用于乙烯低聚的方法及為此使用的反應器系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于乙烯低聚的方法及為此使用的反應器系統(tǒng)
[0001]本申請是申請人于2008年12月18日提交的、發(fā)明名稱為“用于乙烯低聚的方法及為此使用的反應器系統(tǒng)”的、申請?zhí)枮?00880122472.7的發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002]本發(fā)明涉及一種用于乙烯低聚的方法和一種為此使用的反應器系統(tǒng)。
[0003]通過乙烯低聚制備直鏈α -烯烴的低聚方法是廣為所知的。這些方法通常在這樣一種反應器系統(tǒng)中進行，其中將引入的乙烯在溶劑的存在下通過適宜的催化劑組合物轉(zhuǎn)化為直鏈α -烯烴。在反應器中進行低聚后，氣體和液體出口物流被進一步地加工。來自反應器的液體出口物流通常含有直鏈α-烯烴、溶劑和仍有活性的催化劑組合物。各方法中的一個基本特征為催化劑組合物中組分的失活以及從有機相中萃取。通常，失活和萃取是通過將液體反應器出口物料與一種極性相(例如一種苛性堿水溶液)混合而實現(xiàn)。這方面，需要使有機相與所述極性相快速而有效地混合。另外，還必須保證混合器中形成極小的液滴且出口物流和極性相的停留時間最小(直至達到有效混合)，以產(chǎn)生足夠的相轉(zhuǎn)移表面。如果失活不能被足夠快速地實現(xiàn)，則將產(chǎn)生不希望有的副反應。這導致產(chǎn)物純度的降低，并且不希望有的副產(chǎn)品還可在分離部分形成腐蝕性組分。
[0004]在現(xiàn)有技術中，靜態(tài)混合器、噴嘴或攪拌釜混合器已用于混合有機出口相和極性相。然而，迄今，這些混合設備已不足以滿足所有上述需求，其可被進一步地改進。
[0005]因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種能克服現(xiàn)有技術缺點的乙烯低聚方法。特別是提供這樣一種方法，其中在低聚后，催化劑組合物可被容易而快速地失活并從低聚反應器的有機出口物流中萃取出來。
[0006]此外，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于所述低聚的反應器系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的第一個目的是通過一種用于乙烯低聚的方法實現(xiàn)，所述方法包括以下步驟:
[0008](i)將乙烯在一種溶劑和一種催化劑組合物的存在下于一種反應器中低聚；
[0009](ii)從所述反應器中排出一種含有催化劑組合物的出口物流；
[0010](iii)將所述催化劑組合物用一種極性相失活并萃取，其中所述出口物流與所述極性相在一種動態(tài)混合設備中混合，所述動態(tài)混合設備具有轉(zhuǎn)子和定子元件，所述元件包括同心工具環(huán)。
[0011]優(yōu)選地，所述混合設備包括經(jīng)徑向開槽和/或鉆孔的元件，其中相鄰工具環(huán)之間的環(huán)形剪切間隙為0.1至5mm。
[0012]優(yōu)選地，所述極性相為一種苛性堿水溶液。
[0013]更優(yōu)選地，所述動態(tài)混合器的轉(zhuǎn)速為2.5至40m/s。
[0014]在一個實施方案中，所述催化劑組合物包括一種有機酸的鋯鹽和至少一種有機鋁化合物。
[0015]此外，優(yōu)選地，所述鋯鹽具有式ZrCl4 A1，其中X = OCOR或OSO3V，R和V獨立地為烷基、烯基或苯基，并且其中O < m < 4。
[0016]此外，優(yōu)選提出的是，至少一種鋁化合物具有通式R1nAl3 ?或Al J3R13，其中R1代表具有I至20個碳原子的烷基，Y代表Cl、Br或I，η為在I < η < 2范圍內(nèi)的任意數(shù)值。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，還提供一種用于乙烯低聚的反應器系統(tǒng)，包括一種具有將乙烯、α_烯烴、溶劑和催化劑組合物供給至反應器中和從反應器中排出的入口和出口的反應器，所述反應器與一種動態(tài)混合設備連接，在所述動態(tài)混合設備中，一種含有催化劑組合物的出口物流與一種用于將催化劑失活并萃取的極性相進行混合，所述動態(tài)混合設備具有轉(zhuǎn)子和定子元件，所述元件包括經(jīng)徑向開槽和/或鉆孔的同心工具環(huán)，其中環(huán)形剪切間隙為0.1至 Smnin
[0018]優(yōu)選地，所述動態(tài)混合設備包括用于處理高分子量直鏈α -烯烴的切割設備，所述切割設備位于定子和轉(zhuǎn)子元件的上游，或整合至所述動態(tài)混合設備的一個入口區(qū)域中或一個單獨的套管(separate casing)中。
[0019]出乎意料地，已發(fā)現(xiàn)上文公開的特定動態(tài)混合設備的使用獲得了一種乙烯低聚方法，其中可以快速而有效地混合含有催化劑組合物的液體反應器出口物流和一種用于失活和萃取的極性相。此外，還能形成極小的液滴并達到直至已實現(xiàn)有效混合的最小停留時間。此外，使用所述動態(tài)混合設備的失活足夠快速，從而可避免不希望有的副反應。因此，不會降低產(chǎn)品純度，并可避免分離部分中腐蝕性組分的形成。
[0020]通過按需改制混合設備的幾何結構，可調(diào)整液滴尺寸以滿足所需快速而有效的失活和萃取。另一方面，還可避免穩(wěn)定乳液的形成，從而使得此后仍可在傾析器中通過重力分離作用實現(xiàn)有機相與極性相的分離。
[0021]具體而言，所述動態(tài)混合設備的性能可通過混合器幾何結構的改制來優(yōu)化，所述幾何機構例如轉(zhuǎn)子和定子元件之間的間隙和距離以及所應用的轉(zhuǎn)速。
[0022]還已發(fā)現(xiàn)，其中混合將通過湍流實現(xiàn)的混合器類型不適用于本發(fā)明目的，而需要高剪切力來實現(xiàn)所需的高效混合作業(yè)。只有使用上文公開的動態(tài)混合器才能獲得令人滿意的結果。如此可實現(xiàn)高剪切力和低停留時間。
[0023]所獲得的液滴尺寸為10 μ m左右，并具有狹窄的尺寸分布。
[0024]在另一個實施方案中，所述混合設備可包括用于處理高分子量直鏈α -烯烴的切割設備，所述切割設備位于混合元件的上游，或整合至所述動態(tài)混合設備的一個入口區(qū)域中或一個單獨的套管中。這有助于避免反應器系統(tǒng)的沉積和堵塞。
[0025]此外，還可顯著避免所述動態(tài)混合設備中的死區(qū)域，這同樣也作為本發(fā)明的方法和反應器系統(tǒng)的優(yōu)點。
[0026]以上說明書或權利要求中所公開的特征既可以單獨的形式又可以其任意結合的形式作為用于實現(xiàn)各種形式的本發(fā)明的素材。
【主權項】
1.乙烯低聚的方法，包括以下步驟: (i)將乙烯在一種溶劑和一種催化劑組合物的存在下于一種反應器中低聚； (ii)從所述反應器中排出一種含有催化劑組合物的出口物流； (iii)將所述催化劑組合物用一種極性相失活并萃取，其中所述出口物流與所述極性相在一種動態(tài)混合設備中混合，所述動態(tài)混合設備具有轉(zhuǎn)子和定子元件，所述元件包括經(jīng)徑向開槽和/或鉆孔的同心工具環(huán)，其中環(huán)形剪切間隙為0.1至5_ ; 其中所述催化劑組合物包括一種有機酸的鋯鹽和至少一種有機鋁化合物，并且其中所述鋯鹽具有式ZrCl4 A1，其中X = OCOR或OSO3V，R和V獨立地為烷基、烯基或苯基，并且其中O < m < 4。2.權利要求1的方法，其中所述極性相為一種苛性堿水溶液。3.權利要求1或2的方法，其中所述動態(tài)混合設備的轉(zhuǎn)速為2.5至40m/s。4.權利要求1的方法，其中所述至少一種有機鋁化合物具有通式R^Al3 ?或Al J3R13,其中R1代表具有I至20個碳原子的烷基，Y代表Cl、Br或I，η為在I < η < 2范圍內(nèi)的任意數(shù)值。5.用于乙烯低聚的反應器裝置，包括一種具有將乙烯、α-烯烴、溶劑和催化劑組合物供給至反應器中和從反應器中排出的入口和出口的反應器，所述反應器與一種動態(tài)混合設備連接，在所述動態(tài)混合設備中，一種含有催化劑組合物的出口物流與一種用于將催化劑失活并萃取的極性相進行混合，所述動態(tài)混合設備具有轉(zhuǎn)子和定子元件，所述元件包括經(jīng)徑向開槽和/或鉆孔的同心工具環(huán)，其中環(huán)形剪切間隙為0.1至5_。6.權利要求5的反應器裝置，其中所述動態(tài)混合設備包括用于處理高分子量直鏈α -烯烴的切割設備，所述切割設備位于定子和轉(zhuǎn)子元件的上游，或整合至所述動態(tài)混合設備的一個入口區(qū)域中或一個單獨的套管中。7.權利要求5或6的反應器，其中所述極性相為一種苛性堿水溶液。8.權利要求5或6的反應器，其中所述動態(tài)混合設備的轉(zhuǎn)速為2.5至40m/s。9.權利要求5或6的反應器，其中所述催化劑組合物包括一種有機酸的鋯鹽和至少一種有機鋁化合物。10.權利要求9的反應器，其中所述鋯鹽具有式ZrCl4 A1，其中X = OCOR或OSO3W，R和V獨立地為烷基、烯基或苯基，并且其中O <m< 4。11.權利要求9的反應器，其中所述至少一種有機鋁化合物具有通式R1nAl3nSAl2Y3R13，其中R1代表具有I至20個碳原子的烷基，Y代表Cl、Br或I，η為在I <η< 2范圍內(nèi)的任意數(shù)值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于乙烯低聚的方法，包括以下步驟：(i)將乙烯在一種溶劑和一種催化劑組合物的存在下于一種反應器中低聚；(ii)從所述反應器中排出一種含有催化劑組合物的出口物流；(iii)將所述催化劑組合物用一種極性相失活并萃取，其中所述出口物流與所述極性相在一種動態(tài)混合設備中混合，所述動態(tài)混合設備具有包括同心工具環(huán)的轉(zhuǎn)子和定子元件；并涉及一種為此使用的反應器系統(tǒng)。
【IPC分類】B01J19/18, C07C2/30, C07C11/02, C07C2/22
【公開號】CN105130739
【申請?zhí)枴緾N201510455690
【發(fā)明人】W·穆勒, P·M·弗里茨, H·博爾特, A·韋萊恩霍費爾, A·梅茲溫克爾, C·陶布, R·斯科尼迪爾, F·溫克勒, H·弗瑞茲, K-H·霍夫曼, H-J·贊德, P·烏爾布里奇, J·賽加茲, F·莫薩, M·阿爾-哈茨米, A·阿爾-索言, M·阿爾-穆森德
【申請人】沙特基礎工業(yè)公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2008年12月18日
【公告號】CN102015586A, DE602007008127D1, EP2080745A1, EP2080745B1, US20110054233, WO2009083163A1