乙烯齐聚环管反应器的控制方法

乙烯齐聚环管反应器的控制方法
【专利摘要】本发明提供一种乙烯齐聚环管反应器的控制方法，它既实时调节热介质流量大小、又相应调节乙烯进料流量大小以使得反应器内实际反应温度尽量接近设定的反应温度，进而保证反应器稳定运转。本发明结合热介质流量和乙烯进料流量双参数来调控环管反应器，能有效地降低反应器出现“气蚀”或“气阻”现象，使反应器操作稳定。
【专利说明】【技术领域】
[〇〇〇1] 本发明的目的是提供一种乙烯齐聚的反应器控制方法；具体地说，是一种在乙烯 齐聚制α-烯烃生产过程中的乙烯齐聚环管反应器的控制方法。 乙烯齐聚环管反应器的控制方法 【背景技术】
[0002] 乙烯齐聚是烯烃聚合工业中最重要的反应之一，通过齐聚反应可以将廉价的小分 子烯烃转变为具有高附加值的产品，如1-己烯和1-辛烯。其中，1-己烯是生产LLDPE和 HDPE的重要共聚单体，也是一些精细化学品的原料。1-己烯共聚的LLDPE树脂与1- 丁烯 的共聚物相比，其拉伸强度、抗冲击强度，抗撕裂性和经久耐用性都明显优异，特别适于包 装膜和温室、棚室等农用覆盖膜。
[0003] CN1160700A中报道了一种乙烯齐聚制备低碳α -烯烃的连续化生产过程。使用 一种锆四元体系催化剂，在特定的反应条件下，将催化剂溶液、乙烯原料气及淬灭剂分别连 续加入相应的反应过程，齐聚产物经过连续精馏得出产品。该申请中还指出反应具体条件， 该催化剂对碳十以下烯烃的选择性较高，但其催化活性不高。
[0004] 上述现有技术都侧重于乙烯齐聚生产工艺和催化剂的研究，且反应基本上是在普 通高压反应釜中进行的。CN102272684A介绍了一种通过压力和产率关系控制流化床聚合反 应器的方法，通过反应器中聚合物的产率和压力的关系来调节进入反应器内单体的进料速 度。US7329712Β2报道了一种用于烯烃聚合反应，通过反应波动的变化对反应器内物料进行 稀释，从而达到控制反应进程的方法。DE3122561A1报道了一种通过改变环流反应器内气液 混合物压降控制反应的方法。KR1093470B1报道了一种通过氢气和单体比例的变化控制烯 烃聚合物分子量的聚合工艺。
[0005] 环管反应器具有传热面积大、传质强度高、器壁不易结垢(挂胶）等特点，被广泛用 于生成聚丙烯和聚乙烯等高强度放热反应中。反应物料在环管反应器中的流动、混合是靠 轴流泵来驱动的，因而只有以液相状态存在的反应物料能参与聚合反应；另外，为了维持较 高的反应速度和目标产物的选择性，需要保持较高的乙烯液相浓度；且反应器中气相比例 超过一定值时就会出现"气蚀"或"气阻"现象，使反应器不能稳定操作；反应器中气相含量 的允许值取决于轴流泵的特性参数。
[0006] 乙烯齐聚反应是指在溶剂中通过催化剂作用将乙烯转化成较大分子量的烯 烃（C4?C 12)的过程。在采用环管反应器进行乙烯齐聚反应时，反应过程中溶剂和乙 烯等都以连续方式进料，反应器中首先为全液相充满，且该反应过程为强放热反应， nC 2H4 - C2nH4n+ Λ H，其中Λ H=-17. 47Kcal/mol C2H4，由于乙烯在齐聚反应条件下主要以气 相状态存在（乙烯的临界温度为9°C )，当反应器中乙烯含量超过其饱和浓度时就会产生气 相；而太多气相物料的存在会造成反应器的操作不稳定，不利于工业装置的连续稳定运行。 因此，乙烯齐聚环管反应器中气体含量的控制是保证反应器稳定、高效运行的重要条件，因 而需要找到一种有效的控制方法，实现乙烯齐聚的安全、平稳生产。
【发明内容】

[0007] 化学反应的反应热与原料的反应量成正比，而撤热介质的流量随反应热的变化而 变化；现有技术中少见有将该原理应用于乙烯齐聚反应操作中的报导。本发明人在考虑到 这层关系后，既将反应器内反应热与撤热介质的流量关联，又将其与乙烯进料流量关联；即 为了控制反应器内温度稳定而控制乙烯进料流量和撤热介质的流量双参数，进而达到控制 乙烯聚合反应进程和实现反应器能稳定高效运行的目的。
[0008] 因此，本发明提供一种乙烯齐聚环管反应器的控制方法，其特征在于，既实时调节 热介质流量大小、又相应调节乙烯进料流量大小以使得反应器内实际反应温度尽量接近设 定的反应温度，进而保证反应器稳定运转。具体地，当反应器内实际反应温度高于设定的反 应温度时，手动或自动地(计算机程序控制）实时调节热介质流量使其变大，且相应调节乙 烯进料流量使其变大，通过双参数的调节促使实际反应温度尽快回归设定温度。在本发明 所述环管反应器中乙烯齐聚，使得反应器内实际反应温度尽可能地接近设定的反应温度， 反应器中的乙烯溶解度稳定，其中气体含量稳定从而反应器内压力稳定；温度和压力的稳 定确保反应器稳定运转。
[0009] 本发明结合热介质流量和乙烯进料流量双参数来调控环管反应器，能有效地降低 反应器出现"气蚀"或"气阻"现象，使反应器操作稳定。
[〇〇1〇] 在本发明一个【具体实施方式】中，根据既定的具体参数和条件，先通过实验找出能 使反应器稳定运转的热介质流量和乙烯进料流量大小间的经验关系；然后在控制环管反应 器过程中，根据该经验关系同时调节热介质流量和乙烯进料流量大小以使得反应器稳定运 转。该经验关系例如是经验关系式、经验关系曲线图或由若干经验数据点制成的表格。优选 的是，在找出热介质流量和乙烯进料流量大小间的经验关系后；在控制环管反应器过程中， 乙烯进料流量大小是根据热介质流量大小来调节的。优选所述既定的具体参数和条件包括 设定的反应温度、反应压力、反应用溶剂及其流量、反应用催化剂及其流量、热介质在反应 器中的出口和入口温度。更为优选的是，所述溶剂为庚烷或己烯-1。
[〇〇11] 在本发明中，所述设定的反应温度例如为1〇〇?135°C之间的任一数据。
[〇〇12] 在本发明中，更为优选的是，运用自控设备，根据反应器内实际反应温度自动调节 热介质流量大小。
[0013] 在本发明中，更为优选的是，运用自控设备，根据热介质流量大小自动调节乙烯进 料流量大小。
[0014] 本发明还提供一种计算机控制程序，该程序在计算机上运行时将根据前述任意一 项所述的方法对反应器提供工艺控制。 【专利附图】

【附图说明】
[0015] 图1是乙烯齐聚环管反应器及其控制流程图。 【具体实施方式】
[0016] 以下仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域 的技术人员在本发明公开的技术范围内，可很容易进行的改变或变化都涵盖在本发明的保 护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。
[0017] 实施例1
[0018] 图1为本实施例中的反应器，图中1、2和3分别代表换热器、轴流泵和流量计；图 中FIC和TIC为DCS控制术语，FIC代表流量控制，TIC代表温度控制；乙烯齐聚反应热由热 介质(例如为热水）移出，热介质的温度则由循环的冷却水(调节冷却水流量）来控制。设定 反应器内温度为某恒定值，通过反应器内实际温度的波动来自动调节控制阀(流量计3旁 边的阀门）的开度控制热介质流量；根据流量计3中读得的热介质流量数据大小自动调节 乙烯控制阀（图中左下角的阀门）的开度控制乙烯的进料量，从而使反应器能够稳定高效的 运行。
[0019] 本实施例中，上述反应器用于乙烯三聚制己烯-1，溶剂为庚烷，其进料量为 150Kg/小时；反应压力为5. OMPa，反应温度设定为125°C，此时乙烯在反应器中的饱和溶解 度为14% ;乙烯起始流量为llOKg/小时；催化剂为铬络合物，其流量为5Kg/小时；热介质水 在反应器中的入口温度为90°C，出口温度为93°C。上述条件下，为了使反应器中液相乙烯 最大限度地接近其饱和浓度，得出热介质水流量与乙烯进料量Q i:?的经验关系数据如 表1。在具体的反应过程中，依据表1所示的经验关系通过对QS7)^P Qi:?双参数的实时调 控，使反应器能够稳定高效的运行。
[0020] 表 1
【权利要求】
1. 乙烯齐聚环管反应器的控制方法，其特征在于，既实时调节热介质流量大小、又相应 调节乙烯进料流量大小以使得反应器内实际反应温度尽量接近设定的反应温度，进而保证 反应器稳定运转。
2. 根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据既定的具体参数和条件，先通过 实验找出能使反应器稳定运转的热介质流量和乙烯进料流量大小间的经验关系；然后在控 制环管反应器过程中，根据该经验关系同时调节热介质流量和乙烯进料流量大小以使得反 应器稳定运转。
3. 根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在找出热介质流量和乙烯进料流量 大小间的经验关系后；在控制环管反应器过程中，乙烯进料流量大小是根据热介质流量大 小来调节的。
4. 根据权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，所述既定的具体参数和条件包括 设定的反应温度、反应压力、反应用溶剂及其流量、反应用催化剂及其流量、热介质在反应 器中的出口和入口温度。
5. 根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述溶剂为庚烷或己烯-1。
6. 根据权利要求1?5中任意一项所述的控制方法，其特征在于，所述设定的反应温度 为100?135°C之间的任一数据。
7. 根据权利要求1?5中任意一项所述的控制方法，其特征在于，运用自控设备，根据 反应器内实际反应温度自动调节热介质流量大小。
8. 根据权利要求1?7中任意一项所述的控制方法，其特征在于，运用自控设备，根据 热介质流量大小自动调节乙烯进料流量大小。
9. 计算机控制程序，该程序在计算机上运行时将根据权利要求1?8中任意一项所述 的方法对反应器提供工艺控制。
【文档编号】C07C2/32GK104056583SQ201310089671
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月20日 优先权日:2013年3月20日
【发明者】徐珂, 栗同林, 隋军龙, 祁彦平 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院