一种可延长生产周期的1-辛烯生产装置和工艺 |
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| 申请号 | CN202310955753.7 | 申请日 | 2023-08-01 | 公开(公告)号 | CN117138699A | 公开(公告)日 | 2023-12-01 |
| 申请人 | 连云港石化有限公司; | 发明人 | 杨卫东; 陈艳丹; 胡晓宇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种可延长生产周期的1‑辛烯生产装置和工艺，所述装置包括：搅拌反应釜，用于在催化剂条件下通过乙烯齐聚反应生成1‑辛烯；固液离心分离设备，在反应活性被抑制的 温度 和压 力 条件下将反应物料分离出固相低聚絮状物和液相反应物料； 循环 泵 和换热器，离心分离设备分离出的液相反应物料通过 循环泵 进入换热器进行撤热，循环泵高流速、低扬程设计，在物料循环回路中与物料 接触 的设备和管线内表面均经 抛光 处理，表面光洁度低于0.2um。本发明通过固液离心分离设备快速分离出低聚絮状物，并且通过循环泵的高流速低扬程设计和物料接触面的抛光处理，可有效避免低聚物产生挂釜壁、换热器器壁或者堵塞管线，进而有效保障了反应系统的长周期运行。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种可延长生产周期的1‑辛烯生产装置，其特征在于，所述装置包括： |
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| 说明书全文 | 一种可延长生产周期的1‑辛烯生产装置和工艺技术领域[0001] 本发明涉及1‑辛烯生产设备和工艺，更为具体而言，本发明涉及可延长生产周期的1‑辛烯生产装置和工艺。 背景技术[0002] 1‑辛烯是一种重要的基础化工原料，可以用于制备多种精细化工产品，如聚乙烯、聚丙烯和醇类等。1‑辛烯的主要来源之一是乙烯齐聚法，这也是其生产成本的主要决定因素之一。随着全球乙烯产能的增加，1‑辛烯的供应量也将逐步增加。随着全球经济的发展和化工行业的繁荣，这些产品的需求量也将继续增加。特别是在中国和印度等新兴市场国家，由于其庞大的人口和快速工业化的进程，对于这些化工产品的需求将会更高，预计在未来几年，1‑辛烯市场将呈现出稳步增长的态势。总的来说，1‑辛烯市场前景看好。受到全球乙烯产能增加和对于精细化工产品需求量增多的推动，1‑辛烯市场将呈现出稳步增长的态势。 [0003] 乙烯齐聚法是生产高纯度线性α‑烯烃的主要方法之一，其中乙烯选择性齐聚具有催化活性高、目的产物选择性高和生产经济性好的特点，是目前高纯度线性α‑烯烃的主要生产方法。国内1‑辛烯普遍依赖进口，目前尚无成熟1‑辛烯生产的产业化装置，主要瓶颈是为得到高选择性1‑辛烯产品匹配的催化剂体系合成过程中会产生低聚物等副产物，低聚物副产物粘附在反应系统，造成系统堵塞、1‑辛烯含量不高、负荷低等情况，现有的1‑辛烯产业化装置普遍无法实现长周期稳定且经济的运行，生产系统运行不到24小时就需要停顿清理低聚物导致的堵塞。 [0004] 对于目前使用较多的乙烯选择性齐聚技术的开发来说，一方面要求提高催化体系的催化活性和目的产物的选择性，以期降低生产成本。更为重要的一方面是要求放大乙烯选择性齐聚技术的产业化，实现装置经济、平稳长周期运行，这是保证该技术大规模工业化应用的前提，如何通过工业化手段实现装置长周期、经济稳定运行，许多科研、技术人员在此方面做了大量的研究和技术开发工作，但至今尚未找到理想的解决方案。 [0005] 此外，乙烯选择性齐聚具有反应温度低、放热量大等特点，采用反应釜夹套和釜内盘管存在撤热效率低，低聚物蜡容易产生挂釜壁、换热器器壁及堵塞管线等问题，难以长期连续运行，且由于反应过程中工艺控制难度大，稳定实现高比例1‑辛烯产率较难。因此，针对1‑辛烯反应体系的特点及存在的问题，本领域亟需寻求一种有效的技术解决方案来保证1‑辛烯生产装置的长周期、经济稳定运行，其具有重要的工业价值及迫切的市场需求。 发明内容[0006] 为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种可延长生产周期的1‑辛烯生产装置和工艺，能够实现1‑辛烯的工业连续化生产。 [0007] 根据本发明的第一方面，本发明提供了一种可延长生产周期的1‑辛烯生产装置，其包括： [0008] 搅拌反应釜，用于在催化剂条件下通过乙烯齐聚反应生成1‑辛烯； [0009] 固液离心分离设备，其设置在物料循环回路中，位于反应釜出料口的下游，反应物料通过固液离心分离设备，在反应活性被抑制的温度和压力条件下分离出固相低聚絮状物和液相反应物料； [0012] 在本发明的一些实施方式中，所述固液离心分离设备的操作温度为1℃‑2℃。 [0013] 在本发明的一些实施方式中，所述生产装置还包括絮状物分离系统，固液离心分离设备分离出的固相低聚絮状物通过絮状物分离系统分离其中的溶剂，回收溶剂和絮状物。 [0014] 在本发明的一些实施方式中，所述生产装置还包括终止系统，该终止系统通过管线与固液离心分离设备和絮状物分离系统相连，并且设置成： [0015] 当固液离心分离设备内的温度和/或压力超过预定值时，终止系统向离心分离设备添加猝灭剂控制固液离心分离设备内的温度和/或压力，进而抑制反应物料的反应活性； [0016] 当进入絮状物分离系统的低聚絮状物具有反应活性时，终止系统向絮状物分离系统添加猝灭剂抑制低聚絮状物的反应活性。 [0017] 在本发明的一些实施方式中，循环泵的喉颈口径＞DN40。 [0019] 在本发明的一些实施方式中，所述换热器为固定管板式换热器，并且沿纵向安装。 [0020] 在本发明的一些实施方式中，所述终止系统采用1.8Mpa‑2.0Mpa CO气相猝灭剂。 [0021] 根据本发明的第二方面，本发明提供一种可延长生产周期的1‑辛烯生产工艺，其包括如下步骤： [0022] 来自反应釜的反应物料通过固液离心分离方式分离出固相低聚絮状物和液相的反应物料，离心分离的操作在反应活性被抑制的温度和压力条件下进行； [0023] 在物料循环回路中与物料接触的设备和管线内表面均经抛光处理，表面光洁度低于0.2um； [0024] 离心分离出的液相反应物料通过循环泵沿物料循环回路进入换热器进行撤热；所述循环泵的流速设置成：使循环回路内的物料实现15s‑45s内循环一圈，使得物料在循环回路内的停留时间足以满足撤热需求，但不会在循环回路中与物料接触的设备和管线内表面发生黏附。 [0025] 在本发明的一些实施方式中，所述生产工艺还包括： [0026] 当固液离心分离的操作温度和/或压力超过预定值时，向离心分离设备添加猝灭剂控制固液离心分离设备内的温度和/或压力，进而抑制反应物料的反应活性； [0027] 当进入絮状物分离系统的低聚絮状物具有反应活性时，向絮状物分离系统添加猝灭剂抑制低聚絮状物的反应活性。 [0028] 在本发明的一些实施方式中，所述固液离心分离的操作温度为1℃‑2℃。 [0029] 在本发明的一些实施方式中，所述生产工艺还包括：将离心分离出的固相低聚絮状物进行絮状物分离，所述絮状物分离包括采用蒸汽加热蒸发回收溶剂；并且，当离心分离的反应物料的温度和/或压力超过预定值时，向反应物料中加入猝灭剂。 [0030] 在本发明的一些实施方式中，所述生产工艺还包括：当反应物料含有具备活性的低聚絮状物时，在离心分离操作时进行终止处理，猝灭反应活性后蒸发溶剂回收；终止处理可采用1.8‑2.0Mpa CO气相猝灭。 [0031] 本发明相对于现有技术具有如下有益效果： [0032] (1)本发明的1‑辛烯生产装置新增了低温高流速固液离心分离设备，将反应物料中的低聚物从物料循环管路中有效分离出去，同时，离心分离操作采用远低于反应工艺温度的低温控制，有效抑制反应活性，使得物料在离心分离设备中反应活性极度减弱，可避免小空间内爆聚造成系统堵塞的风险。 [0033] (2)在本发明的1‑辛烯生产装置中，通过采用高流速、低扬程循环泵(流速实现反应系统物料15s‑45s循环一圈设计基础上泵出口喉颈口径DN＞40的低扬程设计)，并且对循环回路中的管线和设备内部的物料接触面进行抛光处理(表面光洁度达0.2μm以下)，为物料在反应过程中高速流转提供动力，不仅能够匹配系统物料停留时间提高撤热效率，而且能够使产生的低聚物通过固液离心分离设备快速分离，不发生黏附，将反应过程中产生的絮状物均高效及时的分离出系统之外，因此，可有效避免低聚物产生挂釜壁、换热器器壁或者堵塞管线，进而有效保障了反应系统的长周期运行。 [0035] 图1是根据本发明的具体实施例的1‑辛烯生产装置的结构示意图。 具体实施方式[0036] 以下结合附图和具体实施方式对本发明的各个方面进行详细阐述。本领域技术人员应当理解，下述的各种实施方式只用于举例说明，而非用于限制本发明的保护范围。 [0037] 以下对本发明的具体实施例中所采用的1‑辛烯生产装置和生产工艺进行具体说明。 [0038] 如图1所示，本发明的具体实施例的1‑辛烯生产装置包括：搅拌反应釜1、固液离心分离设备2、循环泵3、换热器4、絮状物分离系统5、终止系统6和絮状物回收系统7。 [0039] 在本实施例中，乙烯齐聚制备1‑辛烯所采用的反应釜1是有效容积为1m3的搅拌反应釜，填充量82％，反应釜内部与物料的接触面经过镜面抛光处理，其表面光洁度为0.08μm，反应釜内设有三层搅拌，搅拌最低点距釜底低点25mm，釜内液位75％以下设置3层布料器，每层8个喷嘴，进料物料管接口与搅拌缝隙8mm。反应釜内各进料、出料口均匹配溶剂冲洗管线、柱塞阀门。 [0040] 在本实施例中，采用该反应釜通过乙烯齐聚制备1‑辛烯具体步骤如下： [0041] 反应釜氮气置换，氧含量：1ppm，水含量：1ppm，合格后乙烯置换反应釜内氮气，置换后反应釜P＝20kpa,T＝6℃，向反应釜中加入甲苯溶剂及三乙基铝助催化剂，溶剂流速控制204体积份/h，助催化剂流速控制在0.5体积份/h，液位达到一定3％后，启动搅拌、离心机及外循环泵，此时外循环泵出口阀开度5％‑15％，向反应釜内一次性加入氢气调节剂1体积份，然后开始向釜内进乙烯408体积份，开始时乙烯流速为300体积份/小时，此时，反应釜压力会逐渐上升，温度略有上升，当压力达到5.8Mpa时，乙烯进料回路调节阀自动打开并与反应釜压力串级控制，设定值设定为6.00Mpa,根据反应釜压力变化自动跟随，调控乙烯进料量，从而保证反应釜压力稳定在6.1Mpa，当乙烯进料量达到136体积份时，乙烯进料流速自动下降至181体积份/小时，从而有效控制反应始末釜内压力稳定在6.05‑6.15Mpa。 [0042] 当釜内压力达到6.0Mpa时，按流速2.5L/h滴加铬系主催化剂，乙烯齐聚反应发生，当反应釜温度达到17℃时，主催化剂流速自动下降至初始流速的58％‑64％；乙烯进料量达到乙烯总量的136体积份后，乙烯流速降低至181体积份/小时，当反应釜温度≤14℃，自动关闭外循环冷冻水阀门，通过乙烯进料流速控制反应釜压力，当反应釜内温度达到16℃时，外循环冷冻水阀门自动打开，换热器4物料循环温度设定值根据反应釜温度变化自动跟随通过外循环换热器冷冻水阀门控制，从而有效控制反应釜反应过程中温度稳定在17.5‑18.5℃。 [0043] 当反应釜达到一定液位后，同等条件下，反应釜单位时间内液位差明显下降，确定反应活性降低，卸料至下一工段终止，获得含1‑辛烯、溶剂以及低聚絮状物等的反应物料。 [0044] 反应物料从反应釜出料口沿着物料循环管路进入固液离心分离设备2，并且冷冻水伴冷管线投用，将离心分离设备2的温度控制在低温状态1℃‑2℃，在本实施例中离心分离设备2的温度控制在1.2℃，以抑制物料的反应活性，避免在离心分离设备的狭小空间内发生聚合反应造成堵塞。为了有效控制离心分离操作的温度，在本实施例的生产装置中还包括终止系统6，当离心分离设备2的温度和/或压力升高时，终止系统6通过固液离心分离设备2设置的猝灭剂进料口向固液离心分离设备2添加猝灭剂，控制温度和/或压力的升高，抑制反应物料的反应活性，猝灭剂的添加量可根据需要而定，可实现自动定量进料瞬时猝灭，在本实施例中，采用1.8‑2.0Mpa CO气相猝灭剂。 [0045] 本实施例的1‑辛烯生产装置还包括絮状物分离系统5，絮状物分离系统5包括1m3含搅拌的常压罐，当启动固液离心分离设备2时，同时启动絮状物分离系统，絮状物分离系统设有蒸汽进料口和蒸汽出料口，通过打开进料阀门接收通过固液离心分离设备2实时分离出的固相低聚絮状物；当进入絮状物分离系统的低聚絮状物具有反应活性时，终止系统6向絮状物分离系统5添加猝灭剂猝灭低聚絮状物的反应活性，本实例采用CO猝灭剂。当絮状物分离系统液位达到30％并且猝灭反应活性之后，向絮状物分离釜内通入1.2Mpa蒸汽，温度控制在117.5℃，启动刮底搅拌器进行搅拌，开启蒸汽出料阀，不断通过蒸汽回收物料中的溶剂，当溶剂含量小于0.1％时，关闭蒸汽出料阀，将不含溶剂的絮状物通过脱盐水进料口通入脱盐水降温至40℃‑45℃，卸料至絮状物回收系统7集中收集。 [0046] 反应物料通过固液离心分离设备2分离的液相反应物料沿循环管路依次进入循环泵3和换热器4，循环泵3设置为高流速和低扬程，循环泵流速和扬程的设置不仅需要匹配系统物料停留时间满足撤热效率的需求，而且能够使低聚絮状物通过固液离心分离设备快速分离，避免低聚物黏附于釜壁、换热器器壁或者堵塞管线。本实施例中的循环泵流速为3 120m/h，扬程为25m，泵出口喉颈口径为DN50。 [0047] 本实施例中的换热器4为固定管板式换热器，竖向安装，换热面积120㎡；循环管线总长度20m，物料循环一圈周期15s‑25s。 [0048] 本实施例中的絮状物回收系统7包括为一组两侧带孔洞的吨袋接料器，吨袋上端悬挂套住絮状物分离系统5的出料管线，下端放置于与水槽联通塑料底座，絮状物分离系统5产生的带水絮状物进入絮状物回收系统7的吨袋内，水自动分离至水槽收集，自然干燥的絮状物统一回收。 [0049] 此外，本实施例的循环管路内部与物料相接触的表面都进行过镜面抛光处理，其表面光洁度控制在0.18um，换言之，在反应釜1、固液离心分离设备2、循环泵3、换热器4等循环回路上的设备内部可接触物料的表面均进行了镜面抛光处理。 [0050] 根据本发明的实施例的1‑辛烯生产装置和方法，反应物料中的低聚絮状物能够实时分离出来，并且，有效规避了设备、管线堵塞问题，可实现半年以上长周期运行；同时，由于高流速体系，提高换热效率，工艺控制更稳定，能够有效提高1‑辛烯转化率并降低运行成6 本，催化剂选择性可高达5.2*10g(产品)/g(催化剂)。 [0051] 为了进一步体现本发明的技术效果，以下提供三个对比例进行比较说明。 [0052] 1.对比例1 [0053] 对比例1与本发明实施例所采用的1‑辛烯生产装置的区别在于没有设置固液离心设备及絮状物分离系统和回收系统，其他设置均与本发明实施例相同。通过试验发现，在对比例1中，反应产生的低聚絮状物会在系统内积聚并黏附，即使生产装置中与物料接触的表面均已进行抛光，其表面光洁度与本发明实施例中的一致，对比例1长时间絮状物积聚导致反应物料的黏附堵塞，同时严重影响催化剂活性，装置运行周期低于一周，催化剂活性为4 4.8*10g(产品)/g(催化剂)，因此，相比于对比例1，本发明实施例的生产装置的运行周期大幅延长，并且，催化剂活性提高两个数量级。 [0054] 2.对比例2 [0055] 对比例2与本发明实施例所采用的1‑辛烯生产装置的区别在于生产装置中与物料接触的表面均未进行抛光处理，其表面光洁度1.0um，其他设置均与本发明实施例相同。通过试验发现，在对比例2中，反应产生的絮状物会在系统内迅速黏附，即使设置固液离心分离设备和絮状物分离系统，也无法将絮状物进行有效的分离，同时严重影响催化剂活性，装4 置运行周期低于两周，催化剂活性为2.8*10g(产品)/g(催化剂)，因此，相比于对比例2，本发明实施例的生产装置的运行周期大幅延长，并且，催化剂活性提高两个数量级。 [0056] 3.对比例3 [0057] 对比例3与本发明实施例所采用的1‑辛烯生产装置的区别在于生产装置中循环泵3 更换为流速20m /h，扬程100m，泵出口喉颈尺寸DN15，其他设置均与本发明实施例相同。通过试验发现，在对比例3中，反应产生的絮状物会在系统内累积并黏附，即使设置固液离心分离设备和絮状物分离系统，并且对装置内部物料接触面进行抛光处理，但是，絮状物在系统内停留时间长，仍然会黏附，同时循环泵扬程提高，出口喉颈尺寸必然减小，大部分絮状物在喉颈出口处积聚并越积越多造成堵塞，从而导致整个装置无法运行，同时严重影响催 4 化剂活性，运行周期低于12h，催化剂活性在2.1*10g(产品)/g(催化剂)。因此，相比于对比例3，本发明实施例的生产装置的运行周期大幅延长，并且，催化剂活性提高两个数量级。 [0058] 通过比较可以看出，本发明通过在1‑辛烯生产装置中设置固液离心分离设备，在低温条件下从反应物料中分离出固相低聚絮状物，同时，通过对循环泵的高流速和低扬程设置，以及对装置内部物料接触面进行抛光处理，使得经离心分离的液相反应物料在循环回路中不仅能够匹配系统物料停留时间满足撤热效率的需求，而且能够使低聚絮状物通过固液离心分离设备快速分离，避免低聚物黏附于釜壁、换热器器壁或者堵塞管线，从而避免循环管路的堵塞，延长生产周期。 |
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