Способ дезактивации металлоорганического катализатора и реакторная система для его осуществления

Способ дезактивации металлоорганического катализатора и реакторная система для его осуществления

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу дезактивации металлоорганического катализатора, применяемого в каталитическом процессе, и к реакторной системе для его осуществления.

Металлорганические катализаторы широко применяются в процессах гомогенного и гетерогенного катализа, таких как олигомеризация этилена для получения линейных α-олефинов.

Например, DE 4338414 C1 раскрывает способ получения линейных α-олефинов путем олигомеризации этилена в присутствии органического растворителя и гомогенного катализатора. Этот процесс проводят в пустом трубчатом реакторе с получением исходящего потока, включающего растворитель, катализатор, растворенный этилен и линейные α-олефины. Поскольку далее следует избегать активности катализатора в частях оборудования, расположенных после реактора, катализатор надо дезактивировать за очень короткое время. Такую дезактивацию можно получить согласно ранее известным в данной области техники способам путем добавления воды, спирта или жирной кислоты.

Дополнительно, DE 19807226 A1 раскрывает процесс дезактивации катализатора, где активный катализатор смешивают с раствором гидроокиси металла в протонном растворителе для гашения катализатора.

Способы дезактивации металлоорганических катализаторов, известные в данной области техники, обладают теми недостатками, что они требуют дорогостоящих материалов для конструкций, особенно при применении едкого вещества и воды, а также производят значительные количества неорганических отходов.

Одной из целей настоящего изобретения является предоставление способа дезактивации металлоорганического катализатора, применяемого в гомогенном каталитическом процессе, где способ преодолевает недостатки, ранее известные в данной области техники, конкретно предоставление способа, свободного от дорогостоящих систем экстракции и соединений для дезактивации вместе со значительным количеством отходов.

Далее, целью настоящего изобретения является предоставление реакторной системы для проведения способа согласно изобретению.

Эта цель достигается тем, что исходящий из работающего реактора поток, содержащий катализатор, подвергают действию температуры, составляющей, по меньшей мере, 160°С, в нагревательном устройстве.

Неожиданно обнаружилось, что металлоорганический катализатор, применяемый в процессе гомогенного катализа, можно необратимо дезактивировать термической обработкой катализатора при температуре, по меньшей мере, 160°С. Предпочтительно, катализатор нагревают до такой температуры быстро.

При применении способа согласно настоящему изобретению, дорогостоящие системы экстракции, такие как едкое вещество/вода, полностью устранены. Далее, получаемые отходы сведены к минимуму и компоненты катализатора могут быть извлечены.

Конечно, способ согласно изобретению применим ко всем реакциям с гомогенным катализом, например олигомеризации этилена, оксосинтезу и жидкофазной полимеризации, однако его применение при олигомеризации этилена предпочтительно.

Предпочтительно, катализатор включает циркониевую соль органической кислоты и хотя бы одно алюминий-органическое соединение.

Более предпочтительно, соль циркония имеет формулу ZrCl_4-mX_m, где X=OCOR или OSO₃R′, где R и R′ независимо являются алкилом, алкеном или фенилом и где 0<m<4.

В одном осуществлении хотя бы одно соединение алюминия является Al(C₂H₅)₃, Al₂Cl₃(С₂Н₅)₃ или AlCl(С₂Н₅)₂.

Наиболее предпочтительно, нагревательное устройство является пленочным испарителем или теплообменником и испарительным барабаном.

Далее, исходящий поток может включать растворитель, катализатор, растворенный этилен и линейные α-олефины.

В этом отношении растворитель можно выбирать из толуола, бензола и гептана, при этом толуол является предпочтительным.

Далее, предпочтительно, чтобы дезактивированный катализатор удаляли из исходящего потока.

Более предпочтительно, чтобы время пребывания содержащего катализатор исходящего потока в нагревательном устройстве было от приблизительно 1 миллисекунды до приблизительно 1 минуты.

Дополнительно, цель достигается с помощью реакторной системы для каталитического процесса, включающей реактор и нагревательное устройство, присоединенное к нему, для нагревания содержащего катализатор исходящего из реактора потока до температуры, по меньшей мере, 160°С.

Наконец, предпочтительно, чтобы нагревательное устройство было пленочным испарителем или теплообменником, или испарительным барабаном.

Дополнительные признаки и преимущества способа по изобретению станут очевидными из последующего детального описания примеров осуществления способа согласно изобретению в процессе олигомеризации этилена.

В процессе олигомеризации этилена с получением линейных α-олефинов этилен олигомеризуют в реакторе в присутствии растворителя и гомогенного металлоорганического катализатора. Из реактора для олигомеризации отбирают, предпочтительно, через первую линию смесь этилена и легких α-олефинов вместе с некоторым количеством толуола, который применяют в качестве растворителя. По второй линии отбирают жидкую смесь толуола, катализатора, растворенного этилена и линейных α-олефинов. Чтобы избежать проявления дальнейшей активности катализатора в частях оборудования, расположенных после реактора для олигомеризации, важно как можно скорее дезактивировать катализатор. Согласно способу по изобретению, это достигается путем нагревания содержащего катализатор исходящего из реактора олигомеризации потока до температуры, по меньшей мере, 160°С в нагревательном устройстве. Предпочтительно, такое нагревательное устройство является пленочным испарителем или теплообменником, или испарительным барабаном, которые способны быстро нагреть исходящий поток до требуемой температуры. При такой температуре активные компоненты катализатора, содержащиеся в исходящем потоке, необратимо разрушаются.

Таким образом, реакторная система включает реактор и присоединенное к нему нагревательное устройство, так чтобы содержащий катализатор исходящий из реактора поток можно было переместить в нагревательное устройство для нагревания исходящего потока до температуры, по меньшей мере, 160°С. Наиболее предпочтительно, время пребывания исходящего потока в нагревательном устройстве составляет от приблизительно 1 миллисекунды до приблизительно 1 минуты.

Обнаружено, что линейные α-олефины, также присутствующие в исходящем потоке, стабильны в интервале температур от 60 до приблизительно 300°С, так что обработка исходящего потока при температуре, по меньшей мере, 160°С не является вредной для получаемых линейных α-олефинов.

После термической обработки в нагревательном устройстве исходящий поток, содержащий теперь компоненты дезактивированного катализатора, можно дополнительно обработать в соответствии со способами, известными в данной области техники, например компоненты катализатора можно выделить из исходящего потока, а линейные α-олефины можно фракционировать.

Признаки, раскрытые в вышеприведенном описании или в формуле изобретения, могут по отдельности или в любой их комбинации быть материалом для осуществления изобретения в его разных формах.

1. Способ дезактивации металлоорганического катализатора, используемого в процессе гомогенной каталитической олигомеризации этилена, отличающийся тем, что содержащий катализатор поток, исходящий из реактора, в котором проводят каталитический процесс, для дезактивации нагревают до температуры, по меньшей мере, 160°С в нагревательном устройстве.

2. Способ по п.1, в котором катализатор включает циркониевую соль органической кислоты и, по меньшей мере, одно алюминийорганическое соединение.

3. Способ по п.2, в котором соль циркония имеет формулу ZrCl_4-mX_m, где X=OCOR или OSO₃R', где R и R' независимо являются алкилом, алкеном или фенилом и где 0<m<4.

4. Способ по п.2, в котором хотя бы одно соединение алюминия является Al(C₂H₅)₃, Al₂Cl₃(C₂H₅)₃ или AlCl(C₂H₅)₂.

5. Способ по п.1, в котором нагревательное устройство является пленочным испарителем или теплообменником или испарительным барабаном.

6. Способ по п.1, в котором исходящий поток включает растворитель, катализатор, растворенный этилен и линейные α-олефины.

7. Способ по п.6, в котором растворитель выбирают из толуола, бензола и гептана, где толуол предпочтителен.

8. Способ по п.1, в котором дезактивированный катализатор выделяют из исходящего потока.

9. Способ по п.1, в котором время пребывания содержащего катализатор исходящего потока в нагревательном устройстве составляет от приблизительно 1 мс до приблизительно 1 мин.