CN209348605U - 乙烯低聚装置 - Google Patents

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金柔奈
李洪旻
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Abstract

根据本实用新型的一个实施例的乙烯低聚装置包含：反应器，在所述反应器中由所注入的溶液和乙烯进行乙烯低聚(oligomerization)反应；换热器，所述换热器设置在所述反应器的外部且通过第一管道连接，用于除去在所述反应器中停留预设时间后从所述反应器送出而循环的包含所述溶液和乙烯的反应中溶液的热；以及混合喷射器(mixing eductor)，所述混合喷射器通过第二管道连接于所述换热器且设置在所述反应器上，用于使完成所述换热器的循环的反应中溶液经过并混合后，再混合到所述反应器内部的反应中溶液。

Description

乙烯低聚装置
技术领域
本实用新型涉及一种乙烯低聚装置。更详细地，本实用新型涉及一种乙烯低聚反应时生产遵循舒尔茨-弗洛里分布(Schulz-Flory distribution)的α烯烃的乙烯低聚装置。
背景技术
众所周知，利用乙烯低聚(Ethylene Oligomerization)反应的线性α烯烃(LAO；Linear Alpha Olefin)工艺是生产包含单体1-己烯(1-C6)、1-辛烯(1-C8)的所有α烯烃的工艺。1-己烯(1-C6)、1-辛烯(1-C8)包含在内的所有α烯烃是合成润滑油、乙醇增塑剂等的重要原料物质。
在乙烯低聚反应中，由于反应器内部的温度不平衡，将会发生选择度变化以及产生反应副产物如长链聚合物。因此，要求溶液完全混合(Mixing)，以在反应器内部保持温度平衡。
为此，线性α烯烃工艺中使用连续搅拌反应器(CSTR)。在此情况下，乙烯低聚反应副产物在反应器内部会产生积垢(Scale)，还会引发搅拌器(Agitator)的污垢(fouling)问题。因此，当使用搅拌器时，反应器的维修存在困难，而且驱动搅拌器的电机所造成的耗电量及装置的设置费用变高。
实用新型内容
[技术问题]
本实用新型的目的是提供一种用乙烯低聚方法合成α烯烃的装置，可有效地清除线性α烯烃(LAO)工艺中在反应器内部产生的反应副产物导致的积垢，反应器的维修更容易，可以将设置费用降到最低。
[技术方案]
根据本实用新型的一个实施例的乙烯低聚装置包含：反应器，在所述反应器中由所注入的溶液和乙烯进行乙烯低聚(oligomerization)反应；换热器，所述换热器设置在所述反应器的外部且通过第一管道连接，用于除去在所述反应器中停留预设时间后从所述反应器送出而循环的包含所述溶液和乙烯的反应中溶液的热；以及混合喷射器(mixingeductor)，所述混合喷射器通过第二管道连接于所述换热器且设置在所述反应器上，用于使完成所述换热器的循环的反应中溶液经过并混合后，再混合到所述反应器内部的反应中溶液。
所述混合喷射器包含：喷嘴，所述喷嘴用于使所述反应中溶液经过；以及扩散器，所述扩散器用于使经过所述喷嘴的所述反应中溶液高速通过，所述扩散器由高速流动的所述反应中溶液将所述反应器内部中所述扩散器周围的反应中溶液进一步带入所述扩散器内部，并在所述扩散器内部进一步混合，使得以更快的速度流入所述反应器内部。
所述反应器还可包含内部反应器，所述内部反应器设置在所述反应器的内部，用于从所述反应器下方朝上方注入溶液和乙烯，以形成上行流。
所述反应器还可包含喷洒器，所述喷洒器自下方朝上方设置，用于从所述反应器下方朝上方注入溶剂和乙烯。
所述喷洒器可包含：环形单元，所述环形单元为圆筒，其内部装入所注入的溶剂和乙烯；以及多个喷嘴，所述多个喷嘴等间距布设在所述环形单元上，用于将所述溶剂和乙烯均匀地喷射到所述反应器的内部。
[有益效果]
如上所述，本实用新型的一个实施例使完成去热循环的反应中溶液经过混合喷射器进一步与流入混合喷射器的反应器内部的反应中溶液混合后，再流入反应器内部，与反应器内部的反应中溶液进行混合。因此，可有效地清除工艺中在反应器内部产生的反应副产物所导致的积垢。
另外，本实用新型的一个实施例不使用搅拌器，而是使用混合喷射器有效地混合完成去热循环的反应中溶液和反应器内部的反应中溶液，因此使反应器的维修变得容易，可以将装置的设置费用降到最低。
附图说明
图1是根据本实用新型的一个实施例的乙烯低聚方法的流程图。
图2是根据本实用新型的第一实施例的乙烯低聚装置的结构图。
图3是适用于图2的混合喷射器的运行状态图。
图4是适用于图2的混合喷射器和内部反应器的相互运行状态图。
图5是根据本实用新型的第二实施例的乙烯低聚装置的结构图。
图6是适用于图5的喷洒器的立体图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本实用新型的实施例，以使所属领域的技术人员可以容易实施本实用新型。本实用新型能够以各种不同方式变形实施，并不局限于本文所述的实施例。附图中省略了与说明无关的部分，以便清楚地说明本实用新型，通篇说明书中采用相同的附图标记来表示相同或相似的组件。
图1是根据本实用新型的一个实施例的乙烯低聚方法的流程图，图2是根据本实用新型的第一实施例的乙烯低聚装置的结构图。
参见图1和图2，根据本实用新型的一个实施例的乙烯低聚方法，将反应物注入反应器1进行乙烯低聚反应后，从反应器1送出完成反应的反应完毕溶液。例如，所注入的反应物包含溶液和乙烯，该溶液包含催化剂、助催化剂及溶剂。
α烯烃低聚物的合成是乙烯等α烯烃为原料的低聚反应，由于是放热反应，需要对反应器1进行冷却。为此，反应器1在其外部还设置有冷却水(或冷却剂)夹套11。也就是说，冷却水(或冷却剂)夹套11用于对正在放热反应的反应器1进行冷却。另外，反应器1在其上方设置有安全阀12，从而可以在合成反应中将内部压力安全地保持为设定压力。
例如，α烯烃合成方法包含：将反应物溶液和乙烯注入反应器1的第一步骤ST1；在反应器1内进行乙烯低聚反应的第二步骤ST2；将正在反应的反应中溶液通过外部循环进行去热的第三步骤ST3；将去热后的反应中溶液再混合到反应器1内部的反应中溶液的第四步骤ST4；以及从反应器1送出完成反应的反应完毕溶液和乙烯的第五步骤ST5。
在第二步骤ST2中，所注入的溶液和乙烯在反应器1内停留预设时间进行乙烯低聚反应。在第三步骤ST3中，第二步骤ST2的预设时间之后，溶液和乙烯的反应中溶液从反应器1送出而在反应器1的外部循环(circulation)，以进行去热。第三步骤ST3是在设于反应器1外部的换热器2中实施。在第四步骤ST4中，完成反应器1的外部及换热器2的循环之后，将去热后的反应中溶液再混合到反应器1内部的反应中溶液。
在第四步骤ST4中，将去热后的反应中溶液经过混合喷射器3与从反应器1内部流入的内部反应中溶液在混合喷射器3内部进一步混合后，使其流入反应器1内部，以混合到反应器1内部的反应中溶液。
换热器2设置在反应器1的外部，通过第一管道21连接在反应器1，以引入反应中溶液进行去热，并且通过第二管道22连接在反应器1，以将去热后的反应中溶液再供应到反应器1。另外，反应完毕溶液和乙烯经第一管道21流入换热器2之前，通过分支管道送到反应器1的外部。
例如，对于换热器2，从高温反应中溶液流入的第一管道21侧流入低温冷却水，从低温反应中溶液流出的第二管道22侧流出高温冷却水，从而起到换热作用。
第一管道21上设置有粗滤器(strainer)或精滤器(filter)211和循环泵212，通过第一管道21将反应器1内的反应中溶液过滤后供应到换热器2。第二管道22通过循环泵212的压力将经过换热器2去热的反应中溶液供应到反应器1和混合喷射器3。
混合喷射器3通过第二管道22连接于换热器2且设置在反应器1内部。因此，混合喷射器3使完成换热器2的循环而去热的反应中溶液经过并与流入的内部反应溶液进一步混合后，再注入反应器1内部，从而最终混合到内部的反应中溶液。
图3是适用于图2的混合喷射器的运行状态图。参见图1至图3，混合喷射器3包含：喷嘴31，所述喷嘴31用于使反应中溶液经过；以及扩散器32，所述扩散器32用于使经过喷嘴31的反应中溶液高速通过而流入反应器1。
在混合喷射器3中，高速流动的反应中溶液将反应器1内部中扩散器32周围的反应中溶液进一步带入扩散器32内部。因此，扩散器32在其内部将去热后的反应中溶液和内部反应中溶液进一步混合，使得以更快的速度流入反应器1内部。
为此，喷嘴31包含：第一通道311，所述第一通道311从第二管道22连接到扩散器32，用于供应去热后的反应中溶液；以及第二通道312，所述第二通道312连接在第一通道311的侧方并暴露于反应器1内部，用于引入内部反应中溶液。
也就是说，经过喷嘴31的第一通道311的反应中溶液的高速流动会向第二通道312提供强大的吸引力，从扩散器32周围进一步引入反应器1内的反应中溶液后，在喷嘴31和扩散器32的内部进一步混合。
如此进一步混合的反应中溶液通过扩散器32以更快的速度注入反应器1内部，从而混合到反应器1内部的反应中溶液。如此，快速注入的反应中溶液与从下方注入的溶液(催化剂、助催化剂及溶剂)和乙烯在反应器1的中心部相遇，从而有效地混合在一起。
也就是说，第四步骤ST4包含：去热后的反应中溶液经过混合喷射器3的喷嘴31的喷嘴步骤、经过喷嘴31的反应中溶液高速通过混合喷射器3的扩散器32的扩散器步骤、以及进一步混合步骤。
进一步混合步骤是指高速流动的去热后的反应中溶液将反应器1内部中扩散器32周围的反应中溶液进一步带入扩散器32内部，在喷嘴31和扩散器32内部将去热后的反应中溶液与内部的反应中溶液进一步混合，使得以更快的速度流入反应器1内部。
因此，反应器1内的溶液与完成循环后流入的反应中溶液的混合(mixing)效率变高，而传质限制(mass transfer limitation)的影响降低。也就是说，在反应器1内部溶液的去热和反应活性会变高。
图4是适用于图2的混合喷射器和内部反应器的相互运行状态图。参见图2和图4，反应器1包含内部反应器13，所述内部反应器13设置在反应器1的内部，用于从反应器1下方朝上方注入溶液和乙烯，以形成上行流。
参见图1至图4，第一步骤ST1中在设置于反应器1内部的内部反应器13的内部形成上行流F1。第四步骤ST4中通过混合喷射器3在内部反应器13的内部形成下行流F2，以在内部反应器13的中心部将下行流F2的去热后的反应中溶液混合到上行流F1的反应中溶液。
另外，第四步骤ST4中将从内部反应器13的外部上升的上行流F3的反应中溶液快速注入混合喷射器3的第二通道312，以在喷嘴31和扩散器32的内部实现进一步混合。
如此，混合喷射器3在反应器1内部使反应中溶液的流动变得顺畅，从而可以在反应器1内部降低温度梯度，并且可以使溶液的混合变得均匀。此外，本实用新型的一个实施例不使用搅拌器，从而可以防止在反应器1内搅拌器所导致的污垢现象。
因此，可以在反应器1内部减少产生积垢。此外，不需要额外的清洗操作，可在短时间内完成反应器1的清洗，因此将装置停止的周期会增加。也就是说，装置的运行时间会增加。混合喷射器3与搅拌器相比结构简单，因此设备空间减小，而且装置设置费用减少。
下面对本实用新型的第二实施例进行说明，与第一实施例相同的部分不再赘述，主要说明不同的部分。
图5是根据本实用新型的第二实施例的乙烯低聚装置的结构图，图6是适用于图5的喷洒器的立体图。参见图5和图6，反应器51还包含喷洒器(sparger)6，所述喷洒器6自下方朝上方设置，用于从反应器51下方朝上方注入溶剂和乙烯。
例如，喷洒器6包含形成为圆筒的环形单元61和设置在环形单元61上的多个喷嘴62。环形单元61其内部装入所注入的溶剂和乙烯，喷嘴62等间距布设在环形单元61上，用于将所注入的溶剂和乙烯均匀地喷射到反应器51的内部。
在第一步骤ST1中，通过自反应器51的下方朝上方设置的喷洒器6将溶剂和乙烯注入反应器51内部。在此情况下，催化剂和助催化剂可以从喷洒器6外部另行注入。
在第一步骤ST1中，通过喷洒器6的环形单元61和等间距布设在环形单元61上的多个喷嘴62，可以将溶剂和乙烯均匀地喷射到反应器51的内部。
喷洒器6设置在内部反应器13的下方，以在内部反应器13的内部均匀地形成溶剂和乙烯的上行流F11，从而可以更均匀地混合到由混合喷射器3所形成的下行流F2的去热后的反应中溶液。因此，可以在反应器51内部降低温度梯度。
通过上文对本实用新型的优选实施例进行了说明，但本实用新型并不局限于此，在权利要求书和说明书及附图范围内能够以各种方式变形并实施，这种变形理所当然落入本实用新型的范围。
符号说明
1、51：反应器 2：换热器
3：混合喷射器 6：喷洒器
11：冷却水(冷却剂)夹套 12：安全阀
13：内部反应器 21：第一管道
22：第二管道 31：喷嘴
32：扩散器 61：环形单元
62：喷嘴 211：粗滤器或精滤器
212：循环泵 311：第一通道
312：第二通道 F1、F11：上行流
F2：下行流 F3：上行流

Claims (5)

1.一种乙烯低聚装置，其特征在于包含：
反应器，在所述反应器中由所注入的溶液和乙烯进行乙烯低聚反应；
换热器，所述换热器设置在所述反应器的外部且通过第一管道连接，用于除去在所述反应器中停留预设时间后从所述反应器送出而循环的包含所述溶液和乙烯的反应中溶液的热；以及
混合喷射器，所述混合喷射器通过第二管道连接于所述换热器且设置在所述反应器上，用于使完成所述换热器的循环的反应中溶液经过并混合后，再混合到所述反应器内部的反应中溶液。
2.根据权利要求1所述的乙烯低聚装置，其特征在于，
所述混合喷射器包含：
喷嘴，所述喷嘴用于使所述反应中溶液经过；以及
扩散器，所述扩散器用于使经过所述喷嘴的所述反应中溶液高速通过，
所述扩散器由高速流动的所述反应中溶液将所述反应器内部中所述扩散器周围的反应中溶液进一步带入所述扩散器内部，并在所述扩散器内部进一步混合，使得以更快的速度流入所述反应器内部。
3.根据权利要求2所述的乙烯低聚装置，其特征在于，
所述反应器还包含内部反应器，所述内部反应器设置在所述反应器的内部，用于从所述反应器下方朝上方注入溶液和乙烯，以形成上行流。
4.根据权利要求1所述的乙烯低聚装置，其特征在于，
所述反应器还包含喷洒器，所述喷洒器自下方朝上方设置，用于从所述反应器下方朝上方注入溶剂和乙烯。
5.根据权利要求4所述的乙烯低聚装置，其特征在于，
所述喷洒器包含：
环形单元，所述环形单元为圆筒，其内部装入所注入的溶剂和乙烯；以及
多个喷嘴，所述多个喷嘴等间距布设在所述环形单元上，用于将所述溶剂和乙烯均匀地喷射到所述反应器的内部。
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