделения высокого давления; отделенная жидкая фаза поступает в узел 4 разделения низкого давления, а второе газожидкостное разделение происходит в узле разделения низкого давления 4; жидкая фаза, отделенная из узла разделения низкого давления 4, поступает в узел 6 последующей обработки, и полиолефиновый продукт получают после обработки в узле последующей обработки; газовые фазы, отделенные из узла 3 разделения высокого давления и узла разделения низкого давления 4 (BF3-газ), поступают в узел 5 циркуляции газа, и BF3-gas извлекают для повторного использования. Предпочтительно BF3-газ дополнительно подают в узел 1 смешения, так что BF3-газ, олефиновый исходный материал и вспомогательное сырье смешивают в узле 1 смешения, а затем смешанный поток и BF3-газ каждый независимо поступают в микроканальный реакционный узел 2. Необязательно тяжелую жидкую фазу, содержащую комплекс вспомогательного сырья и BF3 и непрореагировавший олефиновый исходный материал, полученную после обработки в узле последующей обработки 6, рециркулируют в узел 1 смешения.the mixed stream obtained after mixing the olefin raw material and the auxiliary raw material in the
В одном варианте осуществления настоящего изобретения олефин в олефиновом исходном материале представляет собой один или несколько олефинов из числа C3-C20-альфа-олефинов, предпочтительно один или несколько из числа C5-C15-альфа-олефинов, более предпочтительно один или несколько из числа C7-C14-альфа-олефинов. Например, олефин может представлять собой олефины, обычно используемые при получении ПАО синтетических базовых масел, такие как нонен и децен.In one embodiment of the present invention, the olefin in the olefin feedstock is one or more C 3 -C 20 alpha olefins, preferably one or more C 5 -C 15 alpha olefins, more preferably one or more from among C 7 -C 14 alpha-olefins. For example, the olefin may be olefins commonly used in the production of PAO synthetic base oils, such as nonene and decene.
В одном варианте осуществления изобретения олефиновый исходный материал может также содержать C5-C20-алкан и/или C1-C20-кислородсодержащее соединение в качестве растворителя. По отношению к общей массе олефинового исходного материала массовая доля C5-C20-алкана может составлять 0-80%, предпочтительно 0,5-50%, наиболее предпочтительно 1-30%. По отношению к общей массе олефинового исходного материала массовая доля C1-C20-кислород-содержащего соединения может составлять 0-20%, предпочтительно 0-10%, наиболее предпочтительно 0,001-5%. C5-C20-Алкан может представлять собой один или несколько из числа н-алкана, изоалкана и циклоалкана; C1-C20-кислородсодержащее соединение может представлять собой одно или несколько из числа н-алканола, изоспирта и кетона. Олефиновый исходный материал Фишера-Тропша может быть использован в качестве смеси C3-C20-альфа-олефина, C5-C20-алкана и C1-C20-кислородсодержащего соединения (то есть, в качестве олефинового исходного материала).In one embodiment of the invention, the olefin feedstock may also contain a C 5 -C 20 alkane and/or a C 1 -C 20 oxygen-containing compound as a solvent. Relative to the total weight of the olefin feedstock, the mass fraction of C 5 -C 20 alkane may be 0-80%, preferably 0.5-50%, most preferably 1-30%. Relative to the total weight of the olefin feedstock, the mass fraction of the C 1 -C 20 oxygen-containing compound may be 0-20%, preferably 0-10%, most preferably 0.001-5%. The C 5 -C 20 -alkane may be one or more of n-alkane, isoalkane and cycloalkane; The C 1 -C 20 oxygen-containing compound may be one or more of an n-alkanol, an isoalcohol, and a ketone. The Fischer-Tropsch olefin feedstock can be used as a mixture of a C 3 -C 20 alpha-olefin, a C 5 -C 20 alkane and a C 1 -C 20 oxygen-containing compound (ie, as an olefin feedstock).
В одном варианте осуществления изобретения вспомогательное сырье может представлять собой широко используемое вспомогательное сырье, которое может быть использовано в качестве донора электронов BF3, и может представлять собой одно или несколько соединений из числа спирта, имеющего количество атомов углерода 1-20, простого эфира, имеющего количество атомов углерода 1-20, альдегида, имеющего количество атомов углерода 1-20, кетона, имеющего количество атомов углерода 1-20, сложного эфира, имеющего количество атомов углерода 1-30, карбоновой кислоты, имеющей количество атомов углерода 1-20, и фенола, имеющего количество атомов углерода 1-20, предпочтительно из спирта, имеющего количество атомов углерода 1-10, более предпочтительно спирта, имеющего количество атомов углерода 3-5, например, из одного или нескольких спиртов из числа н-пропанола, изопропанола, н-бутанола, изобутанола, н-пентанола и изопентанола.In one embodiment of the invention, the auxiliary raw material may be a commonly used auxiliary raw material that can be used as a BF 3 electron donor, and may be one or more of an alcohol having 1-20 carbon atoms, an ether having a number of carbon atoms of 1-20, an aldehyde having a number of carbon atoms of 1-20, a ketone having a number of carbon atoms of 1-20, an ester having a number of carbon atoms of 1-30, a carboxylic acid having a number of carbon atoms of 1-20, and phenol having 1-20 carbon atoms, preferably from an alcohol having 1-10 carbon atoms, more preferably an alcohol having 3-5 carbon atoms, for example one or more of n-propanol, isopropanol, n -butanol, isobutanol, n-pentanol and isopentanol.
В соответствии со способом по настоящему изобретению скорость поступления олефинового исходного материала в узел 1 смешения составляет 10-5000 л/час, предпочтительно 20-4000 л/час, более предпочтительно 40-2500 л/час. Скорость поступления вспомогательного сырья в узел 1 смешения составляет 0,01-1000 л/час, предпочтительно 0,1-800 л/час, более предпочтительно 0,2-500 л/час. Скорость поступления газа для BF3-газа, поступающего в микроканальный реакционный узел 2 (включая изначально введенный BF3-газ и рециркулированный BF3-газ), составляет 5-200000 л/час, предпочтительно 50-100000 л/час, более предпочтительно 100-50000 л/час. В целом, скорость поступления газа для BF3-газа, поступающего в микроканальный реакционный узел 2, контролируют так, чтобы она имела постоянное значение или находилась в пределах числового интервала, и количество изначально введенного BF3-газа может быть скорректировано в соответствии с количеством рециркулированного BF3-газа, пока общее количество двух является постоянным значением или находится в пределах числового интервала. В случает дополнительной подачи BF3-газа в узел 1 смешения скорость BF3-газа, поступающего в узел 1 смешения, составляет 4-180000 л/час, предпочтительно 45-90000 л/час, более предпочтительно 90-45000 л/час.According to the method of the present invention, the flow rate of the olefin feedstock into the
В соответствии со способом по изобретению предпочтительно реакционная температура в микроканальном реакционном узле 2 равна 0-120°C, предпочтительно 10-80°C, более предпочтительно 20-60°C. Реакционное давление в микроканальном реакционном узле 2 составляет 0,01-10 МПа, предпочтительно 0,01-8 МПа, более предпочтительно 0,1-6 МПа. Время пребывания олефинового исходного материала в микроканальном реакционном узле 2 равно 1-3600 сек, предпочтительно 10-1800 сек, более предпочтительно 15-1000 сек. В микроканальном реакционном узле 2 массовое отношение (вспомогательное сырье):(олефиновый исходный материал):(общее количество BF3-газа) составляет 1:1-1000:1-500 (предпочтительно 1:1-500:1-200, наиболее предпочтительно 1:10-250:1,5-100). Когда микроканальный реакционный узел 2 представляет собой вышеупомянутый микроканальный реактор, массовое отношение (вспомогательное сырье):(олефиновый исходный материал):(общее количество BF3-газа) относится к массовому отношению исходных материалов, когда все исходные материалы подают в микроканальный реактор, то есть, это может представлять собой долю исходных материалов реакции в потоке сразу же ниже по потоку от распределителя жидкости.According to the method of the invention, preferably the reaction temperature in the microchannel reaction unit 2 is 0-120°C, preferably 10-80°C, more preferably 20-60°C. The reaction pressure in the microchannel reaction unit 2 is 0.01-10 MPa, preferably 0.01-8 MPa, more preferably 0.1-6 MPa. The residence time of the olefin feed material in the microchannel reaction unit 2 is 1-3600 seconds, preferably 10-1800 seconds, more preferably 15-1000 seconds. In the microchannel reaction unit 2, the mass ratio of (auxiliary feedstock):(olefin feedstock):(total BF 3 gas) is 1:1-1000:1-500 (preferably 1:1-500:1-200, most preferably 1:10-250:1.5-100). When the microchannel reaction unit 2 is the above-mentioned microchannel reactor, the mass ratio of (auxiliary raw materials):(olefin feedstock):(total amount of BF 3 gas) refers to the mass ratio of the feedstocks when all the feedstocks are supplied to the microchannel reactor, that is , this may represent the proportion of the reaction feeds in the stream immediately downstream of the liquid distributor.
В соответствии со способом по изобретению предпочтительно узел 3 разделения высокого давления предпочтительно представляет собой сепаратор высокого давления. Давление сепаратора высокого давления может составлять 0,01-10 МПа, предпочтительно 0,01-8 МПа, более предпочтительно 0,1-6 МПа. Температура сепаратора высокого давления может быть 0-120°C, предпочтительно 10-80°C, более предпочтительно 20-60°C. Объем сепаратора высокого давления может составлять 0,1-20000 л, предпочтительно 0,2-2000 л.According to the method of the invention, the high
Узел 4 разделения низкого давления предпочтительно представляет собой сепаратор низкого давления. Узел 4 разделения низкого давления предпочтительно представляет собой сепаратор низкого давления. Давление сепаратора низкого давления может составлять от -0,1 до 1 МПа, предпочтительно от -0,1 до 0,9 МПа, более предпочтительно от -0,1 до 0,1 МПа. Температура сепаратора низкого давления может быть 0-120°C, предпочтительно 10-80°C, более предпочтительно 20-60°C. Объем сепаратора низкого давления может составлять 0,1-20000 л, предпочтительно 0,2-2000 л.The low
Давление рециркулированного BF3-газа через узел 5 циркуляции газа может быть 0,01-10 МПа, предпочтительно 0,01-8 МПа, более предпочтительно 0,1-6 МПа.The pressure of the recirculated BF 3 gas through the
Давление узла регулирования давления 7 может быть 0,01-10 МПа, предпочтительно 0,01-8 МПа, более предпочтительно 0,1-6 МПа.The pressure of the
Способ по настоящему изобретению обладает преимуществами высокой скорости реакции полимеризации, высокой конверсии реакции и хорошей селективности по продукту и приемлем для крупномасштабного промышленного производства.The method of the present invention has the advantages of high polymerization reaction rate, high reaction conversion and good product selectivity, and is suitable for large-scale industrial production.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
ФИГ. 1 представляет собой схематичное изображение установки по настоящему изобретению.FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus according to the present invention.
ФИГ. 2 представляет собой схематичное изображение предпочтительной установки по настоящему изобретению.FIG. 2 is a schematic diagram of a preferred setup according to the present invention.
ФИГ. 3 представляет собой схематичное изображение предпочтительной установки по настоящему изобретению.FIG. 3 is a schematic diagram of a preferred setup according to the present invention.
ФИГ. 4 представляет собой схематичное изображение предпочтительного микроканального реактора по настоящему изобретению.FIG. 4 is a schematic diagram of a preferred microchannel reactor of the present invention.
ФИГ. 5 представляет собой вид в разрезе первого смесительного элемента в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.FIG. 5 is a cross-sectional view of a first mixing element in accordance with an embodiment of the present invention.
ФИГ. 6 показывает структурное представление второго смесительного элемента в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.FIG. 6 shows a structural representation of a second mixing element in accordance with an embodiment of the present invention.
ФИГ. 7 показывает структурное представление для наложения множества вторых смесительных элементов в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.FIG. 7 shows a structural representation for stacking a plurality of second mixing elements in accordance with an embodiment of the present invention.
ФИГ. 8 представляет собой схематичное изображение сравнительной установки по настоящему изобретению.FIG. 8 is a schematic diagram of a comparative installation according to the present invention.
Описание номеров позицийDescription of item numbers
1: Узел смешения (предпочтительно смеситель)1: Mixing unit (preferably mixer)
2: Микроканальный реакционный узел (предпочтительно микроканальный реактор)2: Microchannel reaction unit (preferably microchannel reactor)
3: Узел разделения высокого давления (предпочтительно сепаратор высокого давления)3: High pressure separation unit (preferably high pressure separator)
4: Узел разделения низкого давления (предпочтительно сепаратор низкого давления)4: Low pressure separation unit (preferably low pressure separator)
5: Узел циркуляции газа5: Gas circulation unit
6: Узел последующей обработки6: Post-processing unit
7: Узел регулирования давления7: Pressure control unit
8: Узел очистки газа8: Gas cleaning unit
01: Впускное отверстие BF3-газа01: BF 3 gas inlet
02: Впускное отверстие вспомогательного сырья02: Auxiliary raw material inlet
03: Впускное отверстие олефинового исходного материала03: Olefin feedstock inlet
04-09: Трубопроводы04-09: Pipelines
001: Выпускная труба001: Exhaust pipe
002: Подающая труба002: Supply pipe
003: Корпус003: Housing
004: Первое впускное отверстие теплообменной среды004: First heat exchange medium inlet
005: Первое выпускное отверстие теплообменной среды005: First outlet of heat exchange medium
006: Второе впускное отверстие теплообменной среды006: Second heat exchange medium inlet
007: Второе выпускное отверстие теплообменной среды007: Second outlet of heat exchange medium
008: Зона смешения008: Mixing zone
009: Реакционная зона009: Reaction zone
010: Реакционный канал010: Reaction channel
011: Второй смесительный элемент011: Second mixing element
012: Вторая теплообменная полость012: Second heat exchange cavity
013: Первая теплообменная полость013: First heat exchange cavity
014: Смесительный канал014: Mixing channel
015: Первый смесительный элемент015: First mixing element
016: Распределитель жидкости016: Fluid distributor
017: Труба для распределения жидкости017: Liquid distribution pipe
018: Выпускная труба018: Exhaust pipe
019: Первая разделительная перегородка019: First dividing wall
020: Переходная зона020: Transition Zone
021: Стабилизирующий канал021: Stabilizing channel
022: Диффузионный канал022: Diffusion channel
023: Зона подачи023: Feed area
024: Зона сбора024: Collection area
025: Вторая разделительная перегородка025: Second dividing wall
0001: Проход основного потока0001: Main stream pass
0002: Проход отводного потока0002: Diversion flow passage
0003: Полость сбора0003: Collection cavity
0004: Опорная планка0004: Support bar
0005: Зубчатый элемент0005: Toothed element
Подробное описаниеDetailed description
Настоящее изобретение описано ниже дополнительно с помощью примеров и в сочетании с прилагаемыми чертежами.The present invention is described below further by way of examples and in conjunction with the accompanying drawings.
Следует отметить, что в некоторых примерах установка для получения полиальфаолефинов может осуществлять непрерывное производство, пока можно регулировать температуру и давление микроканального реакционного узла, поэтому параметры процесса и условия процесса для всех рабочих узлов в установке по настоящему изобретению не перечислены или нет необходимости перечислять.It should be noted that in some examples, the polyalphaolefin production plant can carry out continuous production as long as the temperature and pressure of the microchannel reaction unit can be controlled, so the process parameters and process conditions for all operating units in the plant of the present invention are not listed or need not be listed.
ФИГ. 1 представляет собой схематичное изображение установки для получения полиальфаолефинов по настоящему изобретению, при этом установка включает узел 1 смешения, микроканальный реакционный узел 2, узел 3 разделения высокого давления, узел 4 разделения низкого давления, узел 5 циркуляции газа, узел 6 последующей обработки и узел 7 регулирования давления; узел 1 смешения, микроканальный реакционный узел 2, узел 3 разделения высокого давления, узел 4 разделения низкого давления и узел 5 циркуляции газа соединены последовательно, микроканальный реакционный узел 2 снабжен впускным отверстием BF3-газа 01, узел 1 смешения снабжен впускным отверстием 02 вспомогательного сырья и впускным отверстием 03 олефинового исходного материала, узел 5 циркуляции газа соединен впускным отверстием BF3-газа 01, узел 4 разделения низкого давления также соединен с узлом 6 последующей обработки, узел 3 разделения высокого давления, узел 7 регулирования давления и узел 5 циркуляции газа также соединены последовательно.FIG. 1 is a schematic diagram of a plant for producing polyalphaolefins according to the present invention, the plant including a
ФИГ. 2 представляет собой схематичное изображение установки для получения полиальфаолефинов по настоящему изобретению, которая выполнена на основе установки на ФИГ. 1 путем размещения общего блока 8 очистки газа между узлом 7 регулирования давления и узлом 5 циркуляции газа и между узлом 4 разделения низкого давления и узлом 5 циркуляции газа.FIG. 2 is a schematic view of a plant for producing polyalphaolefins according to the present invention, which is based on the plant in FIG. 1 by placing a common
ФИГ. 3 представляет собой схематичное изображение установки для получения полиальфаолефинов в соответствии с изобретением, которая отличается от установки на ФИГ. 2 тем, что узел 6 последующей обработки соединен с узлом 1 смешения. На указанной фигуре узел 6 последующей обработки представляет собой устройство осаждения или устройство центрифугирования; устройство осаждения или устройство центрифугирования обеспечивает разделение поступающего в него потока на легкую жидкую фазу и тяжелую жидкую фазу, и тяжелую жидкую фазу (содержащую комплекс вспомогательного сырья и BF3 и непрореагировавший олефиновый исходный материал) возвращают в узел 1 смешения для продолжения непрерывной реакции.FIG. 3 is a schematic diagram of a plant for producing polyalphaolefins in accordance with the invention, which differs from the plant in FIG. 2 in that the
Микроканальный реакционный узел 2 по настоящему изобретению предпочтительно представляет собой микроканальный реактор, показанный на ФИГ. 4.The microchannel reaction unit 2 of the present invention is preferably the microchannel reactor shown in FIG. 4.
Предпочтительный микроканальный реактор по настоящему изобретению включает:A preferred microchannel reactor of the present invention includes:
корпус 003; зона 023 подачи, зона 008 смешения, реакционная зона 009 и зона 024 сбора расположены последовательно и находятся в сообщении вдоль первого направления в корпусе 003, причем корпус 003 снабжен подающей трубой 002, находящейся в сообщении с зоной 023 подачи, и выпускной трубой 001, находящейся в сообщении с зоной 024 сбора, а зона 008 смешения снабжена смесительным каналом 014, проходящим вдоль первого направления;building 003; a
трубу 017 для распределения жидкости, причем труба 017 для распределения жидкости проходит от внешней стороны корпуса 003 в смесительный канал 014, труба 017 для распределения жидкости соединена с распределителем 016 жидкости у конца смесительного канала 014.a
Корпус 003 является основным контейнером для размещения реагента и продукта, и зона 023 подачи, зона 008 смешения, реакционная зона 009 и зона 024 сбора представляют собой разные зоны внутреннего пространства корпуса 003 (все из которых могут вмещать поток), и эти зоны расположены по прямой линии, так что реагент (и продукт) продвигается по прямой линии. В настоящем изобретении направление течения потока называют первым направлением. Предпочтительно, как показано на ФИГ. 4, корпус 003 позиционирован так, что первое направление представляет собой направление с подъемом, и зона 023 подачи, зона 008 смешения, реакционная зона 009 и зона 024 сбора расположены в направлении снизу вверх.The
Первая группа реакционного потока (смешанный поток из узла 1 смешения) может быть подана в зону подачи 023 через подающую трубу 002 на корпусе 003, и зона 023 подачи имеет относительно большую полость и может действовать как хранилище первой группы реакционного потока, при этом первая группа реакционного потока в зоне 023 подачи может поступать в соседнюю зону смешения 008, то есть, в смесительный канал 014. Труба 017 для распределения жидкости соединена с впускным отверстием BF3-газа, следовательно, введение второй группы реакционного потока (подаваемого отдельно BF3 катализатора) может быть проведено в смесительный канал 014 через трубу 017 для распределения жидкости, чтобы обеспечить смешение первой группы реакционного потока и второй группы реакционного потока друг с другом в смесительном канале 014 зоны 008 смешения. Кроме того, выпускной конец трубы 017 для распределения жидкости снабжен распределителем 016 жидкости. Распределитель 016 жидкости может преобразовывать вторую группу реакционного потока в более мелкие капли или пузырьки, так что вторая группа реакционного потока может быть более равномерно распределена в первой группе реакционного потока в смесительном канале 014. Кроме того, структура смешения в смесительном канале 014 в большей степени приемлема для смешения жидкофазного потока и газофазного потока. В это время первая группа реакционного потока представляет собой жидкофазный поток, и вторая группа реакционного потока представляет собой газофазный поток. Газофазный поток может быть сформирован в виде диспергированных микропузырьков с помощью распределителя 016 жидкости, чтобы увеличить площадь контакта с жидкофазным потоком, и одновременно также может в большей степени воздействовать на жидкофазный поток, улучшая в результате равномерность смешения двух потоков.The first group of reaction stream (mixed stream from the mixing unit 1) can be supplied to the
Кроме того, как показано на ФИГ. 4, смесительный канал 014 представляет собой полость, проходящую вдоль первого направления, то есть, смесительный канал 014 имеет по существу трубчатую структуру, что в результате позволяет потоку в нем протекать вдоль первого направления с образованием устойчивого поршневого потока.In addition, as shown in FIG. 4, the mixing
Предпочтительный микроканальный реактор, предусмотренный настоящим изобретением, за счет проектирования структуры смесительного канала и режима смешения в нем может осуществлять непрерывное и эффективное смешение реакционного потока и одновременно может поддерживать течение реакционной жидкости в режиме поршневого потока, обеспечивать постоянство времени пребывания реакционной жидкости насколько это возможно и избегать селективности по нежелательным продуктам из-за распределения времени пребывания.The preferred microchannel reactor provided by the present invention, by designing the structure of the mixing channel and the mixing mode therein, can achieve continuous and efficient mixing of the reaction stream, and at the same time can maintain the flow of the reaction liquid in a piston flow mode, ensure that the residence time of the reaction liquid is constant as much as possible, and avoid selectivity for undesirable products due to residence time distribution.
Более конкретно, распределитель 016 жидкости представляет собой, по меньшей мере, распределитель, выбираемый из порошкового спеченного изделия с микропорами, мезопористого вспененного материала, проволочной сетки, трубки с микрощелями или микропорами. Порошковое спеченное изделие с микропорами может быть получено путем спекания порошка в структуру с микропорами посредством процесса порошковой металлургии; полый/мезопористый вспененный материал представляет собой полый микроканал с сетчатыми каркасами, проволочная сетка представляет собой сетчатую структуру с микропорами, а трубка снабжена микрощелями или микроотверстиями, которые все могут диспергировать жидкость из трубы 017 для распределения жидкости в более мелкие пузырьки или капли.More specifically, the
Предпочтительно распределитель 016 жидкости представляет собой цилиндрическое порошковое спеченное изделие с микропорами, а смесительный канал 014 имеет круглое поперечное сечение. Распределитель 016 жидкости может представлять собой структуру, имеющую по существу такой же наружный диаметр как труба 017 для распределения жидкости, форма поперечного сечения распределителя 016 жидкости по существу соответствует форме поперечного сечения смесительного канала 014, и распределитель 016 жидкости может быть расположен коаксиально со смесительным каналом 014, чтобы позволить потоку жидкости, диспергированному с помощью распределителя 016 жидкости, более равномерно смешиваться с потоком в смесительном канале 014 и образовывать устойчивый и однородный поршневой поток, чтобы исключить несогласованность по времени пребывания потока.Preferably, the
Кроме того, распределитель 016 жидкости имеет площадь поперечного сечения 0,01-200 см2 и длину 1-2000 мм. Смесительный канал 014 имеет площадь поперечного сечения 0,05-400 см2 и длину 50-5000 мм. Длина и площадь поперечного сечения смесительного канала 014 обе больше длины и площади поперечного сечения распределителя 016 жидкости.In addition, the
Кроме того, зона 008 смешения снабжена 2-100 (предпочтительно 2-50, более предпочтительно 2-10) смесительными каналами 014, труба 017 для распределения жидкости включает основную трубу, проходящую от внешней стороны корпуса 003 в зону подачи 023, и отводные трубы, проходящие от зоны подачи 023 в каждый смесительный канал 014 с распределителями 016 жидкости, подсоединенными к концам отводных труб. Множество смесительных каналов 014 соответственно находится в сообщении с зоной 023 подачи, и первая группа реакционного потока разделяется на множество частей в смесительных каналах, что играют роль в диспергировании первой группы реакционного потока и позволяют первой группе реакционного потока образовывать устойчивый, однородный поршневой поток. Труба 017 для распределения жидкости включает основную трубу и отводные трубы, причем основная труба соединена с впускным отверстием BF3-газа и проходит от положения корпуса 003, соответствующего зоне 023 подачи, в зону 023 подачи, а отводные трубы проходят от зоны подачи 023 в смесительные каналы 014. То есть, труба 017 для распределения жидкости проходит от зоны подачи 023 в смесительные каналы 014. Зона 008 смешения и зона 023 подачи могут быть разделены первой разделительной перегородкой 019. Первая разделительная перегородка 019 снабжена множеством сквозных отверстий, а каждый смесительный канал 014 совмещен с каждым сквозным отверстием, так что зона 008 смешения находится в сообщении с зоной 023 подачи.In addition, the mixing
Кроме того, в смесительном канале 014 первый смесительный элемент 015 расположен ниже по потоку от распределителя 016 жидкости. В смесительном канале 014 положение ниже по потоку от распределителя 016 жидкости относится к положению ниже по потоку по направлению течения жидкости (то есть, ниже по потоку от распределителя 016 жидкости в первом направлении), то есть, в положении, более близком к реакционной зоне 009, чем к распределителю жидкости 016. Через первый смесительный элемент 015 жидкость может быть смешана дополнительно, чтобы улучшить равномерность смешения двух групп потоков.In addition, in the mixing
Более конкретно, первый смесительный элемент 015 снабжен участком основного потока и участком отводного потока, которые расположены поочередно и находятся в сообщении вдоль первого направления. Участок основного потока снабжен одним проходом 0001 основного потока, а участок отводного потока снабжен множеством проходов 0002 в отводного потока. Как показано на ФИГ. 5, один или несколько участков основного потока/участков отводного потока могут соответственно могут быть предусмотрены и расположены поочередно, причем только один проход 0001 основного потока расположен на участке основного потока, а множество проходов 0002 в отводного потока расположено на участке отводного потока. Жидкость сходится в проходе 0001 основного потока и распределяется в проходах 0002 отводного потока каждой части отводного потока. За счет такого процесса схождения-распределения степень турбулентности может быть в целом повышена и равномерность смешения жидкости может быть улучшена.More specifically, the
Кроме того, в первом смесительном элементе 015 полость 0003 сбора, которая находится в сообщении со множеством проходов 0002 в отводного потока, расположена ниже по потоку от участка отводного потока 0002. Как показано на ФИГ. 5, объем (особенно площадь поперечного сечения) полости 0003 сбора больше объема (особенно площади поперечного сечения) прохода основного потока 0001, и полость 0003 сбора может сводить вместе множество находящихся выше по потоку проходов 0002 в отводного потока и эта полость находится в сообщении со следующим проходом 0001 основного потока или со следующей ступенью реакционной зоны 009 или переходной зоны 020.Moreover, in the
На ФИГ. 5 показан первый смесительный элемент 015 в соответствии с вариантом настоящего изобретения, который образован путем сращивания множества пластинчатых элементов (количество может составлять 2-100, предпочтительно 2-50, более предпочтительно 10-30, и толщина составляет приблизительно 0,2-10 мм), расположенных вдоль первого направления, и на каждом пластинчатом элементе образованы такие структуры, как отверстия и полости, которые соответствуют проходу основного потока 0001, проходу 0002 отводного потока и полости 0003 сбора, что удобно для переработки и производства.In FIG. 5 shows a
Кроме того, зона 008 смешения содержит первую теплообменную полость, расположенную в корпусе 003, смесительный канал 014 расположен в первой теплообменной полости 013, корпус 003 снабжен первым впускным отверстием 004 теплообменной среды и первым выпускным отверстием 005 теплообменной среды, которые находятся в сообщении с первой теплообменной полостью 013. В зоне 008 смешения смесительный канал 014 и первая теплообменная полость 013 изолированы друг от друга и не находятся в сообщении друг с другом, но теплопередача между ними может быть обеспечена, а трубные фитинги с хорошей теплопроводностью могут быть использованы в смесительном канале 014. За счет подачи теплообменной среды в первое впускное отверстие 004 теплообменной среды и выпуска теплообменной среды через первое выпускное отверстие 005 теплообменной среды в первой теплообменной полости 013 может быть сформирован циркулирующий поток теплообменной среды, чтобы реализовать теплообмен со смесительным каналом 014 и находящейся в нем жидкостью, то есть, чтобы реализовать теплорассеяние смесительного канала 014 и находящейся в нем жидкости, и гарантировать, что тепло, выделяемое за счет смешения и растворения жидкости в смесительном канале 014, со временем рассеивается, так что жидкость в нем находится в подходящем температурном интервале.In addition, the mixing
Кроме того, объемное отношение первой теплообменной полости 013 к смесительному каналу 014 составляет 2-50; предпочтительно объемное отношение первой теплообменной полости 013 к смесительному каналу 014 составляет 5-30. Объем первой теплообменной полости 013 больше объема смесительного канала 014, так что тепло, выделяемое из-за смешения и растворения первой группы реакционного потока и второй группы реакционного потока отводится вовремя.In addition, the volume ratio of the first
Кроме того, предусмотрена переходная зона 020 между зоной 008 смешения и реакционной зоной 009, причем переходная зона 020 снабжена стабилизирующим каналом 021 с постоянным поперечным сечением и диффузионным каналом 022 с постепенно увеличивающимся поперечным сечением, которые расположены и находятся в сообщении вдоль первого направления; стабилизирующий канал 021 находится в сообщении со смесительным каналом 014, а диффузионный канал 022 находится в сообщении с реакционной зоной 009. Переходная зона 020 может сводить вместе смешанные жидкости из множества смесительных каналов 014 в стабилизирующем канале 021 для достижения другого равномерного смешения, а затем подавать смешанные жидкости в реакционную зону 009 через диффузионный канал 022. Кроме того, переходная зона 020 снабжена стабилизирующим каналом 021 и диффузионным каналом 022, стабилизирующий канал 021 преимущественно реализует схождение и смешение жидкостей, а диффузионный канал 022 имеет форму раструба, который, например, распределяет смешанную жидкость во множество реакционных каналов 010, как описано ниже. Два конца переходной зоны 020 соответственно снабжены разделительными перегородками со сквозными отверстиями, так что изолированы от зоны 008 смешения (в основном первой теплообменной полости 013) и реакционной зоны 009 (в основном второй теплообменной полости 012) и находятся в сообщении с каждым смесительным каналом 014 и каждым параллельным реакционным каналом 010 через каждое сквозное отверстие на каждой разделительной перегородке, а диффузионный канал 022 и стабилизирующий канал 021 могут представлять собой трубные фитинги, предусмотренные между двумя разделительными перегородками.In addition, a
Кроме того, стабилизирующий канал 021 может быть соединен с выпускной трубой 018, проходящей к внешней стороне корпуса 003. Как упоминалось выше, стабилизирующий канал 021 имеет функцию схождения и смешения, а выпускная труба 018 может выпускать пузырьки и потоки, накопленные в стабилизирующем канале 021, чтобы исключить влияние накопления пузырьков на равномерность смешения и блокировку потоков. Может быть установлен клапан на выпускной трубе 018, и клапан может быть открыт, когда необходимо выпустить пузырьки или потоки.In addition, the stabilizing
Кроме того, диффузионный канал 022 снабжен диффузионной пластиной с отверстиями или щелями. Диффузионная пластина может быть по существу перпендикулярна первому направлению. Жидкость в диффузионном канале 022 может протекать через ячейки или щели на диффузионной пластине, так что жидкость диспергируется, а однородность смешанной жидкости улучшается.In addition, the
Реакционная зона 009 снабжена множеством параллельных реакционных каналов 010, проходящих вдоль первого направления и находящихся в сообщении со смесительным каналом 014 через стабилизирующий канал 021 и диффузионный канал 022. Реакционный канал 010 обеспечивает реакционное пространство для смешанной жидкости и переносит смешанную жидкость, чтобы она протекала на следующую ступень области сбора 024 вдоль первого направления, так что смешанная жидкость вступает в реакцию, формируя при этом в реакционном канале устойчивый поршневой поток 010, чтобы исключить нежелательные продукты из-за непостоянства распределения времени пребывания. Как утверждалось выше, переходная зона 020 может быть предусмотрена между реакционной зоной 009 и зоной 008 смешения, и множество реакционных каналов 010 может находиться в сообщении с диффузионным каналом 022, так что смешанную жидкость в диффузионном канале 022 равномерно распределяют во множество реакционных каналов 010. Количество реакционных каналов составляет, например, 2-10000 каналов, предпочтительно 2-5000 каналов и более предпочтительно 2-500 каналов. Реакционный канал 010 может иметь поперечное сечение, по меньшей мере, в виде одной из круглой, прямоугольной и треугольной форм.The reaction zone 009 is provided with a plurality of
Кроме того, реакционный канал 010 снабжен вторым смесительным элементом 011, и второй смесительный элемент 011 включает опорную планку 0004, проходящую вдоль первого направления, и зубчатый элемент 0005, соединенный с опорной планкой 0004 и проходящий поперек опорной планки 0004. Во втором смесительном элементе 011 опорная планка 0004 обеспечивает опору для множества зубчатых элементов 0005, поэтому зубчатые элементы 0005 могут устойчиво удерживаться в реакционном канале 010, и зубчатые элементы 0005 проходят примерно поперек реакционного канала 010, что может улучшить степень турбулентности жидкости в реакционном канале 010, тем самым улучшая равномерность смешения между реакционными потоками.In addition, the
Кроме того, зубчатые элементы 0005 находятся в одной из треугольной, дугообразной, волнистой и спиральной форм. Зубчатые элементы могут иметь разную форму, пока они проходят поперек реакционного канала 010 и могут обеспечивать эффект повышения степени турбулентности жидкости.In addition, the 0005 gear elements are in one of triangular, arcuate, wavy and spiral shapes. The toothed elements may have different shapes as they extend across the
Предпочтительно зубчатый элемент 0005 имеет треугольную форму, и на одной стороне треугольника, примыкающей к опорной планке 0004, один угол соединен с опорной планкой 0004, а другой угол отстоит на 0,01-20 мм от опорной планки 0004. Зубчатые элементы 0005 могут представлять собой треугольные пластинчатые элементы и соединены с опорной планкой 0004 только с помощью одного угла.Preferably, the
Предпочтительно каждый реакционный канал 010 снабжен множеством вторых смесительных элементов 011 (количество может составлять 2-100, предпочтительно 2-50, более предпочтительно 10-30), которые уложены друг на друга с интервалами; и множество вторых смесительных элементов 011 уложены друг на друга с интервалами, и соответственно зубчатые элементы 0005 также уложены друг на друга с интервалами, причем зубчатые элементы 0005 разных вторых смесительных элементов 011 расположены в шахматном порядке, так что разные вторые смесительные элементы 011 расположены более неравномерно, а степень турбулентности жидкости в реакционном канале 010 может быть улучшена в большей степени.Preferably, each
Предпочтительно поперечное сечение реакционного канала 010 является прямоугольным, а зубчатые элементы 0005 проходят между набором противоположных сторон прямоугольника. Более конкретно, реакционный канал 010 имеет четыре боковые стенки, то есть, два набора противоположных параллельных боковых стенок, опорная планка 0004 расположена на одной боковой стенке реакционного канала 010, и зубчатые элементы 0005 проходят в направлении другой противоположной боковой стенки, а множество вторых смесительных элементов 011 могут лучше соответствовать структуре внутренней полости реакционного канала 010, имеющей форму квадратного столба.Preferably, the cross-section of the
Реакционный канал 010 имеет площадь поперечного сечения 1-150 мм2 и длину 50-5000 мм, минимальное расстояние между реакционными каналами 010 составляет 1-50 мм, а второй смесительный элемент 011 имеет толщину 0,1-3 мм, и промежуток между соседними зубчатыми элементами 0005 равен 1-50 мм.The
Предпочтительно реакционный канал 010 имеет длину 100-3000 мм, минимальный промежуток между реакционными каналами 010 составляет 3-30 мм, второй смесительный элемент 011 имеет толщину 0,2-2 мм, промежуток между соседними зубчатыми элементами 0005 составляет 1,5-20 мм. Минимальный промежуток реакционных каналов 010 отражает плотность реакционных каналов 010 в реакционной зоне 009. Предпочтительно во втором смесительном элементе 011 зубчатый элемент 0005 представляет собой пластинчатый элемент, который может быть копланарным с опорной планкой 0004, и толщина второго смесительного элемента 011 примерно равна толщине зубчатого элемента 0005.Preferably, the
Кроме того, реакционная зона 009 может быть снабжена второй теплообменной полостью 012, расположенной в корпусе 003; реакционный канал 010 расположен во второй теплообменной полости 012, корпус 003 снабжен вторым впускным отверстием 006 теплопроводной среды и вторым выпускным отверстием 007 теплопроводной среды, которые находятся в сообщении со второй теплообменной полостью 012. Вторая теплообменная полость 012 может быть преимущественно образована корпусом 003, и на двух концах находятся соответственно вторая разделительная перегородка 025 между реакционной зоной 009 и зоной 024 сбора и разделительная перегородка между реакционной зоной 009 и переходной зоной 020. Через второе впускное отверстие 006 теплопроводной среды и второе выпускное отверстие 007 теплопроводной среды теплообменная среда может быть введена во вторую теплообменную полость 012 для выполнения теплообменной обработки реакционного канала 010, чтобы гарантировать, что жидкость в реакционном канале 010 вступает в реакцию в соответствующем температурном интервале и чтобы исключить производство нежелательных продуктов.In addition, the reaction zone 009 may be provided with a second
Кроме того, первая теплообменная полость 013 и вторая теплообменная полость 012 могут быть соединены друг с другом последовательно и расположены на одном пути теплообменной циркуляции потока, или также могут быть расположены параллельно на одном пути циркуляции потока теплообмена, или могут быть расположены на двух разных путях циркуляции потока теплообмена, соответственно.In addition, the first
Кроме того, объемное отношение второй теплообменной полости 012 к реакционному каналу 010 составляет 2-50; предпочтительно объемное отношение второй теплообменной полости 012 к реакционному каналу 010 составляет 5-30. Объем второй теплообменной полости 012 больше объема реакционного канала 010, так что тепло в реакционном канале 010 может быть отведено вовремя, чтобы обеспечить подходящую температуру реакционного канала 010.In addition, the volume ratio of the second
В вариантах осуществления изобретения предпочтительные структурные компоненты или параметры применяют без повторного перечисления, когда используют предпочтительный микроканальный реактор, если не указано иное.In embodiments of the invention, preferred structural components or parameters are used without re-listing when the preferred microchannel reactor is used, unless otherwise noted.
Предпочтительный микроканальный реактор по настоящему изобретению может быть использован для синтеза полиальфа-олефинового синтетического масла; подающая труба 002 может быть использована для введения смеси олефинового исходного материала и вспомогательного сырья, а труба 017 для распределения жидкости может быть использована для введения BF3-газа. Смесь олефинового исходного материала и вспомогательного сырья используют в качестве непрерывной фазы для подачи в зону 023 подачи микроканального реактора из подающей трубы 002, а BF3-газ (имеющий массовое отношение BF3-газа к альфа-олефину от 1 до 4%) используют в качестве диспергированной фазы для подачи в смесительный канал 014 реактора из трубы 017 для распределения жидкости. BF3 подают в газообразной форме и частично растворяют в непрерывной фазе посредством распределителя 016 жидкости. Смешанная жидкость, которая полностью вступила в реакцию в реакционном канале 010, входит в зону сбора 024 и, наконец, выгружается из выпускной трубы 001. Предпочтительно смесь олефинового исходного материала, вспомогательного сырья и BF3-газа подают из подающей трубы 002.The preferred microchannel reactor of the present invention can be used for the synthesis of polyalpha-olefin synthetic oil;
На ФИГ. 8 показано схематичное изображение сравнительной установки настоящего изобретения, которая отличается от этой установки тем, что имеется только один узел 3 разделения высокого давления, а узел 4 разделения низкого давления отсутствует, и узел 3 разделения высокого давления напрямую соединен с узлом 7 регулирования давления.In FIG. 8 is a schematic view of a comparative apparatus of the present invention, which differs from this apparatus in that there is only one high
Пример 1Example 1
Полимеризацию олефинового исходного материала проводят с использованием установки, показанной на ФИГ. 1. В установке узел 1 смешения представляет собой смеситель, микроканальный реакционный узел 2 представляет собой обычный микроканальный реактор, заполненный смесительными пластинами (не является предпочтительным микроканальным реактором по изобретению), узел 3 разделения высокого давления представляет собой сепаратор высокого давления, узел 4 разделения низкого давления представляет собой сепаратор низкого давления, узел 5 циркуляции газа представляет собой компрессор, узел 6 последующей обработки представляет собой устройство водной промывки, и узел 7 регулирования давления представляет собой обратный клапан.Polymerization of the olefin feedstock is carried out using the setup shown in FIG. 1. In the installation, the mixing
В установке смеситель имеет следующие структуру и параметры: допустимый интервал температур технологической жидкости 20-200°C, верхняя граница рабочего давления (25°C) 10 МПа; микроканальный реактор имеет следующие структуру и параметры: 8 параллельных каналов, интервал температур технологической жидкости от -20 до 200°C, максимально допустимое реакционное давление 6 МПа, максимально допустимое давление теплообменной среды 2 МПа, включает два температурных датчика для измерения температуры в реакционной системе, объем жидкостного канала (без смесительного диска) 50 мл, реакционный объем (в случае заполнения смесительными пластинами) 30 мл, объемная скорость потока 3-30 л/час, с магистральной трубой для введения реакционного газа и отводными трубами для распределения реакционного газа в каждый канал; сепаратор высокого давления имеет объем 1 л и диаметр 10 см; сепаратор низкого давления имеет объем 15 л и диаметр 50 см; компрессор имеет следующие рабочие параметры: давление всасывания от -0,1 до 0,03 МПа, давление на выходе 10 МПа, объемная скорость потока 3 м3/час; обратный клапан имеет давление 6 МПа; сушилка имеет эффективный объем 10 л с распределителем газа в нижней части и силикагелевым наполнителем, размещенным в верхнем слое.In the installation, the mixer has the following structure and parameters: the permissible temperature range of the process fluid is 20-200°C, the upper limit of the operating pressure (25°C) is 10 MPa; the microchannel reactor has the following structure and parameters: 8 parallel channels, process fluid temperature range from -20 to 200°C, maximum permissible reaction pressure 6 MPa, maximum permissible pressure of the heat exchange medium 2 MPa, includes two temperature sensors for measuring the temperature in the reaction system, liquid channel volume (without mixing disk) 50 ml, reaction volume (in case of filling with mixing plates) 30 ml, volumetric flow rate 3-30 l/h, with a main pipe for introducing the reaction gas and outlet pipes for distributing the reaction gas into each channel ; the high-pressure separator has a volume of 1 l and a diameter of 10 cm; the low pressure separator has a volume of 15 l and a diameter of 50 cm; the compressor has the following operating parameters: suction pressure from -0.1 to 0.03 MPa, outlet pressure 10 MPa, volumetric flow rate 3 m 3 /hour; the check valve has a pressure of 6 MPa; The dryer has an effective volume of 10 liters with a gas distributor in the lower part and silica gel filler placed in the upper layer.
Смешанный поток, полученный путем смешения в смесителе 1-нонена и н-бутанола, и BF3-газ каждый независимо пропускают в микроканальный реактор, при этом BF3 поступает в микроканальный реактор через магистральную трубу реакционного газа, и объемная скорость потока BF3 составляет 52 л/час, объемная скорость потока 1-нонена составляет 10 л/час, а объемная скорость потока н-бутанола составляет 0,1 л/час. Реакцию полимеризации проводят в микроканальном реакторе, реакционная температура равна 20°C, и давление равно 4 МПа. Образованный промежуточный поток поступает в сепаратор высокого давления. Промежуточный поток подвергается первому газожидкостному разделению в сепараторе высокого давления. Температура при разделении равна 20°C, и давление при разделении равно 4 МПа. Отделенная жидкая фаза поступает в сепаратор низкого давления для второго газофазного разделения, Температура при разделении равна 20°C, и давление при разделении равно -0,01 МПа. Жидкую фазу, отделенную из сепаратора низкого давления, промывают водой с помощью устройства водной промывки, получают полиолефиновый продукт. Газы BF3, отделенные из сепаратора высокого давления и сепаратора низкого давления, рециркулируют с помощью компрессора. Давление газа на выходе из компрессора составляет 4 МПа. После стабильной работы системы из сепаратора низкого давления отбирают небольшое количество образца полиолефинового продукта, промывают водой и проводят измерения с помощью газовой хроматографии для определения содержания каждого компонента в продукте. Извлечение BF3-газа составляет 40%. Результаты испытаний представлены в таблице 1.The mixed stream obtained by mixing 1-nonene and n-butanol in a mixer and BF 3 gas are each independently passed into a microchannel reactor, while BF 3 enters the microchannel reactor through the main reaction gas pipe, and the volumetric flow rate of BF 3 is 52 l/h, the volumetric flow rate of 1-nonene is 10 l/h, and the volumetric flow rate of n-butanol is 0.1 l/h. The polymerization reaction is carried out in a microchannel reactor, the reaction temperature is 20°C, and the pressure is 4 MPa. The resulting intermediate stream enters the high pressure separator. The intermediate stream undergoes a first gas-liquid separation in a high pressure separator. The separation temperature is 20°C, and the separation pressure is 4 MPa. The separated liquid phase enters the low pressure separator for the second gas phase separation. The separation temperature is 20°C and the separation pressure is -0.01 MPa. The liquid phase separated from the low pressure separator is washed with water using an aqueous washing device to obtain a polyolefin product. The BF 3 gases separated from the high pressure separator and low pressure separator are recirculated using a compressor. The gas pressure at the compressor outlet is 4 MPa. Once the system is running smoothly, a small sample of the polyolefin product is taken from the low pressure separator, washed with water, and measured using gas chromatography to determine the content of each component in the product. BF 3 -gas recovery is 40%. The test results are presented in Table 1.
Таблица 1Table 1
Сравнительный пример 1Comparative example 1
Сепаратор низкого давления удаляют из установки, используемой в примере 1, при этом сепаратор высокого давления напрямую последовательно соединяют с обратным клапаном и компрессором, и сепаратор высокого давления напрямую соединяют с устройством водной промывки узла последующей обработки.The low pressure separator is removed from the installation used in Example 1, the high pressure separator is directly connected in series with the check valve and the compressor, and the high pressure separator is directly connected with the water washing device of the after treatment unit.
Полимеризацию олефинового исходного материала проводят с использование вышеупомянутой установки. В установке смеситель имеет следующие структуру и параметры: допустимый интервал температур технологической жидкости 20-200°C, верхняя граница рабочего давления (25°C) 10 МПа; микроканальный реактор имеет следующие структуру и параметры: 8 параллельных каналов, интервал температур технологической жидкости от -20 до 200°C, максимально допустимое реакционное давление 6 МПа, максимально допустимое давление теплообменной среды 2 МПа, включает два температурных датчика для измерения температуры в реакционной системе, объем жидкостного канала (без смесительного диска) 50 мл, реакционный объем (в случае заполнения смесительными пластинами) 30 мл, объемная скорость потока 3-30 л/час, с магистральной трубой для введения реакционного газа и отводными трубами для распределения реакционного газа в каждый канал; сепаратор высокого давления имеет объем 1 л и диаметр 10 см; компрессор имеет следующие рабочие параметры: давление всасывания от -0,1 до 0,03 МПа, давление на выходе 10 МПа, объемная скорость потока 3 м3/час; обратный клапан имеет давление 6 МПа; сушилка имеет эффективный объем 10 л, с распределителем газа в нижней части и силикагелевым наполнителем, размещенным в верхнем слое.Polymerization of the olefin starting material is carried out using the above-mentioned apparatus. In the installation, the mixer has the following structure and parameters: permissible temperature range of the process fluid 20-200°C, upper limit of operating pressure (25°C) 10 MPa; the microchannel reactor has the following structure and parameters: 8 parallel channels, temperature range of the process fluid from -20 to 200°C, maximum
Смешанный поток, полученный путем смешения в смесителе 1-децена и изопропанола, и BF3-газ каждый независимо пропускают в микроканальный реактор; BF3 поступает в микроканальный реактор через магистральную трубу реакционного газа, объемная скорость потока BF3 составляет 78 л/час, объемная скорость потока 1-нонена составляет 10 л/час, и объемная скорость потока изопропанола составляет 0,1 л/час. Реакцию полимеризации проводят в микроканальном реакторе, реакционная температура равна 25°C, и давление равно 4 МПа. Образованный промежуточный поток поступает в сепаратор высокого давления. Промежуточный поток подвергается газожидкостному разделению в сепараторе высокого давления. Температура при разделении равна 20°C, и давление при разделении равно 4 МПа. Отделенную жидкую фазу промывают водой с помощью устройства водной промывки, получают полиолефиновый продукт. BF3-Газ, отделенный из сепаратора высокого давления, рециркулируют с помощью компрессора. Давление газа на выходе из компрессора составляет 4 МПа. Результаты испытания показывают, что эффективность сепаратора высокого давления относительно низкая, и извлечение BF3-газа составляет только 20%. После стабильной работы системы из сепаратора высокого давления отбирают небольшое количество образца полиолефинового продукта, промывают водой и проводят измерения с помощью газовой хроматографии для определения содержания каждого компонента в продукте. Результаты испытаний представлены в таблице 2.The mixed stream obtained by mixing 1-decene and isopropanol and BF 3 gas are each independently passed into a microchannel reactor; BF 3 enters the microchannel reactor through the reaction gas main pipe, the volumetric flow rate of BF 3 is 78 L/hour, the volumetric flow rate of 1-nonene is 10 L/hour, and the volumetric flow rate of isopropanol is 0.1 L/hour. The polymerization reaction is carried out in a microchannel reactor, the reaction temperature is 25°C, and the pressure is 4 MPa. The resulting intermediate stream enters the high pressure separator. The intermediate stream undergoes gas-liquid separation in a high-pressure separator. The separation temperature is 20°C, and the separation pressure is 4 MPa. The separated liquid phase is washed with water using an aqueous washing device to obtain a polyolefin product. BF 3 -Gas separated from the high pressure separator is recirculated using a compressor. The gas pressure at the compressor outlet is 4 MPa. The test results show that the efficiency of the high pressure separator is relatively low, and the recovery of BF 3 gas is only 20%. Once the system is running stable, a small sample of the polyolefin product is taken from the high pressure separator, washed with water, and measured using gas chromatography to determine the content of each component in the product. The test results are presented in Table 2.
Таблица 2table 2
Сравнительный пример 2Comparative example 2
Полимеризацию олефинового исходного материала проводят с использованием установки для получения полиальфаолефинов, показанной в примере 1.Polymerization of the olefin feedstock is carried out using the polyalphaolefin production plant shown in Example 1.
В установке смеситель имеет следующие структуру и параметры: допустимый интервал температур технологической жидкости 20-200°C, верхняя граница рабочего давления (25°C) 10 МПа; микроканальный реактор имеет следующие структуру и параметры: 8 параллельных каналов, интервал температур технологической жидкости от -20 до 200°C, максимально допустимое реакционное давление 6 МПа, максимально допустимое давление теплообменной среды 2 МПа, включает два температурных датчика для измерения температуры в реакционной системе, объем жидкостного канала (без смесительного диска) 50 мл, реакционный объем (в случае заполнения смесительными пластинами) 30 мл, объемная скорость потока 3-30 л/час, с магистральной трубой для введения реакционного газа и отводными трубами для распределения реакционного газа в каждый канал; сепаратор высокого давления имеет объем 1 л и диаметр 10 см; сепаратор низкого давления имеет объем 15 л и диаметр 50 см; компрессор имеет следующие рабочие параметры: давление всасывания от -0,1 до 0,03 МПа, давление на выходе 10 МПа, объемная скорость потока 3 м3/час; обратный клапан имеет давление 6 МПа; сушилка имеет эффективный объем 10 л, с распределителем газа в нижней части и силикагелевым наполнителем, размещенным в верхнем слое.In the installation, the mixer has the following structure and parameters: permissible temperature range of the process fluid 20-200°C, upper limit of operating pressure (25°C) 10 MPa; the microchannel reactor has the following structure and parameters: 8 parallel channels, temperature range of the process fluid from -20 to 200°C, maximum permissible reaction pressure 6 MPa, maximum permissible pressure of the heat exchange medium 2 MPa, includes two temperature sensors for measuring the temperature in the reaction system, liquid channel volume (without mixing disk) 50 ml, reaction volume (in case of filling with mixing plates) 30 ml, volumetric flow rate 3-30 l/h, with a main pipe for introducing the reaction gas and outlet pipes for distributing the reaction gas into each channel ; the high-pressure separator has a volume of 1 l and a diameter of 10 cm; the low pressure separator has a volume of 15 l and a diameter of 50 cm; the compressor has the following operating parameters: suction pressure from -0.1 to 0.03 MPa, outlet pressure 10 MPa, volumetric flow rate 3 m 3 /hour; the check valve has a pressure of 6 MPa; The dryer has an effective volume of 10 liters, with a gas distributor in the lower part and silica gel filler placed in the upper layer.
Смешанный поток, полученный путем смешения в смесителе 1-нонена и н-бутанола, и BF3-газ каждый независимо пропускают в микроканальный реактор; BF3 поступает в микроканальный реактор через магистральную трубу реакционного газа, объемная скорость потока BF3 составляет 26 л/час, объемная скорость потока 1-нонена составляет 10 л/час, и объемная скорость потока н-бутанола составляет 0,1 л/час. Реакцию полимеризации проводят в микроканальном реакторе, реакционная температура равна 20°C, и давление равно 4 МПа. Образованный промежуточный поток поступает в сепаратор высокого давления. Промежуточный поток подвергается первому газожидкостному разделению в сепараторе высокого давления. Температура при разделении равна 20°C, и давление при разделении равно 4 МПа. Отделенная жидкая фаза поступает в сепаратор низкого давления для второго газожидкостного разделения, температура при разделении равна 20°C, и давление при разделении равно -0,01 МПа. Жидкую фазу, отделенную из сепаратора низкого давления, промывают водой с помощью устройства водной промывки, получают полиолефиновый продукт. BF3-Газы, отделенные из сепаратора высокого давления и сепаратора низкого давления, рециркулируют с помощью компрессора. Давление газа на выходе из компрессора составляет 4 МПа. Извлечение BF3-газа составляет 40%. После стабильной работы системы из сепаратора низкого давления отбирают небольшое количество образца полиолефинового продукта, промывают водой и проводят измерения с помощью газовой хроматографии для определения содержания каждого компонента в продукте. Результаты испытаний представлены в таблице 3.The mixed stream obtained by mixing 1-nonene and n-butanol in a mixer and BF 3 gas are each independently passed into a microchannel reactor; BF 3 enters the microchannel reactor through the reaction gas main pipe, the flow rate of BF 3 is 26 L/hour, the flow rate of 1-nonene is 10 L/hour, and the space flow rate of n-butanol is 0.1 L/hour. The polymerization reaction is carried out in a microchannel reactor, the reaction temperature is 20°C, and the pressure is 4 MPa. The resulting intermediate stream enters the high pressure separator. The intermediate stream undergoes a first gas-liquid separation in a high pressure separator. The separation temperature is 20°C, and the separation pressure is 4 MPa. The separated liquid phase enters the low pressure separator for the second gas-liquid separation, the separation temperature is 20°C, and the separation pressure is -0.01 MPa. The liquid phase separated from the low pressure separator is washed with water using an aqueous washing device to obtain a polyolefin product. BF 3 -Gases separated from the high pressure separator and low pressure separator are recirculated using a compressor. The gas pressure at the compressor outlet is 4 MPa. BF 3 -gas recovery is 40%. Once the system is running smoothly, a small sample of the polyolefin product is taken from the low pressure separator, washed with water, and measured using gas chromatography to determine the content of each component in the product. The test results are presented in Table 3.
Таблица 3Table 3
Пример 2Example 2
Полимеризацию олефинового исходного материала проводят с использованием установки, показанной на ФИГ. 2.Polymerization of the olefin feedstock is carried out using the setup shown in FIG. 2.
В устройстве, используемом в данном примере, узел 1 смешения представляет собой смеситель, микроканальный реакционный узел 2 представляет собой обычный микроканальный реактор, заполненный смесительными пластинами (не является предпочтительным микроканальным реактором по изобретению), узел 3 разделения высокого давления представляет собой сепаратор высокого давления, узел 4 разделения низкого давления представляет собой сепаратор низкого давления, узел 5 циркуляции газа представляет собой компрессор, узел 6 последующей обработки представляет собой устройство водной промывки, узел 7 регулирования давления представляет собой обратный клапан, узел 8 очистки газа представляет собой сушилку.In the apparatus used in this example, the mixing
В установке смеситель имеет следующие структуру и параметры: допустимый интервал температур технологической жидкости 20-200°C, верхняя граница рабочего давления (25°C) 10 МПа; микроканальный реактор имеет следующие структуру и параметры: 8 параллельных каналов, интервал температур технологической жидкости от -20 до 200°C, максимально допустимое реакционное давление 6 МПа, максимально допустимое давление теплообменной среды 2 МПа, включает два температурных датчика для измерения температуры в реакционной системе, объем жидкостного канала (без смесительного диска) 50 мл, реакционный объем (в случае заполнения смесительными пластинами) 30 мл, объемная скорость потока 3-30 л/час, с магистральной трубой для введения реакционного газа и отводными трубами для распределения реакционного газа в каждый канал; сепаратор высокого давления имеет объем 1 л и диаметр 10 см; сепаратор низкого давления имеет объем 15 л и диаметр 50 см; компрессор имеет следующие рабочие параметры: давление всасывания от -0,1 до 0,03 МПа, давление на выходе 10 МПа, объемная скорость потока 3 м3/час; обратный клапан имеет давление 6 МПа; сушилка представляет собой адсорбционную сушилку, имеет эффективный объем 10 л, с распределителем газа в нижней части и силикагелевым наполнителем, размещенным в верхнем слое.In the installation, the mixer has the following structure and parameters: permissible temperature range of the process fluid 20-200°C, upper limit of operating pressure (25°C) 10 MPa; the microchannel reactor has the following structure and parameters: 8 parallel channels, temperature range of the process fluid from -20 to 200°C, maximum permissible reaction pressure 6 MPa, maximum permissible pressure of the heat exchange medium 2 MPa, includes two temperature sensors for measuring the temperature in the reaction system, liquid channel volume (without mixing disk) 50 ml, reaction volume (in case of filling with mixing plates) 30 ml, volumetric flow rate 3-30 l/h, with a main pipe for introducing the reaction gas and outlet pipes for distributing the reaction gas into each channel ; the high-pressure separator has a volume of 1 l and a diameter of 10 cm; the low pressure separator has a volume of 15 l and a diameter of 50 cm; the compressor has the following operating parameters: suction pressure from -0.1 to 0.03 MPa, outlet pressure 10 MPa, volumetric flow rate 3 m 3 /hour; the check valve has a pressure of 6 MPa; The dryer is an adsorption dryer, has an effective volume of 10L, with a gas distributor at the bottom and silica gel filler placed at the top layer.
Смешанный поток, полученный путем смешения в смесителе 1-децена и н-бутанола, и BF3-газ каждый независимо пропускают в микроканальный реактор; BF3 поступает в микроканальный реактор через магистральную трубу реакционного газа, объемная скорость потока BF3 составляет 78 л/час, объемная скорость потока 1-децена составляет 10 л/час, и объемная скорость потока н-бутанола составляет 0,1 л/час. Реакцию полимеризации проводят в микроканальном реакторе, реакционная температура равна 20°C, и давление равно 4 МПа. Образованный промежуточный поток поступает в сепаратор высокого давления. Промежуточный поток подвергается первому газожидкостному разделению в сепараторе высокого давления. Температура при разделении равна 20°C, и давление при разделении равно 4 МПа. Отделенная жидкая фаза поступает в сепаратор низкого давления для второго газожидкостного разделения, температура при разделении равна 20°C, и давление при разделении равно -0,01 МПа. Жидкую фазу, отделенную сепаратором низкого давления промывают водой с помощью устройства водной промывки узла последующей обработки 6, получают конечный полиолефиновый продукт. Газовые фазы (BF3-газы), отделенные из сепаратора высокого давления и сепаратора низкого давления, сушат с помощью сушилки и рециркулируют с помощью компрессора. Давление газа на выходе из компрессора составляет 4 МПа. После стабильной работы системы из сепаратора низкого давления отбирают небольшое количество образца полиолефинового продукта, промывают водой и проводят измерения с помощью газовой хроматографии для определения содержания каждого компонента в продукте. Извлечение BF3-газа составляет 54%. Результаты испытаний представлены в таблице 4.The mixed stream obtained by mixing 1-decene and n-butanol and BF 3 gas are each independently passed into a microchannel reactor; BF 3 enters the microchannel reactor through the reaction gas main pipe, the flow rate of BF 3 is 78 L/hour, the flow rate of 1-decene is 10 L/hour, and the space flow rate of n-butanol is 0.1 L/hour. The polymerization reaction is carried out in a microchannel reactor, the reaction temperature is 20°C, and the pressure is 4 MPa. The resulting intermediate stream enters the high pressure separator. The intermediate stream undergoes a first gas-liquid separation in a high pressure separator. The separation temperature is 20°C, and the separation pressure is 4 MPa. The separated liquid phase enters the low pressure separator for the second gas-liquid separation, the separation temperature is 20°C, and the separation pressure is -0.01 MPa. The liquid phase separated by the low-pressure separator is washed with water using the water-washing device of the
Таблица 4Table 4
Пример 3Example 3
Полимеризацию олефинового исходного материала проводят с использованием установки, показанной на ФИГ. 3.Polymerization of the olefin feedstock is carried out using the setup shown in FIG. 3.
В устройстве, используемом в данном примере, узел 1 смешения представляет собой смеситель, микроканальный реакционный узел 2 представляет собой обычный микроканальный реактор, заполненный смесительными пластинами (не является предпочтительным микроканальным реактором по изобретению), узел 3 разделения высокого давления представляет собой сепаратор высокого давления, узел 4 разделения низкого давления представляет собой сепаратор низкого давления, узел 5 циркуляции газа представляет собой компрессор, узел 6 последующей обработки представляет собой устройство осаждения, узел 7 регулирования давления представляет собой обратный клапан, и узел 8 очистки газа представляет собой сушилку; смеситель, микроканальный реактор, сепаратор высокого давления, сепаратор низкого давления, компрессор и сушилка идентичны этим устройствам примера 1.In the apparatus used in this example, the mixing
Устройство осаждения фактически обеспечивает разделение поступающего в него потока на легкую жидкую фазу и тяжелую жидкую фазу, и тяжелую жидкую фазу (содержащую комплекс вспомогательного сырья и BF3 и непрореагировавший олефиновый исходный материал) возвращают в узел 1 смешения для продолжения участия в непрерывной реакции. Устройство представляет собой устройство горизонтального гравитационного осаждения, где внутри резервуара указанного устройства находится кубовидный контейнер размерами 3000×300×1500 мм и где внутри указанного контейнера находятся наклонные пластины для коалесценции и плоские пластины, и десять плоских пластин соединены через каждые десять наклонных пластин для коалесценции. Промежуток между наклонными пластинами для коалесценции составляет 30 мм, угол наклона равен 30°, а длина наклонной пластины составляет 34 мм. Плоская пластина имеет длину 30 мм и промежуток 30 мм.The precipitation device effectively separates the incoming stream into a light liquid phase and a heavy liquid phase, and the heavy liquid phase (containing the auxiliary feedstock complex and BF 3 and unreacted olefin feedstock) is returned to the
Смешанный поток, полученный путем смешения в смесителе 1-децена и н-бутанола, и BF3-газ каждый независимо пропускают в микроканальный реактор; BF3 поступает в микроканальный реактор через магистральную трубу реакционного газа, объемная скорость потока составляет BF3 78 л/час, объемная скорость потока 1-децена составляет 10 л/час, и объемная скорость потока н-бутанола составляет 0,1 л/час. Реакцию полимеризации проводят в микроканальном реакторе, реакционная температура равна 20°C, и давление равно 4 МПа. Образованный промежуточный поток поступает в сепаратор высокого давления. Промежуточный поток подвергается первому газожидкостному разделению в сепараторе высокого давления. Температура при разделении равна 20°C, и давление при разделении равно 4 МПа. Отделенная жидкая фаза поступает в сепаратор низкого давления для второго газожидкостного разделения, температура при разделении равна 20°C, и давление при разделении равно -0,01 МПа. Жидкая фаза, отделенная сепаратором низкого давления, поступает в устройство осаждения узла последующей обработки 6, где происходит разделение осаждением, и разделяется на легкую жидкую фазу и тяжелую жидкую фазу. Легкая жидкая фаза представляет собой сырой полиолефиновый продукт, который промывают водой и получают готовый полиолефиновый продукт; тяжелая жидкая фаза содержит комплекс вспомогательного сырья и BF3 и непрореагировавший олефиновый исходный материал и ее возвращают в узел 1 смешения. Газовые фазы, отделенные из сепаратора высокого давления и сепаратора низкого давления, сушат с помощью сушилки, сжимают компрессором и рециркулируют для повторного использования. Давление газа на выходе из компрессора составляет 4 МПа. После стабильной работы системы из сепаратора низкого давления отбирают небольшое количество образца полиолефинового продукта, промывают водой и проводят измерения с помощью газовой хроматографии для определения содержания каждого компонента в продукте. Извлечение комплексного катализатора составляет 65%, а извлечение BF3-газа равно 75,45%. Результаты испытаний представлены в таблице 5.The mixed stream obtained by mixing 1-decene and n-butanol and BF 3 gas are each independently passed into a microchannel reactor; BF 3 enters the microchannel reactor through the reaction gas main pipe, the volumetric flow rate of BF 3 is 78 L/hour, the volumetric flow rate of 1-decene is 10 L/hour, and the volumetric flow rate of n-butanol is 0.1 L/hour. The polymerization reaction is carried out in a microchannel reactor, the reaction temperature is 20°C, and the pressure is 4 MPa. The resulting intermediate stream enters the high pressure separator. The intermediate stream undergoes a first gas-liquid separation in a high pressure separator. The separation temperature is 20°C, and the separation pressure is 4 MPa. The separated liquid phase enters the low pressure separator for the second gas-liquid separation, the separation temperature is 20°C, and the separation pressure is -0.01 MPa. The liquid phase separated by the low-pressure separator enters the sedimentation device of the
Таблица 5Table 5
Пример 4Example 4
Полимеризацию олефинового исходного материала проводят с использованием установки для получения полиолефинов, показанной на ФИГ. 3.Polymerization of the olefin feedstock is carried out using the polyolefin production plant shown in FIG. 3.
В устройстве, используемом в данном примере, узел 1 смешения представляет собой смеситель, микроканальный реакционный узел 2 представляет собой обычный микроканальный реактор, заполненный смесительными пластинами (не является предпочтительным микроканальным реактором по изобретению), узел 3 разделения высокого давления представляет собой сепаратор высокого давления, узел 4 разделения низкого давления представляет собой сепаратор низкого давления, узел 5 циркуляции газа представляет собой компрессор, узел 6 последующей обработки представляет собой устройство центрифугирования, узел 7 регулирования давления представляет собой обратный клапан, узел 8 очистки газа представляет собой сушилку; сушилка имеет эффективный объем 10 л, с распределителем газа в нижней части и силикагелевым наполнителем, размещенным в верхнем слое; смеситель, микроканальный реактор, сепаратор высокого давления, сепаратор низкого давления и компрессор идентичны этим устройствам примера 1.In the apparatus used in this example, the mixing
Устройство центрифугирования фактически обеспечивает разделение поступающего в него потока на легкую жидкую фазу и тяжелую жидкую фазу, и тяжелую жидкую фазу (содержащую комплекс вспомогательного сырья и BF3 и непрореагировавший олефиновый исходный материал) возвращают в узел 1 смешения для продолжения участия в непрерывной реакции.The centrifugation device actually ensures that the incoming stream is separated into a light liquid phase and a heavy liquid phase, and the heavy liquid phase (containing the auxiliary raw material complex and BF 3 and unreacted olefin feed material) is returned to the
Устройство центрифугирования представляет собой высокоскоростной трубчатый сепаратор, скорость вращения вращательного барабана равна 10-30000 об/мин, степень разделения составляет не менее 15000G; температура при разделении центрифугированием составляет 10-60°C, а время пребывания при центрифугировании составляет 10-1000 сек.The centrifugation device is a high-speed tubular separator, the rotation speed of the rotary drum is 10-30000 rpm, the separation degree is no less than 15000G; the temperature during separation by centrifugation is 10-60°C, and the residence time during centrifugation is 10-1000 sec.
Смешанный поток, полученный путем смешения 1-децена и н-бутанола в смесителе, и BF3-газ каждый независимо пропускают в микроканальный реактор; BF3 поступает в микроканальный реактор через магистральную трубу реакционного газа, объемная скорость потока BF3 составляет 78 л/час, объемная скорость потока 1-децена составляет 10 л/час, и объемная скорость потока н-бутанола составляет 0,1 л/час. Реакцию полимеризации проводят в микроканальном реакторе, реакционная температура равна 20°C, и давление равно 4 МПа. Образованный промежуточный поток поступает в сепаратор высокого давления. Промежуточный поток подвергается первому газожидкостному разделению в сепараторе высокого давления. Температура при разделении равна 20°C, и давление при разделении равно 4 МПа. Отделенная жидкая фаза поступает в сепаратор низкого давления для второго газожидкостного разделения, температура при разделении равна 20°C, и давление при разделении составляет -0,01 МПа. Жидкая фаза, отделенная сепаратором низкого давления, поступает в устройство центрифугирования узла последующей обработки 6. В устройстве центрифугирования отделенная легкая жидкая фаза представляет собой сырой полиолефиновый продукт, который промывают водой и получают готовый полиолефиновый продукт; отделенная тяжелая жидкая фаза содержит комплекс вспомогательного сырья и BF3 и непрореагировавший олефиновый исходный материал, и ее возвращают в узел 1 смешения для продолжения участия в непрерывной реакции. Газовые фазы (BF3-газ), отделенные из сепаратора высокого давления и сепаратора низкого давления, сушат с помощью сушилки, сжимают компрессором и рециркулируют для повторного использования. Давление газа на выходе из компрессора составляет 4 МПа. После стабильной работы системы из сепаратора низкого давления отбирают небольшое количество образца полиолефинового продукта, промывают водой и проводят измерения с помощью газовой хроматографии для определения содержания каждого компонента в продукте. Извлечение комплексного катализатора составляет 80%. Общее извлечение BF3-газа составляет 80,4%. Результаты испытаний представлены в таблице 6.The mixed stream obtained by mixing 1-decene and n-butanol in a mixer and BF 3 gas are each independently passed into a microchannel reactor; BF 3 enters the microchannel reactor through the reaction gas main pipe, the flow rate of BF 3 is 78 L/hour, the flow rate of 1-decene is 10 L/hour, and the space flow rate of n-butanol is 0.1 L/hour. The polymerization reaction is carried out in a microchannel reactor, the reaction temperature is 20°C, and the pressure is 4 MPa. The resulting intermediate stream enters the high pressure separator. The intermediate stream undergoes a first gas-liquid separation in a high pressure separator. The separation temperature is 20°C, and the separation pressure is 4 MPa. The separated liquid phase enters the low pressure separator for the second gas-liquid separation, the separation temperature is 20°C, and the separation pressure is -0.01 MPa. The liquid phase separated by the low pressure separator enters the centrifugation device of the
Таблица 6Table 6
Сравнительный пример 3Comparative example 3
Полимеризацию олефинового исходного материала проводят с использованием только смесителей, микроканального реактора и устройства центрифугирования, которые идентичным используемым в установке для получения полиальфаолефинов в примере 4.Polymerization of the olefin feedstock is carried out using only mixers, a microchannel reactor and a centrifugation device that are identical to those used in the polyalphaolefin production plant in Example 4.
Смешанный поток, полученный путем смешения в смесителе 1-децена и н-бутанола, BF3-газ, пропускают в микроканальный реактор; BF3 поступает в микроканальный реактор через магистральную трубу реакционного газа, объемная скорость потока BF3 составляет 78 л/час, объемная скорость потока 1-децена составляет 10 л/час, и объемная скорость потока н-бутанола равна 0,1 л/час. Реакцию полимеризации проводят в микроканальном реакторе, реакционная температура равна 20°C, и давление равно 4 МПа. Промежуточный продукт из микроканального реактора поступает непосредственно в устройство центрифугирования, BF3-газ не извлекают. В устройстве центрифугирования отделенная легкая жидкая фаза представляет собой сырой полиолефиновый продукт, который промывают водой и получают готовый полиолефиновый продукт; отделенная тяжелая жидкая фаза содержит комплекс вспомогательного сырья и BF3 и непрореагировавший олефиновый исходный материал, и возвращается в узел 1 смешения для продолжения участия в непрерывной реакции. Извлечение комплексного катализатора составляет 80%. Общее извлечение BF3-газа составляет 26,4%. Отбирают небольшое количество образца полиолефинового продукта и проводят измерения с помощью газовой хроматографии для определения содержания каждого компонента в продукте. Результаты испытаний представлены в таблице 7.The mixed stream obtained by mixing 1-decene and n-butanol, BF 3 gas, in a mixer is passed into a microchannel reactor; BF 3 enters the microchannel reactor through the reaction gas main pipe, the volumetric flow rate of BF 3 is 78 L/hour, the volumetric flow rate of 1-decene is 10 L/hour, and the volumetric flow rate of n-butanol is 0.1 L/hour. The polymerization reaction is carried out in a microchannel reactor, the reaction temperature is 20°C, and the pressure is 4 MPa. The intermediate product from the microchannel reactor enters directly into the centrifugation device; BF 3 gas is not extracted. In the centrifugation device, the separated light liquid phase is a crude polyolefin product, which is washed with water to obtain a finished polyolefin product; the separated heavy liquid phase contains a complex of auxiliary raw materials and BF 3 and unreacted olefin starting material, and is returned to the
Таблица 7Table 7
Пример 5Example 5
Полимеризацию олефинового исходного материала проводят с использованием установки для получения полиолефинов, показанной на ФИГ. 2.Polymerization of the olefin feedstock is carried out using the polyolefin production plant shown in FIG. 2.
В установке узел 1 смешения представляет собой смеситель, микроканальный реакционный узел 2 представляет собой предпочтительный микроканальный реактор (предпочтительный микроканальный реактор по настоящему изобретению), показанный на ФИГ. 4, узел 3 разделения высокого давления представляет собой сепаратор высокого давления, узел 4 разделения низкого давления представляет собой сепаратор низкого давления, узел 5 циркуляции газа представляет собой компрессор, узел 6 последующей обработки представляет собой устройство водной промывки, узел 7 регулирования давления представляет собой обратный клапан, и узел 8 очистки газа представляет собой сушилку; смеситель, сепаратор высокого давления, сепаратор низкого давления и компрессор идентичны этим устройствам примера 1.In the plant, the mixing
В установке микроканальный реактор содержит 5 параллельных реакционных каналов 010, каждый реакционный канал 010 имеет прямоугольное поперечное сечение с площадью поперечного сечения 20 мм2, реакционный канал 010 имеет длину 2000 мм. Второй смесительный элемент 011 в реакционном канале 010 имеет треугольные зубчатые элементы 0005, промежуток между соседними зубчатыми элементами 0005 равен 5 мм. В реакционном канале 010 в общей сложности расположены четыре слоя наложенных друг на друга смесительных элементов 011, как показано на ФИГ. 7. В установке сепаратор высокого давления имеет объем 1 л и диаметр 10 см; сепаратор низкого давления имеет объем 15 л и диаметр 50 см; компрессор имеет давление всасывания от -0,1 до 0,03 МПа, давление на выходе 10 МПа, и объемная скорость потока составляет 3 м3/час; обратный клапан имеет давление 6 МПа; сушилка имеет эффективный объем 10 л, с распределителем газа в нижней части и силикагелевым наполнителем, размещенным в верхнем слое.In the installation, the microchannel reactor contains 5
В микроканальный реактор пропускают смешанный поток, полученный путем смешения в смесителе 1-децена и н-бутанола, через подающую трубу 002 и BF3-газ через трубу 017 для распределения жидкости; объемная скорость потока BF3 составляет 78 л/час, объемная скорость потока децена составляет 10 л/час, и объемная скорость потока н-бутанола составляет 0,1 л/час. Реакцию полимеризации проводят в микроканальном реакторе, реакционная температура равна 20°C, и давление равно 4 МПа. BF3-Газ, отделенный из сепаратора высокого давления и сепаратора низкого давления, сушат с помощью сушилки, сжимают компрессором и рециркулируют для повторного использования. Давление газа на выходе из компрессора составляет 4 МПа. Извлечение BF3-газа составляет 54%. После стабильной работы системы из сепаратора низкого давления отбирают небольшое количество образца полиолефинового продукта, промывают водой и проводят измерения с помощью газовой хроматографии для определения содержания каждого компонента в продукте. Результаты испытаний представлены в таблице 8.A mixed stream obtained by mixing 1-decene and n-butanol in a mixer is passed into the microchannel reactor through a
Таблица 8Table 8
Сравнительный пример 4Comparative example 4
Полимеризацию олефинового исходного материала проводят с использованием установки для получения полиолефинов, показанной на ФИГ. 2.Polymerization of the olefin feedstock is carried out using the polyolefin production plant shown in FIG. 2.
В установке узел 1 смешения представляет собой смеситель, микроканальный реакционный узел 2 представляет собой предпочтительный микроканальный реактор (предпочтительный микроканальный реактор по настоящему изобретению), показанный на ФИГ. 4, но реактор не снабжен смесительным каналом 014 и распределителем 016 жидкости, узел 3 разделения высокого давления представляет собой сепаратор высокого давления, узел 4 разделения низкого давления представляет собой сепаратор низкого давления, узел 5 циркуляции газа представляет собой компрессор, узел 6 последующей обработки представляет собой устройство водной промывки, узел 7 регулирования давления представляет собой обратный клапан, узел 8 очистки газа представляет собой сушилку; смеситель, сепаратор высокого давления, сепаратор низкого давления и компрессор идентичны этим устройствам примера 1.In the plant, the mixing
В установке микроканальный реактор содержит 5 параллельных реакционных каналов 010, каждый реакционный канал 010 имеет прямоугольное поперечное сечение с площадью поперечного сечения 20 мм2, реакционный канал 010 имеет длину 2000 мм. Второй смесительный элемент 011 в реакционном канале 010 имеет треугольные зубчатые элементы 0005, промежуток между соседними зубчатыми элементами 0005 равен 5 мм. В реакционном канале 010 в общей сложности расположены четыре слоя наложенных друг на друга смесительных элементов 011, как показано на ФИГ. 7.In the installation, the microchannel reactor contains 5
В установке сепаратор высокого давления имеет объем 1 л и диаметр 10 см; сепаратор низкого давления имеет объем 15 л и диаметр 50 см; компрессор имеет давление всасывания от -0,1 до 0,03 МПа, давление на выходе 10 МПа, и объемная скорость потока составляет 3 м3/час; обратный клапан имеет давление 6 МПа; сушилка имеет эффективный объем 10 л, с распределителем газа в нижней части и силикагелевым наполнителем, размещенным в верхнем слое.In the installation, the high-pressure separator has a volume of 1 l and a diameter of 10 cm; the low pressure separator has a volume of 15 l and a diameter of 50 cm; the compressor has a suction pressure of -0.1 to 0.03 MPa, an outlet pressure of 10 MPa, and a volumetric flow rate of 3 m 3 /hour; the check valve has a pressure of 6 MPa; The dryer has an effective volume of 10 liters, with a gas distributor in the lower part and silica gel filler placed in the upper layer.
В микроканальный реактор пропускают смешанный поток, полученный путем смешения в смесителе 1-децена и н-бутанола, через подающую трубу 002 и BF3-газ через трубу 017 для распределения жидкости; объемная скорость потока BF3 составляет 78 л/час, объемная скорость потока децена составляет 10 л/час, и объемная скорость потока н-бутанола составляет 0,1 л/час. Реакцию полимеризации проводят в микроканальном реакторе, реакционная температура равна 20°C, и давление равно 4 МПа. BF3-Газ, отделенный из сепаратора высокого давления и сепаратора низкого давления, сушат с помощью сушилки, сжимают компрессором и рециркулируют для повторного использования. Давление газа на выходе из компрессора составляет 4 МПа. Извлечение BF3-газа составляет 58%. После стабильной работы системы из сепаратора низкого давления отбирают небольшое количество образца полиолефинового продукта, промывают водой и проводят измерения с помощью газовой хроматографии для определения содержания каждого компонента в продукте. Результаты испытаний представлены в таблице 9.A mixed stream obtained by mixing 1-decene and n-butanol in a mixer is passed into the microchannel reactor through a
Таблица 9Table 9
Пример 6Example 6
Полимеризацию олефинового исходного материала проводят с использованием установки для получения полиолефинов, показанной на ФИГ. 2.Polymerization of the olefin feedstock is carried out using the polyolefin production plant shown in FIG. 2.
В установке узел 1 смешения представляет собой смеситель, микроканальный реакционный узел 2 представляет собой предпочтительный микроканальный реактор (предпочтительный микроканальный реактор по настоящему изобретению), показанный на ФИГ. 4, узел 3 разделения высокого давления представляет собой сепаратор высокого давления, узел 4 разделения низкого давления представляет собой сепаратор низкого давления, узел 5 циркуляции газа представляет собой компрессор, узел 6 последующей обработки представляет собой устройство водной промывки, узел 7 регулирования давления представляет собой обратный клапан, узел 8 очистки газа представляет собой сушилку; смеситель, сепаратор высокого давления, сепаратор низкого давления и компрессор идентичны этим устройствам примера 1.In the plant, the mixing
В установке микроканальный реактор содержит 5 параллельных реакционных каналов 010, каждый реакционный канал 010 имеет прямоугольное поперечное сечение с площадью поперечного сечения 20 мм2, реакционный канал 010 имеет длину 2000 мм. Второй смесительный элемент 011 в реакционном канале 010 имеет треугольные зубчатые элементы 0005, промежуток между соседними зубчатыми элементами 0005 равен 5 мм. В реакционном канале 010 в общей сложности расположены четыре слоя наложенных друг на друга смесительных элементов 011, как показано на ФИГ. 7. Реактор содержит один смесительный канал 014, который имеет площадь поперечного сечения 10 см2 и длину 800 мм. Распределитель 016 жидкости представляет собой спеченное изделие из металлического порошка с микропорами, имеющее средний размер пор 5 мкм, площадь поперечного сечения 8,5 см2 и длину 150 мм. В смесительном канале 014 предусмотрены три первых смесительных элемента 015.In the installation, the microchannel reactor contains 5
В установке сепаратор высокого давления имеет объем 1 л и диаметр 10 см; сепаратор низкого давления имеет объем 15 л и диаметр 50 см; компрессор имеет давление всасывания от -0,1 до 0,03 МПа, давление на выходе 10 МПа, и объемная скорость потока составляет 3 м3/час; обратный клапан имеет давление 6 МПа; сушилка имеет эффективный объем 10 л, с распределителем газа в нижней части и силикагелевым наполнителем, размещенным в верхнем слое.In the installation, the high-pressure separator has a volume of 1 l and a diameter of 10 cm; the low pressure separator has a volume of 15 l and a diameter of 50 cm; the compressor has a suction pressure of -0.1 to 0.03 MPa, an outlet pressure of 10 MPa, and a volumetric flow rate of 3 m 3 /hour; the check valve has a pressure of 6 MPa; The dryer has an effective volume of 10 liters, with a gas distributor in the lower part and silica gel filler placed in the upper layer.
В микроканальный реактор пропускают смешанный поток, полученный путем смешения в смесителе 1-децена и н-бутанола, через подающую трубу 002 и BF3-газ через трубу 017 для распределения жидкости; объемная скорость потока BF3 составляет 78 л/час, объемная скорость потока децена составляет 10 л/час, и объемная скорость потока н-бутанола составляет 0,1 л/час. Реакцию полимеризации проводят в микроканальном реакторе, реакционная температура равна 20°C, и давление равно 4 МПа. BF3-Газ, отделенный из сепаратора высокого давления и сепаратора низкого давления, сушат с помощью сушилки, сжимают компрессором и рециркулируют для повторного использования. Давление газа на выходе из компрессора составляет 4 МПа. Извлечение BF3-газа составляет 55%. После стабильной работы системы из сепаратора низкого давления отбирают небольшое количество образца полиолефинового продукта, промывают водой и проводят измерения с помощью газовой хроматографии для определения содержания каждого компонента в продукте. Результаты испытаний представлены в таблице 10.A mixed stream obtained by mixing 1-decene and n-butanol in a mixer is passed into the microchannel reactor through a
Таблица 10Table 10
Пример 7Example 7
Полимеризацию олефинового исходного материала проводят с использованием установки для получения полиолефинов, показанной на ФИГ. 2.Polymerization of the olefin feedstock is carried out using the polyolefin production plant shown in FIG. 2.
В установке узел 1 смешения представляет собой смеситель, микроканальный реакционный узел 2 представляет собой предпочтительный микроканальный реактор (предпочтительный микроканальный реактор по настоящему изобретению), показанный на ФИГ. 4, узел 3 разделения высокого давления представляет собой сепаратор высокого давления, узел 4 разделения низкого давления представляет собой сепаратор низкого давления, узел 5 циркуляции газа представляет собой компрессор, узел 6 последующей обработки представляет собой устройство водной промывки, узел 7 регулирования давления представляет собой обратный клапан, узел 8 очистки газа представляет собой сушилку; смеситель, сепаратор высокого давления, сепаратор низкого давления и компрессор идентичны этим устройствам примера 1.In the apparatus, the mixing
В установке микроканальный реактор содержит 5 параллельных реакционных каналов 010, каждый реакционный канал 010 имеет прямоугольное поперечное сечение с площадью поперечного сечения 20 мм2, реакционный канал 010 имеет длину 2000 мм. Второй смесительный элемент 011 в реакционном канале 010 имеет треугольные зубчатые элементы 0005, промежуток между соседними зубчатыми элементами 0005 равен 5 мм. В реакционном канале 010 в общей сложности расположены четыре слоя наложенных друг на друга смесительных элементов 011, как показано на ФИГ. 7. Реактор содержит два смесительных канала 014, каждый из которых имеет площадь поперечного сечения 10 см2 и длину 800 мм. В каждом смесительном канале 014 предусмотрено три первых смесительных элемента 015. Распределитель 016 жидкости 016 изготовлен из микро/мезопористого трубчатого материала, а полые микроканалы, составляющие сетчатый каркас микро/мезопористого трубчатого материала, имеют площадь поперечного сечения 8,5 см2, средний диаметр пор 2 мкм и длину 150 мм.In the installation, the microchannel reactor contains 5
В установке сепаратор высокого давления имеет объем 1 л и диаметр 10 см; сепаратор низкого давления имеет объем 15 л и диаметр 50 см; компрессор имеет давление всасывания от 0,1 до 0,03 МПа, давление на выходе 10 МПа, и объемная скорость потока составляет 3 м3/час; обратный клапан имеет давление 6 МПа; сушилка имеет эффективный объем 10 л, с распределителем газа в нижней части и силикагелевым наполнителем, размещенным в верхнем слое.In the installation, the high-pressure separator has a volume of 1 l and a diameter of 10 cm; the low pressure separator has a volume of 15 l and a diameter of 50 cm; the compressor has a suction pressure of 0.1 to 0.03 MPa, an outlet pressure of 10 MPa, and a volumetric flow rate of 3 m 3 /hour; the check valve has a pressure of 6 MPa; The dryer has an effective volume of 10 liters, with a gas distributor in the lower part and silica gel filler placed in the upper layer.
В микроканальный реактор пропускают смешанный поток, полученный путем смешения в смесителе 1-децена и н-бутанола, через подающую трубу 002 и BF3-газ через трубу 017 для распределения жидкости; объемная скорость потока BF3 составляет 78 л/час, объемная скорость потока децена составляет 10 л/час, и объемная скорость потока н-бутанола составляет 0,1 л/час. Реакцию полимеризации проводят в микроканальном реакторе, реакционная температура равна 20°C, и давление равно 4 МПа. BF3-Газ, отделенный из сепаратора высокого давления и сепаратора низкого давления, сушат с помощью сушилки, сжимают компрессором и рециркулируют для повторного использования. Давление газа на выходе из компрессора составляет 4 МПа. Извлечение BF3-газа составляет 54%. После стабильной работы системы из сепаратора низкого давления отбирают небольшое количество образца полиолефинового продукта, промывают водой и проводят измерения с помощью газовой хроматографии для определения содержания каждого компонента в продукте. Результаты испытаний представлены в таблице 11.A mixed stream obtained by mixing 1-decene and n-butanol in a mixer is passed into the microchannel reactor through a
Таблица 11Table 11
Сравнительный пример 5Comparative Example 5
Используют такую же установку, как в примере 2, за исключением того в микроканальный реактор не загружают никакой смесительной пластины.The same setup was used as in Example 2, except that no mixing plate was loaded into the microchannel reactor.
Смешанный поток, полученный путем смешения в смесителе 1-децена и н-бутанола, и BF3-газ каждый независимо пропускают в микроканальный реактор; BF3 поступает в микроканальный реактор через магистральную трубу реакционного газа, объемная скорость потока BF3 составляет 78 л/час, объемная скорость потока 1-децена составляет 10 л/час, и объемная скорость потока н-бутанола составляет 0,1 л/час. Реакцию полимеризации проводят в микроканальном реакторе, реакционная температура равна 20°C, и давление равно 4 МПа. Образованный промежуточный поток поступает в сепаратор высокого давления. Промежуточный поток подвергается первому газожидкостному разделению в сепараторе высокого давления. Температура при разделении равна 20°C, и давление при разделении равно 4 МПа. Отделенная жидкая фаза поступает в сепаратор низкого давления для второго газожидкостного разделения, температура при разделении равна 20°C, и давление при разделении составляет -0,01 МПа. Жидкую фазу, отделенную сепаратором низкого давления, промывают водой с помощью устройства водной промывки узла последующей обработки 6, получают конечный полиолефиновый продукт. Газовые фазы (BF3-газы), отделенные из сепаратора высокого давления и сепаратора низкого давления, сушат с помощью сушилки и рециркулируют с помощью компрессора. Давление газа на выходе из компрессора составляет 4 МПа. После стабильной работы системы из сепаратора низкого давления отбирают небольшое количество образца полиолефинового продукта, промывают водой и проводят измерения с помощью газовой хроматографии для определения содержания каждого компонента в продукте. Извлечение BF3-газа составляет 53%. Результаты испытаний представлены в таблице 12.The mixed stream obtained by mixing 1-decene and n-butanol and BF 3 gas are each independently passed into a microchannel reactor; BF 3 enters the microchannel reactor through the reaction gas main pipe, the flow rate of BF 3 is 78 L/hour, the flow rate of 1-decene is 10 L/hour, and the space flow rate of n-butanol is 0.1 L/hour. The polymerization reaction is carried out in a microchannel reactor, the reaction temperature is 20°C, and the pressure is 4 MPa. The resulting intermediate stream enters the high pressure separator. The intermediate stream undergoes a first gas-liquid separation in a high pressure separator. The separation temperature is 20°C, and the separation pressure is 4 MPa. The separated liquid phase enters the low pressure separator for the second gas-liquid separation, the separation temperature is 20°C, and the separation pressure is -0.01 MPa. The liquid phase separated by the low-pressure separator is washed with water using the water-washing device of the
Таблица 12Table 12
Полиолефиновые продукты примеров 1-7 и сравнительных примеров 1-5 перегоняют и фракционируют, получают полиальфа-олефиновые синтетические масла свыше 280°C и определяют кинематическую вязкость при 100°C и индекс вязкости. Результаты представлены в таблице 13.The polyolefin products of Examples 1-7 and Comparative Examples 1-5 were distilled and fractionated to produce polyalpha-olefin synthetic oils above 280°C and the 100°C kinematic viscosity and viscosity index were determined. The results are presented in Table 13.
Таблица 13Table 13
Как видно из приведенных выше примеров, установка для получения полиальфаолефинов по настоящему изобретению позволяет извлекать BF3 и комплексы BF3 с высокой степенью извлечения, что в результате исключает загрязнение окружающей среды и также снижает затраты на проведение реакции.As can be seen from the above examples, the polyalphaolefin production plant of the present invention can recover BF 3 and BF 3 complexes with a high degree of recovery, thereby eliminating environmental pollution and also reducing reaction costs.
Кроме того, как можно увидеть из приведенной выше таблицы, за счет использования предпочтительного микроканального реактора по настоящему изобретению полиолефиновое синтетическое масло может быть получено с высокой конверсией. Это связано с тем, что реакционный канал 010 и смесительный канал 014 оба представляют собой трубчатые структуры, расположенные в одном направлении, так что смешанная жидкость может формировать устойчивый поршневой поток вдоль первого направления, улучшая постоянство времени пребывания смешанной жидкости и исключая или уменьшая образование нежелательных продуктов. Кроме того, реакционный канал 010 снабжен вторым смесительным элементом 011, а смесительный канал 014 снабжен распределителем 016 жидкости и первым смесительным элементом 015, что может дополнительно улучшать степень турбулентности смешанной жидкости, повышать однородность смешения, а также исключать или уменьшать производство нежелательных продуктов и повышать конверсию в целевой продукт. Более того, конечные полиальфаолефиновые синтетические масла имеют низкую кинематическую вязкость и высокий индекс вязкости.Moreover, as can be seen from the above table, by using the preferred microchannel reactor of the present invention, polyolefin synthetic oil can be produced with high conversion. This is because the
Предпочтительные варианты настоящего изобретения подробно описаны выше со ссылкой на прилагаемые чертежи, однако настоящее изобретение этим не ограничено. В рамках технической концепции изобретения в технические решения изобретения любым подходящим способом могут быть внесены разные простые модификации, включая комбинации разных конкретных технических характеристик. Чтобы избежать ненужного повторения, разные возможные комбинации здесь подробно не описаны. Однако эти простые модификации и комбинации также следует рассматривать как раскрытое содержание изобретения, и все они относятся к сфере охраны настоящего изобретения.Preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto. Within the technical concept of the invention, various simple modifications can be made to the technical solutions of the invention in any suitable manner, including combinations of various specific technical characteristics. To avoid unnecessary repetition, the different possible combinations are not described in detail here. However, these simple modifications and combinations should also be considered as the disclosed content of the invention, and all of them fall within the scope of protection of the present invention.
Claims (58)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010309605.4 | 2020-04-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2808167C1 true RU2808167C1 (en) | 2023-11-24 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2494113C2 (en) * | 2008-05-06 | 2013-09-27 | Кемтура Корпорейшн | Method of producing poly-alpha-olefins |
| CN107586248A (en) * | 2016-07-08 | 2018-01-16 | 上海纳克润滑技术有限公司 | A kind of method that alhpa olefin oligomerisation should be carried out based on microchannel plate |
| RU2666736C1 (en) * | 2018-05-30 | 2018-09-12 | Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") | Method for producing synthetic high viscosity polyalphaolefin base oils |
| CN109593591A (en) * | 2017-09-30 | 2019-04-09 | 中国石油化工股份有限公司 | Low viscosity poly alpha olefin lube base oil and preparation method thereof and system |
| CN111013511A (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-17 | 中国石油化工股份有限公司 | Microreactor, system and method for producing low-carbon olefin from petroleum hydrocarbon |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2494113C2 (en) * | 2008-05-06 | 2013-09-27 | Кемтура Корпорейшн | Method of producing poly-alpha-olefins |
| CN107586248A (en) * | 2016-07-08 | 2018-01-16 | 上海纳克润滑技术有限公司 | A kind of method that alhpa olefin oligomerisation should be carried out based on microchannel plate |
| CN109593591A (en) * | 2017-09-30 | 2019-04-09 | 中国石油化工股份有限公司 | Low viscosity poly alpha olefin lube base oil and preparation method thereof and system |
| RU2666736C1 (en) * | 2018-05-30 | 2018-09-12 | Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") | Method for producing synthetic high viscosity polyalphaolefin base oils |
| CN111013511A (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-17 | 中国石油化工股份有限公司 | Microreactor, system and method for producing low-carbon olefin from petroleum hydrocarbon |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP4140576B1 (en) | Device and method for preparing polyalphaolefin | |
| EP4140575A1 (en) | Apparatus and method for preparing poly-alpha-olefin | |
| CN107261997B (en) | Microreactors, systems and liquid acid alkylation methods for liquid-liquid multiple phase applications | |
| CN1603290A (en) | Process for the preparation of tert.-butanol | |
| CN107519828B (en) | Using the alkylation and device of micro passage reaction | |
| CN102652168A (en) | Solid catalyst hydrocarbon conversion process using stacked moving bed reactors | |
| US20050006281A1 (en) | System and process for pyrolysis gasoline hydrotreatment | |
| KR101240836B1 (en) | Reaction device having a number of moving bed zones with supplementing in each regenerated or fresh catalyst zone | |
| AU635757B2 (en) | Moulded parts made of macro-porous ion exchanging resins as well as use of the moulded parts | |
| WO2017045489A1 (en) | Method and apparatus for alkylation of isoparaffin with olefin | |
| CN107983270A (en) | A kind of moving-burden bed reactor, solid acid alkylating reaction system and solid acid alkylating reaction method | |
| RU2808167C1 (en) | Installation and method for obtaining polyalphaolefins | |
| CN106076237B (en) | Tubulation couples microchannel alkylation reactor and its application with fixed bed | |
| CN105233784B (en) | Alkylation reactor and alkylation method | |
| CN112569873B (en) | Solid acid alkylation reaction and regeneration device and solid acid alkylation reaction and regeneration method | |
| CN104587926B (en) | A kind of microfilament contact reactor and a kind of alkylation reaction method | |
| RU2809822C1 (en) | Installation and method for obtaining polyalphaolefins | |
| CN111203156B (en) | Fluidized bed reactor and reaction system | |
| CN218012654U (en) | Microchannel reactor | |
| CN1879956A (en) | Method and device for solid alkylation reaction | |
| US11912643B2 (en) | Liquid-solid axial moving bed reaction and regeneration device, and solid acid alkylation method | |
| CN105541539A (en) | Method for deolefination non-hydrofining of xylene fraction in reformate | |
| CN1147453C (en) | Catalytic process for preparing ethylbenzene from dry gas | |
| CN101397510A (en) | A kind of inferior gasoline upgrading method | |
| CN115231984B (en) | Process and device for producing alkylbenzene by high-efficiency catalysis and rapid separation of hydrogen fluoride |