Способ получения линейных альфа-олефинов с улучшенным удалением олигомеров высокого молекулярного веса и реакторная система для его осуществления

Способ получения линейных альфа-олефинов с улучшенным удалением олигомеров высокого молекулярного веса и реакторная система для его осуществления

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу получения линейных α-олефинов путем олигомеризации этилена в реакторе в присутствии растворителя и катализатора.

Способы олигомеризации для получения линейных α-олефинов хорошо известны в данной области техники. Такие способы обычно проводят в присутствии катализатора, предпочтительно включающего циркониевый компонент, например тетраизобутират циркония, и алюминиевый компонент в качестве активатора, например этилалюминий полуторахлористый.

Типичный способ получения линейных α-олефинов олигомеризацией этилена раскрыт в DE 4338414 С1. Олигомеризацию проводят в присутствии органического растворителя и гомогенного катализатора. Используемый в способе катализатор включает циркониевый компонент и органоалюминиевый компонент, который является сокатализатором. Способ олигомеризации заключается в том, что исходные материалы, содержащие мономер, катализатор, сокатализатор и растворитель, подают в реактор по первому трубопроводу. Продукт, содержащий олигомеры, непрореагировавший мономер, катализатор, сокатализатор и растворитель, выгружают из реактора и подвергают дальнейшей обработке. Например, в полученном продукте катализатор может быть дезактивирован, растворитель может быть отделен, а олигомеры могут быть разделены на фракции.

Одной проблемой, связанной с таким способом олигомеризации, является то, что получаются не только линейные α-олефины с нужной длиной цепи, например C₄-C₁₈, но также олигомеры высокого молекулярного веса, которые находятся в твердом состоянии при температуре около 60-100°С и которые надо удалять из реактора во избежание его закупорки. Такие олигомеры высокого молекулярного веса можно отделять от требуемых α-олефиновых продуктов. Еще одной проблемой является удаление олигомеров высокого молекулярного веса из реактора, поскольку количество образованных олигомеров высокого молекулярного веса является низким (несколько кг/ч) и часто требуется перемещать олигомеры высокого молекулярного веса на большие расстояния до устройства для уничтожения отходов. В трубопроводе, соединяющем реактор со сборником отходов, например мусоросжигательной печью, а также внутри всего оборудования и трубопровода, находящегося в контакте с потоками, содержащими олигомеры высокого молекулярного веса, может произойти закупорка. Закупорка может также случиться из-за низких скоростей тока в реакторной системе.

В некоторых случаях расстояние между реактором для олигомеризации и устройством для уничтожения отходов является большим, например, приблизительно 1-2 км. Таким образом, небольшие количества олигомеров высокого молекулярного веса (в пределах нескольких кг/ч) трудно переместить до устройства для уничтожения отходов из-за длительного времени пребывания и это часто приводит к закупорке оборудования и трубопровода.

Поэтому объектом настоящего изобретения является предоставление способа получения линейных α-олефинов, преодолевающего недостатки ранее известных в данной области техники способов, конкретно, предоставление способа, который позволяет избегать закупорки оборудования и трубопровода, находящихся в контакте с потоками, содержащими олигомеры высокого молекулярного веса.

Эта цель достигается таким способом, что в выходящем из реактора потоке, включающем растворитель, катализатор, линейные α-олефины и олигомеры в значительной степени высокого молекулярного веса, эти олигомеры высокого молекулярного веса отделяют, затем разводят средой разведения и нагревают до приблизительно 130-200°С, затем олигомеры высокого молекулярного веса перемещают к устройству для уничтожения отходов, где установлены петли (контуры) рециркуляции, и скорости тока у потоков в такой петле составляют от приблизительно 1 до приблизительно 50 м³/ч.

Предпочтительно, олигомеры высокого молекулярного веса отделяют с помощью разделительного устройства, предпочтительно фильтрационного устройства или перегонного устройства.

Предпочтительно, температура в реакторе составляет от приблизительно 60 до приблизительно 100°С.

Растворитель может быть толуолом и среда разведения может быть толуолом и/или жидкой фракцией продукта олигомеризации, содержащей олигомеры, содержащие более 18 атомов углерода.

В одном предпочтительном осуществлении среда разведения включает в качестве растворителя кубовый продукт из аппарата для очистки, предпочтительно, перегонной колонны.

Среда разведения может включать олигомеры высокого молекулярного веса.

Способ далее характеризуется тем, что среду разведения с растворенными олигомерами высокого молекулярного веса подвергают рециркуляции в петле для увеличения скорости тока от кг/ч до м³/ч с соответствующими скоростями потока, чтобы избежать закупорки технологических линий.

Предпочтительно, устройство для уничтожения отходов является мусоросжигательной печью.

Предлагается также, чтобы потоки, содержащие олигомеры высокого молекулярного веса, перемешивались.

Дополнительно степень разбавления, определяемая как отношение среды разведения к олигомеру высокого молекулярного веса, может составлять от приблизительно 5:1 до приблизительно 15:1, предпочтительно 10:1.

Наконец, согласно изобретению предоставлена реакторная система для получения линейных α-олефинов, конкретно, согласно способу по изобретению, включающая реактор, разделительное устройство для отделения олигомеров высокого молекулярного веса, петли рециркуляции и трубопровод для перемещения к устройству для уничтожения отходов.

Неожиданно обнаружилось, что в особенности благодаря разведению олигомеров высокого молекулярного веса средой разведения и нагревания их до более высоких температур можно существенным образом избежать закупорки оборудования и трубопроводов, находящихся в контакте с потоками, содержащими олигомеры высокого молекулярного веса. Далее нет необходимости в транспортировке высоковязких/твердых материалов. Из-за низкой концентрации олигомеров высокого молекулярного веса в среде разведения требования к контролю нагрева согласно способу по изобретению значительно снижены. Далее улучшена работоспособность и надежность реактора, в котором проводят олигомеризацию.

Очевидно, что способ согласно изобретению необязательно ограничен олигомеризацией этилена для получения линейных α-олефинов, но может также применяться во всех технологиях, имеющих дело с олигомерами высокого молекулярного веса.

Дополнительные детали и преимущества способа согласно изобретению далее детально проиллюстрированы со ссылкой на приложенную схему.

Чертеж является схематическим представлением способа согласно изобретению для получения линейных α-олефинов.

На чертеже представлен реактор 1 для олигомеризации этилена с получением линейных оолефинов. Внутри реактора 1 этилен олигомеризуется в присутствии растворителя и катализатора, предпочтительно при температуре около 60-100°С. После олигомеризации (реактор предпочтительно работает в непрерывном режиме) разгрузочный поток удаляется из реактора через разгрузочную линию 2. Разгрузочный поток включает растворитель, катализатор, жидкие линейные α-олефины и олигомеры высокого молекулярного веса. Термин «олигомеры высокого молекулярного веса» означает олигомеры, обладающие настолько высоким молекулярным весом, что они находятся по большей части в твердом состоянии при температуре реакции. Дополнительно с реактором связаны другие линии разгрузки и подачи, но они не показаны для ясности схемы. Разгрузочный поток можно перемещать по разгрузочной линии 2 в разделительное устройство 3, которое также поддерживают при температуре 60-100°С, где твердые олигомеры высокого молекулярного веса отделяют от жидкой части разгрузочного потока. Разделительное устройство может быть фильтром или любым другим устройством, известным специалисту в данной области техники. Такое разделительное устройство не является абсолютно необходимым, например, если нет олигомеров высокого молекулярного веса, находящихся в твердом состоянии при температуре реакции. Разгрузочный поток, содержащий значительное количество растворителя и жидких линейных α-олефинов, можно подвергать дальнейшей обработке, как известно специалисту в данной области техники, например, путем перегонки соответствующих линейных α-олефинов.

Растворитель, применяемый в процессе олигомеризации, предпочтительно является толуолом. Толуол доставляется в реактор и удаляется из реактора с помощью системы промывки реактора 4. Система промывки реактора 4 далее соединена с аппаратом для очистки растворителя 5, предпочтительно с оборудованием для перегонки. В аппарате для очистки растворителя 5 растворитель может быть очищен и очищенный растворитель может быть вновь введен в реактор 1. Примеси, которые могут содержаться в растворителе, могут быть также олигомерами высокого молекулярного веса, которые собираются в кубовом продукте аппарата для очистки растворителя 5. Кубовый продукт можно применять в качестве среды разведения.

Отделенные олигомеры высокого молекулярного веса проходят по линии 6. Дополнительно кубовый продукт, включающий также олигомеры высокого молекулярного веса, удаляют из аппарата для очистки растворителя 5 по линии 7. Линии 6 и 7 соединяются. Объединенные потоки далее нагревают до температуры от приблизительно 130°С до приблизительно 200°С, так чтобы олигомеры высокого молекулярного веса можно было развести или расплавить (поскольку у полиэтилена, являющегося основным компонентом олигомеров высокого молекулярного веса, точка плавления составляет приблизительно 130°С). Предпочтительно, весовое соотношение олигомеров высокого молекулярного веса и среды разведения составляет от приблизительно 1:5 до приблизительно 1:15, предпочтительно 1:10. В предпочтительном осуществлении потоки, содержащие олигомеры высокого молекулярного веса, также перемешивают. Объединенные потоки можно затем перемещать по линии 8 в емкость 9, где объединенные потоки можно дополнительно разводить средой разведения. Также можно добавлять фракции линейных α-олефинов, содержащих более 18 атомов углерода, на этой стадии или даже раньше, или позже. Поскольку все еще трудно найти экономически привлекательное применение для фракций С₂₀₊, такие фракции можно, предпочтительно, применять для разведения олигомеров высокого молекулярного веса для их уничтожения. Из емкости 9 разведенные олигомеры высокого молекулярного веса перемещают по линии 10 к устройству для уничтожения отходов, предпочтительно, мусоросжигательной печи 11. Из линии 10 разбавленные олигомеры высокого молекулярного веса можно также рециркулировать по линии рециркуляции 12 в емкость 9. Выходящий поток из емкости 9 можно также рециркулировать по линии 13 в линии 6 и 7.

Применяя способ согласно изобретению, потоки, содержащие олигомеры высокого молекулярного веса, разводят подходящей средой разведения, держат при повышенной температуре и, при необходимости, перемешивают. Согласно способу изобретения скорости потоков внутри оборудования и в трубопроводах можно поддерживать на высоком уровне путем установки более высоких производительностей насосов, которые находятся в интервале от приблизительно 1 до приблизительно 50 м³/ч. Благодаря высоким скоростям течения можно избежать какой бы то ни было закупорки оборудования и трубопровода. Дополнительно вязкость и падение давления в трубопроводе можно устанавливать путем изменения степени разведения олигомеров высокого молекулярного веса средой разведения. Таким образом, небольшое количество олигомеров высокого молекулярного веса (в пределах нескольких кг/ч), полученное по способу изобретения, можно легко обезвредить путем разведения и нагревания с предотвращением закупорки.

Детали, раскрытые в вышеприведенном описании, на схеме или в формуле изобретения, как по отдельности, так и в любой их комбинации, являются материалом для осуществления изобретения в различных его формах.

1. Способ получения линейных α-олефинов путем олигомеризации этилена в реакторе в присутствии растворителя и катализатора, отличающийся тем, что из разгрузочного потока, выходящего из реактора, включающего растворитель, катализатор, линейные α-олефины и олигомеры в значительной степени высокого молекулярного веса, находящиеся по большей части в твердом состоянии при температуре реакции, отделяют эти олигомеры высокого молекулярного веса в разделительном устройстве, затем разводят их средой разведения и нагревают от 130 до 200°С, затем разведенные олигомеры высокого молекулярного веса перемещают к устройству для уничтожения отходов, где часть разведенных олигомеров высокого молекулярного веса уничтожают, а другую их часть направляют на рециркуляцию в петлю рециркуляции, расположенную после разделительного устройства, при этом скорости потока в петле составляют от 1 до 50 м³/ч.

2. Способ по п.1, в котором олигомеры высокого молекулярного веса отделяют в фильтрационном устройстве или перегонном устройстве.

3. Способ по п.1, в котором температура в реакторе составляет от 60 до 100°С.

4. Способ по п.1, в котором растворитель является толуолом.

5. Способ по п.1, в котором среда разведения является толуолом и/или жидкой фракцией продукта олигомеризации, включающей олигомеры, содержащие более 18 атомов углерода.

6. Способ по п.1, в котором дополнительно проводят очистку растворителя в устройстве для очистки растворителя, и в котором среда разведения включает в качестве растворителя кубовый продукт из устройства для очистки, предпочтительно, перегонной колонны.

7. Способ по п.1, в котором среда разведения с растворенными олигомерами высокого молекулярного веса рециркулирует в петле.

8. Способ по п.1, в котором устройство для уничтожения отходов является мусоросжигательной печью.

9. Способ по п.1, в котором степень разведения, определяемая как отношение среды разведения к олигомерам высокого молекулярного веса составляет от 5:1 до 15:1.

10. Реакторная установка для получения линейных α-олефинов, в частности, способом по одному из пп.1-9, содержащая реактор (1) олигомеризации, соединенный через разгрузочную линию (2) с разделительным устройством (3) для отделения олигомеров высокого молекулярного веса, выгруженных из реактора (1) в разгрузочный поток, содержащий дополнительный растворитель, катализатор и линейные α-олефины; разделительное устройство (3) соединено посредством линии (6) с линией (7), обеспечивающей среду разведения, и с линией (8), ведущей к емкости (9) для разведения олигомеров средой разведения, которая соединена с дополнительной линией, обеспечивающей среду разведения; и емкость (9) для разведения олигомеров средой разведения соединена посредством линии (10) с устройством (11) для уничтожения отходов, где линия (10), соединяющая емкость (9) для разведения олигомеров средой разведения с устройством (11) для уничтожения отходов, имеет первую отводящую линию (12) рециркуляции для рециркуляции, по меньшей мере, части выходящего потока из емкости (9) для разведения олигомеров средой разведения назад в емкость (9); и емкость (9) для разведения олигомеров средой разведения соединена со второй линией (13) рециркуляции для рециркуляции выходящего потока из емкости (9) в линию (7), обеспечивающую среду разведения, и линию (6), соединяющую разделительное устройство (3) с линией (7), обеспечивающей среду разведения.