乙烯齊聚環(huán)管反應器的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種乙烯齊聚環(huán)管反應器的控制方法，它既實時調(diào)節(jié)熱介質(zhì)流量大小、又相應調(diào)節(jié)乙烯進料流量大小以使得反應器內(nèi)實際反應溫度盡量接近設定的反應溫度，進而保證反應器穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。本發(fā)明結(jié)合熱介質(zhì)流量和乙烯進料流量雙參數(shù)來調(diào)控環(huán)管反應器，能有效地降低反應器出現(xiàn)“氣蝕”或“氣阻”現(xiàn)象，使反應器操作穩(wěn)定。
【專利說明】【技術領域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明的目的是提供一種乙烯齊聚的反應器控制方法；具體地說，是一種在乙烯 齊聚制α-烯烴生產(chǎn)過程中的乙烯齊聚環(huán)管反應器的控制方法。 乙烯齊聚環(huán)管反應器的控制方法 【背景技術】
[0002] 乙烯齊聚是烯烴聚合工業(yè)中最重要的反應之一，通過齊聚反應可以將廉價的小分 子烯烴轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈吒郊又档漠a(chǎn)品，如1-己烯和1-辛烯。其中，1-己烯是生產(chǎn)LLDPE和 HDPE的重要共聚單體，也是一些精細化學品的原料。1-己烯共聚的LLDPE樹脂與1- 丁烯 的共聚物相比，其拉伸強度、抗沖擊強度，抗撕裂性和經(jīng)久耐用性都明顯優(yōu)異，特別適于包 裝膜和溫室、棚室等農(nóng)用覆蓋膜。
[0003] CN1160700A中報道了一種乙烯齊聚制備低碳α -烯烴的連續(xù)化生產(chǎn)過程。使用 一種鋯四元體系催化劑，在特定的反應條件下，將催化劑溶液、乙烯原料氣及淬滅劑分別連 續(xù)加入相應的反應過程，齊聚產(chǎn)物經(jīng)過連續(xù)精餾得出產(chǎn)品。該申請中還指出反應具體條件， 該催化劑對碳十以下烯烴的選擇性較高，但其催化活性不高。
[0004] 上述現(xiàn)有技術都側(cè)重于乙烯齊聚生產(chǎn)工藝和催化劑的研究，且反應基本上是在普 通高壓反應釜中進行的。CN102272684A介紹了一種通過壓力和產(chǎn)率關系控制流化床聚合反 應器的方法，通過反應器中聚合物的產(chǎn)率和壓力的關系來調(diào)節(jié)進入反應器內(nèi)單體的進料速 度。US7329712Β2報道了一種用于烯烴聚合反應，通過反應波動的變化對反應器內(nèi)物料進行 稀釋，從而達到控制反應進程的方法。DE3122561A1報道了一種通過改變環(huán)流反應器內(nèi)氣液 混合物壓降控制反應的方法。KR1093470B1報道了一種通過氫氣和單體比例的變化控制烯 烴聚合物分子量的聚合工藝。
[0005] 環(huán)管反應器具有傳熱面積大、傳質(zhì)強度高、器壁不易結(jié)垢(掛膠）等特點，被廣泛用 于生成聚丙烯和聚乙烯等高強度放熱反應中。反應物料在環(huán)管反應器中的流動、混合是靠 軸流泵來驅(qū)動的，因而只有以液相狀態(tài)存在的反應物料能參與聚合反應；另外，為了維持較 高的反應速度和目標產(chǎn)物的選擇性，需要保持較高的乙烯液相濃度；且反應器中氣相比例 超過一定值時就會出現(xiàn)"氣蝕"或"氣阻"現(xiàn)象，使反應器不能穩(wěn)定操作；反應器中氣相含量 的允許值取決于軸流泵的特性參數(shù)。
[0006] 乙烯齊聚反應是指在溶劑中通過催化劑作用將乙烯轉(zhuǎn)化成較大分子量的烯 烴（C4?C 12)的過程。在采用環(huán)管反應器進行乙烯齊聚反應時，反應過程中溶劑和乙 烯等都以連續(xù)方式進料，反應器中首先為全液相充滿，且該反應過程為強放熱反應， nC 2H4 - C2nH4n+ Λ H，其中Λ H=-17. 47Kcal/mol C2H4，由于乙烯在齊聚反應條件下主要以氣 相狀態(tài)存在（乙烯的臨界溫度為9°C )，當反應器中乙烯含量超過其飽和濃度時就會產(chǎn)生氣 相；而太多氣相物料的存在會造成反應器的操作不穩(wěn)定，不利于工業(yè)裝置的連續(xù)穩(wěn)定運行。 因此，乙烯齊聚環(huán)管反應器中氣體含量的控制是保證反應器穩(wěn)定、高效運行的重要條件，因 而需要找到一種有效的控制方法，實現(xiàn)乙烯齊聚的安全、平穩(wěn)生產(chǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 化學反應的反應熱與原料的反應量成正比，而撤熱介質(zhì)的流量隨反應熱的變化而 變化；現(xiàn)有技術中少見有將該原理應用于乙烯齊聚反應操作中的報導。本發(fā)明人在考慮到 這層關系后，既將反應器內(nèi)反應熱與撤熱介質(zhì)的流量關聯(lián)，又將其與乙烯進料流量關聯(lián)；即 為了控制反應器內(nèi)溫度穩(wěn)定而控制乙烯進料流量和撤熱介質(zhì)的流量雙參數(shù)，進而達到控制 乙烯聚合反應進程和實現(xiàn)反應器能穩(wěn)定高效運行的目的。
[0008] 因此，本發(fā)明提供一種乙烯齊聚環(huán)管反應器的控制方法，其特征在于，既實時調(diào)節(jié) 熱介質(zhì)流量大小、又相應調(diào)節(jié)乙烯進料流量大小以使得反應器內(nèi)實際反應溫度盡量接近設 定的反應溫度，進而保證反應器穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。具體地，當反應器內(nèi)實際反應溫度高于設定的反 應溫度時，手動或自動地(計算機程序控制）實時調(diào)節(jié)熱介質(zhì)流量使其變大，且相應調(diào)節(jié)乙 烯進料流量使其變大，通過雙參數(shù)的調(diào)節(jié)促使實際反應溫度盡快回歸設定溫度。在本發(fā)明 所述環(huán)管反應器中乙烯齊聚，使得反應器內(nèi)實際反應溫度盡可能地接近設定的反應溫度， 反應器中的乙烯溶解度穩(wěn)定，其中氣體含量穩(wěn)定從而反應器內(nèi)壓力穩(wěn)定；溫度和壓力的穩(wěn) 定確保反應器穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
[0009] 本發(fā)明結(jié)合熱介質(zhì)流量和乙烯進料流量雙參數(shù)來調(diào)控環(huán)管反應器，能有效地降低 反應器出現(xiàn)"氣蝕"或"氣阻"現(xiàn)象，使反應器操作穩(wěn)定。
[〇〇1〇] 在本發(fā)明一個【具體實施方式】中，根據(jù)既定的具體參數(shù)和條件，先通過實驗找出能 使反應器穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的熱介質(zhì)流量和乙烯進料流量大小間的經(jīng)驗關系；然后在控制環(huán)管反應 器過程中，根據(jù)該經(jīng)驗關系同時調(diào)節(jié)熱介質(zhì)流量和乙烯進料流量大小以使得反應器穩(wěn)定運 轉(zhuǎn)。該經(jīng)驗關系例如是經(jīng)驗關系式、經(jīng)驗關系曲線圖或由若干經(jīng)驗數(shù)據(jù)點制成的表格。優(yōu)選 的是，在找出熱介質(zhì)流量和乙烯進料流量大小間的經(jīng)驗關系后；在控制環(huán)管反應器過程中， 乙烯進料流量大小是根據(jù)熱介質(zhì)流量大小來調(diào)節(jié)的。優(yōu)選所述既定的具體參數(shù)和條件包括 設定的反應溫度、反應壓力、反應用溶劑及其流量、反應用催化劑及其流量、熱介質(zhì)在反應 器中的出口和入口溫度。更為優(yōu)選的是，所述溶劑為庚烷或己烯-1。
[〇〇11] 在本發(fā)明中，所述設定的反應溫度例如為1〇〇?135°C之間的任一數(shù)據(jù)。
[〇〇12] 在本發(fā)明中，更為優(yōu)選的是，運用自控設備，根據(jù)反應器內(nèi)實際反應溫度自動調(diào)節(jié) 熱介質(zhì)流量大小。
[0013] 在本發(fā)明中，更為優(yōu)選的是，運用自控設備，根據(jù)熱介質(zhì)流量大小自動調(diào)節(jié)乙烯進 料流量大小。
[0014] 本發(fā)明還提供一種計算機控制程序，該程序在計算機上運行時將根據(jù)前述任意一 項所述的方法對反應器提供工藝控制。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是乙烯齊聚環(huán)管反應器及其控制流程圖。 【具體實施方式】
[0016] 以下僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何本領域 的技術人員在本發(fā)明公開的技術范圍內(nèi)，可很容易進行的改變或變化都涵蓋在本發(fā)明的保 護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以權利要求書的保護范圍為準。
[0017] 實施例1
[0018] 圖1為本實施例中的反應器，圖中1、2和3分別代表換熱器、軸流泵和流量計；圖 中FIC和TIC為DCS控制術語，F(xiàn)IC代表流量控制，TIC代表溫度控制；乙烯齊聚反應熱由熱 介質(zhì)(例如為熱水）移出，熱介質(zhì)的溫度則由循環(huán)的冷卻水(調(diào)節(jié)冷卻水流量）來控制。設定 反應器內(nèi)溫度為某恒定值，通過反應器內(nèi)實際溫度的波動來自動調(diào)節(jié)控制閥(流量計3旁 邊的閥門）的開度控制熱介質(zhì)流量；根據(jù)流量計3中讀得的熱介質(zhì)流量數(shù)據(jù)大小自動調(diào)節(jié) 乙烯控制閥（圖中左下角的閥門）的開度控制乙烯的進料量，從而使反應器能夠穩(wěn)定高效的 運行。
[0019] 本實施例中，上述反應器用于乙烯三聚制己烯-1，溶劑為庚烷，其進料量為 150Kg/小時；反應壓力為5. OMPa，反應溫度設定為125°C，此時乙烯在反應器中的飽和溶解 度為14% ;乙烯起始流量為llOKg/小時；催化劑為鉻絡合物，其流量為5Kg/小時；熱介質(zhì)水 在反應器中的入口溫度為90°C，出口溫度為93°C。上述條件下，為了使反應器中液相乙烯 最大限度地接近其飽和濃度，得出熱介質(zhì)水流量與乙烯進料量Q i:?的經(jīng)驗關系數(shù)據(jù)如 表1。在具體的反應過程中，依據(jù)表1所示的經(jīng)驗關系通過對QS7)^P Qi:?雙參數(shù)的實時調(diào) 控，使反應器能夠穩(wěn)定高效的運行。
[0020] 表 1
【權利要求】
1. 乙烯齊聚環(huán)管反應器的控制方法，其特征在于，既實時調(diào)節(jié)熱介質(zhì)流量大小、又相應 調(diào)節(jié)乙烯進料流量大小以使得反應器內(nèi)實際反應溫度盡量接近設定的反應溫度，進而保證 反應器穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的控制方法，其特征在于，根據(jù)既定的具體參數(shù)和條件，先通過 實驗找出能使反應器穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的熱介質(zhì)流量和乙烯進料流量大小間的經(jīng)驗關系；然后在控 制環(huán)管反應器過程中，根據(jù)該經(jīng)驗關系同時調(diào)節(jié)熱介質(zhì)流量和乙烯進料流量大小以使得反 應器穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
3. 根據(jù)權利要求2所述的控制方法，其特征在于，在找出熱介質(zhì)流量和乙烯進料流量 大小間的經(jīng)驗關系后；在控制環(huán)管反應器過程中，乙烯進料流量大小是根據(jù)熱介質(zhì)流量大 小來調(diào)節(jié)的。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，所述既定的具體參數(shù)和條件包括 設定的反應溫度、反應壓力、反應用溶劑及其流量、反應用催化劑及其流量、熱介質(zhì)在反應 器中的出口和入口溫度。
5. 根據(jù)權利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述溶劑為庚烷或己烯-1。
6. 根據(jù)權利要求1?5中任意一項所述的控制方法，其特征在于，所述設定的反應溫度 為100?135°C之間的任一數(shù)據(jù)。
7. 根據(jù)權利要求1?5中任意一項所述的控制方法，其特征在于，運用自控設備，根據(jù) 反應器內(nèi)實際反應溫度自動調(diào)節(jié)熱介質(zhì)流量大小。
8. 根據(jù)權利要求1?7中任意一項所述的控制方法，其特征在于，運用自控設備，根據(jù) 熱介質(zhì)流量大小自動調(diào)節(jié)乙烯進料流量大小。
9. 計算機控制程序，該程序在計算機上運行時將根據(jù)權利要求1?8中任意一項所述 的方法對反應器提供工藝控制。
【文檔編號】C07C2/32GK104056583SQ201310089671
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月20日 優(yōu)先權日:2013年3月20日
【發(fā)明者】徐珂, 栗同林, 隋軍龍, 祁彥平 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院