本發(fā)明涉及異丁烯聚合技術領域，特別涉及異丁烯聚合制備四異丁烯的方法及裝置。
背景技術：
我國擁有豐富的異丁烯資源，它是一種非常好的化工原料，但是目前主要被用來生產附加值較低、需求量巨大的甲基叔丁基醚、叔丁醇、丁基橡膠等，對于異丁烯來說，是一種非常嚴重的資源浪費。
由于甲基叔丁基醚作為汽油添加劑對水源有潛在污染的風險，已經被美國禁用，導致其生產和應用前景非常不明朗。因此，開發(fā)一種新的化工工藝，將異丁烯制備成三異丁烯和四異丁烯，成為高附加值產品，又解決了異丁烯的去處問題，一舉多得。因此，開發(fā)一種能夠使異丁烯僅僅聚合成為三異丁烯和四異丁烯，而不產生多聚異丁烯的方法就變得很有必要。
目前已經開發(fā)成功的異丁烯聚合技術主要有兩種，一種是只能將異丁烯催化合成二異丁烯，另一種是將異丁烯催化合成多聚異丁烯（聚合度一般超過100）。
目前國內還不能獨立生產四異丁烯，主要從日本進口，因此該專利技術具有非常廣闊的市場前景。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足提供一種異丁烯聚合制備四異丁烯的方法及裝置，該方法的溫度易于控制、副產品少、純度高，轉化率高、回收率高、可連續(xù)生產；
該裝置可操作性強、溫度易于控制、異丁烯聚合度適宜、可連續(xù)生產。
為解決上述技術問題本發(fā)明采用以下技術方案：一種異丁烯聚合制備四異丁烯的方法，包括如下步驟：先將阻聚劑與異丁烯含量為30%-40%的碳四原料同時通入靜態(tài)混合器混合，形成混合料，然后經過預熱器預熱后將混合料通入裝有催化劑的聚合反應塔進行聚合反應，反應完后進入三異丁烯精餾塔精餾，得到的三異丁烯及塔底反應物進入四異丁烯精餾塔精餾得到四異丁烯產品；
阻聚劑通入時的流量為150-250kg/h，異丁烯含量為30%的碳四原料通入時的流量為3000-4000kg/h。
聚合反應時，控制溫度120-150℃，壓力1.5-2.0MPa，質量空速為2-3。
以下是本發(fā)明的進一步改進：
所述阻聚劑由以下重量份的物質組成： 2-叔丁基苯酚30份，二乙基羥胺20份，異戊醇8份，甲基二乙醇胺10份，對苯二酚15份，對氯甲基苯乙烯10份，丙烯酸多元醇酯5份。
進一步改進：
上述阻聚劑制備方法包括以下步驟 ：將 2-叔丁基苯酚30份，二乙基羥胺20份，異戊醇8份，甲基二乙醇胺10份，對苯二酚15份依次泵入攪拌釜，攪拌30分鐘，按照500轉/分進行攪拌，攪拌后加入對氯甲基苯乙烯10份及丙烯酸多元醇酯5份后繼續(xù)攪拌30分鐘得到阻聚劑成品。
一種異丁烯聚合制備四異丁烯的裝置，包括聚合反應塔，聚合反應塔包括塔體，塔體的一側由上到下依次設有原料進口、二級聚合粗產品進料口及三級聚合粗產品進料口，塔體的一側位于原料進口及二級聚合粗產品進料口之間的位
置設有一級聚合粗產品出口，塔體的一側位于二級聚合粗產品進料口及三級聚合粗產品進料口之間的位置設有二級粗產品出料口，塔體的底部設有三級粗產品出口及三級粗產品出料口；
原料進口與一級聚合粗產品出口之間通過管道依次連接有一級產品換熱器及一級產品循環(huán)泵；二級聚合粗產品進料口與二級粗產品出料口之間依次設有二級產品換熱器及二級產品循環(huán)泵，三級聚合粗產品進料口與三級粗產品出料口之間依次設有三級產品換熱器及三級產品循環(huán)泵，所述原料進口上還連接有原料預熱器及靜態(tài)混合器，靜態(tài)混合器上連接有阻聚劑進料泵及原料泵；
所述塔體內位于原料進口與一級聚合粗產品出口之間的位置設有一段反應填料，塔體內位于二級聚合粗產品進料口與二級粗產品出料口之間的位置設有二段反應填料，所述塔體內位于三級聚合粗產品進料口與二級粗產品出料口之間的位置設有三段反應填料；
所述三級粗產品出口上連接有三異丁烯精餾塔，三異丁烯精餾塔為填料塔，三異丁烯精餾塔為具有側線采出功能的精餾塔，三異丁烯精餾塔的塔頂通過管道連接有塔頂冷凝器、塔頂回流罐及塔頂回流泵，三異丁烯精餾塔的中部通過管道連接有二聚產品冷凝器、二聚產品罐及二聚產品回流泵，三異丁烯精餾塔的底部通過管道連接有塔釜再沸器，三異丁烯精餾塔的底部連接有塔釜回流泵；塔釜回流泵上通過管道連接有四異丁烯精餾塔，四異丁烯精餾塔為板式塔，四異丁烯精餾塔的塔頂部通過管道連接有四異丁烯冷凝器、四異丁烯回流罐及四異丁烯泵；
所述四異丁烯精餾塔的塔底部通過管道連接有塔釜再沸器，四異丁烯精餾塔的塔底部還通過管道連接有重組分泵。
本發(fā)明采用上述技術方案的方法能夠使異丁烯定向聚合成四異丁烯，用催化劑催化異丁烯的聚合反應使異丁烯變?yōu)楦吒郊又档漠a品，四異丁烯可以作為合成高價值烷烴的原料；異丁烯轉化率可達85%到90%，收率達80%以上，剩余異丁烯濃縮后，繼續(xù)循環(huán)利用；每噸異丁烯原料價格6000元，加工費用只用1100元，而銷售價格為每噸18000元以上，有效的節(jié)約了生產成本，提高了產品附加值。
本發(fā)明采用上述裝置可操作性強、溫度易于控制、異丁烯聚合度適宜、可連續(xù)生產。
下面結合附圖和實施例對上述技術方案做進一步說明。
附圖說明
附圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
圖中，a1-原料進口，a2-二級聚合粗產品進料口，a3-三級聚合粗產品進料口，b1-三級粗產品出口，b2-一級聚合粗產品出口，b3-二級粗產品出料口， E1-一級產品換熱器，E2-二級產品換熱器，E3-三級產品換熱器，E4-原料預熱器，E5-塔頂冷凝器，E6-三聚產品冷凝器，E7-塔釜再沸器，E8-四異丁烯冷凝器，E9-塔釜再沸器，V101-塔頂輕組分罐，V102-三聚產品罐，V103-四異丁烯回流罐，P1-一級產品循環(huán)泵，P2-二級產品循環(huán)泵，P3-三級產品循環(huán)泵，P4-阻聚劑進料泵，P5-原料泵，P6-塔頂回流泵，P7-三聚產品回流泵，P8-塔釜采出泵，P9-四異丁烯泵，P10-重組分泵，H1-靜態(tài)混合器，R1-聚合反應塔，T1-三異丁烯精餾塔，T2-四異丁烯精餾塔。
具體實施方式
實施例1，一種異丁烯聚合制備四異丁烯的方法，包括如下步驟：
先將阻聚劑與異丁烯含量為30%的碳四原料同時通入靜態(tài)混合器混合，形成混合料，然后經過預熱器預熱后將混合料通入裝有催化劑的聚合反應塔進行聚合反應，反應完后進入三異丁烯精餾塔精餾，得到的三異丁烯及塔底反應物進入四異丁烯精餾塔精餾得到四異丁烯產品，純度在99.5%以上。
阻聚劑通入時的流量為150kg/h，異丁烯含量為30%的碳四原料通入時的流量為3000kg/h。
聚合反應時，控制溫度120℃，壓力1.5MPa，質量空速為2。
實施例2，一種異丁烯聚合制備四異丁烯的方法，包括如下步驟：
先將阻聚劑與異丁烯含量為40%的碳四原料同時通入靜態(tài)混合器混合，形成混合料，然后經過預熱器預熱后將混合料通入裝有催化劑的聚合反應塔進行聚合反應，反應完后進入三異丁烯精餾塔精餾，得到的三異丁烯及塔底反應物進入四異丁烯精餾塔精餾得到四異丁烯產品，純度在99.5%以上。
阻聚劑通入時的流量為250kg/h，異丁烯含量為30%的碳四原料通入時的流量為4000kg/h。
聚合反應時控制溫度150℃，壓力2.0MPa，質量空速為3。
所述催化劑由以下重量份的物質組成，無定形硅鋁10份，氧化鎂13份，碳酸鈉9份，活性炭13份，堿性硫酸鋁8份，三氧化二硼17份，三氧化二鐵15份，納米氧化鋅顆粒25份，氧化鉀10份，氧化鉻15份，二氧化鈦8份，氧化鋯3份，硫酸鈣2份。
所述納米氧化鋅顆粒的粒徑為 50-10nm，長度為 80-30nm。
所述無定形硅鋁的比表面積為 350 -600m 2 /g，孔容為 0.75 -1.30ml/g。
上述聚合催化劑的制備方法，包括如下步驟：
a、焙燒處理；
將無定形硅鋁10份，氧化鎂13份，碳酸鈉9份，活性炭13份，堿性硫酸鋁8份，三氧化二硼17份，三氧化二鐵15份，納米氧化鋅顆粒25份，氧化鉀10份，氧化鉻15份，二氧化鈦8份，氧化鋯3份，硫酸鈣2份混合均勻，送入2000-3000℃的焙燒爐中焙燒8-12小時得到顆粒。
b、酸化步驟；
將上述顆粒加入硝酸0.5mol/l水溶液，碾壓成膠團狀濕餅后擠條成型，
然后晾曬，晾曬后混合物的含水率≤ 30%。
c、焙燒；
將晾曬后的混合物放入焙燒爐中進行焙燒，焙燒溫度控制在600-800℃，焙燒時間控制在2小時。
d、將步驟c中焙燒后的混合物進行粉碎處理，然后先用20目的篩網過濾，去除顆粒直徑過細的粉末，再將得到的顆粒用10目的篩網過濾，去除顆粒直徑過大的部分，得到成品催化劑。
所述阻聚劑由以下重量份的物質組成： 2-叔丁基苯酚30份，二乙基羥胺20份，異戊醇8份，甲基二乙醇胺10份，對苯二酚15份，對氯甲基苯乙烯10份，丙烯酸多元醇酯5份。
上述阻聚劑制備方法包括以下步驟：將 2-叔丁基苯酚30份，二乙基羥胺20份，異戊醇8份，甲基二乙醇胺10份，對苯二酚15份依次泵入攪拌釜，攪拌30分鐘，按照500轉/分進行攪拌，攪拌后加入對氯甲基苯乙烯10份及丙烯酸多元醇酯5份后繼續(xù)攪拌30分鐘得到阻聚劑成品。
實施例3，如圖1所示，一種異丁烯聚合制備四異丁烯的裝置，包括聚合反應塔R1，聚合反應塔R1包括塔體，塔體的一側由上到下依次設有原料進口a1、二級聚合粗產品進料口a2及三級聚合粗產品進料口a3，塔體的一側位于原料進口a1及二級聚合粗產品進料口a2之間的位置設有一級聚合粗產品出口b2，塔體的一側位于二級聚合粗產品進料口a2及三級聚合粗產品進料口a3之間的位置設有二級粗產品出料口b3，塔體的底部設有三級粗產品出口b1及三級粗產品
出料口b4。
原料進口a1與一級聚合粗產品出口b2之間通過管道依次連接有一級產品換熱器E1及一級產品循環(huán)泵P1；二級聚合粗產品進料口a2與二級粗產品出料口b3之間依次設有二級產品換熱器E2及二級產品循環(huán)泵P2，三級聚合粗產品進料口a3與三級粗產品出料口b4之間依次設有三級產品換熱器E3及三級產品循環(huán)泵P3，所述原料進口a1上還連接有原料預熱器E4及靜態(tài)混合器H1，靜態(tài)混合器H1上連接有阻聚劑進料泵P4及原料泵P5。
所述塔體內位于原料進口a1與一級聚合粗產品出口b2之間的位置設有一段反應填料，塔體內位于二級聚合粗產品進料口a2與二級粗產品出料口b3之間的位置設有二段反應填料，所述塔體內位于三級聚合粗產品進料口a3與二級粗產品出料口b3之間的位置設有三段反應填料。
所述三級粗產品出口b1上連接有三異丁烯精餾塔T1，三異丁烯精餾塔T1為填料塔，三異丁烯精餾塔T1為具有側線采出功能的精餾塔，三異丁烯精餾塔T1的塔頂通過管道連接有塔頂冷凝器E5、塔頂回流罐V101及塔頂回流泵P6，三異丁烯精餾塔T1的中部通過管道連接有二聚產品冷凝器E6、二聚產品罐V102及二聚產品回流泵P7，三異丁烯精餾塔T1的底部通過管道連接有塔釜再沸器E7，三異丁烯精餾塔T1的底部連接有塔釜回流泵P8。塔頂輕組分經過塔頂冷凝器E5進入塔頂回流罐V101，經塔頂回流泵P6后，一部分返回塔頂，一部分采出；產品三異丁烯經過塔中部采出，進入二聚產品冷凝器E6進入二聚產品罐V102，一部分返回塔內，一部分通入四異丁烯精餾塔T2，塔底反應物經過塔釜采出泵P8采出。
塔釜回流泵P8上通過管道連接有四異丁烯精餾塔T2，四異丁烯精餾塔T2為板式塔，四異丁烯精餾塔T2的塔頂部通過管道連接有四異丁烯冷凝器E8、四異丁烯回流罐V103及四異丁烯泵P9；所述四異丁烯精餾塔T2的塔底部通過管道連接有塔釜再沸器E9，四異丁烯精餾塔T2的塔底部還通過管道連接有重組分泵P10。
工作步驟如下，阻聚劑和異丁烯原料分別經過阻聚劑泵P4和原料泵P5按比例進入靜態(tài)混合器H1混合，經原料預熱器E4預熱后，通過原料進口a1進入聚合反應塔R1，經過第一段反應填料反應后， 部分一級聚合粗產品經一級聚合粗產品出口b2、一級產品循環(huán)泵P1及一級產品換熱器E1后返回原料進口a1，以控制一段反應過程中的溫度和轉化率；經過一段反應填料反應后的物料進入二段反應，經過二段反應填料反應后，部分二級粗產品經二級粗產品出料口b3進入二級產品循環(huán)泵P2、二級產品換熱器E2后返回二級聚合粗產品進料口a2，以控制二段反應過程中的溫度和轉化率；經過二段反應填料反應后的物料進入三段反應填料反應，經過三段填料反應后，部分三級粗產品經三級產品循環(huán)泵P3及塔釜再沸器E3后返回三級聚合粗產品進料口a3，以控制三段反應器內的溫度和轉化率，反應完全后的產品混合物經過三級粗產品出口b1進入三異丁烯精餾塔T1，進行精餾分離，通過三異丁烯精餾塔T1塔頂，采出輕組分，側線采出三異丁烯產品，經過三聚產品冷凝器E6冷卻后，進入三聚產品罐V102，收集三異丁烯產品通入四異丁烯精餾塔T2。
較重的組分通過塔釜采出泵P8泵入四異丁烯精餾塔T2,進行加工，從塔頂?shù)玫剿漠惗∠┊a品，經四異丁烯冷凝器E8，進入四異丁烯回流罐V103，經過四異丁烯泵P9采出，即得四異丁烯合格產品，少量重組分通過重組分泵P10出裝置。
T1塔既是精餾塔，又具有側線采出功能，塔頂輕組分經過塔頂冷凝器E5進入塔頂回流罐V101，經塔頂回流泵P6后，一部分返回塔頂，另一部分采出；產品三異丁烯經過塔上部采出，經三聚產品冷凝器E6，進入三聚產品罐V102，一部分返回塔內，另一部分采出為合格的三聚異丁烯產品；較重的組分經過塔釜采出泵P8泵入四異丁烯精餾塔T2。T1塔使用中間采出的設計，大大簡化了分離流程，降低了投資成本，而且單位產品能耗降低30%以上，符合綠色化工的要求。