低粘度聚α-烯烃的制备方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及低粘度聚α‑烯烃领域，公开了低粘度聚α‑烯烃的制备方法和装置。所述方法包括：将聚合单体在催化剂存在下进行主聚合反应、副聚合反应，以及将获得产物进行分离的步骤，其中，所述催化剂包括催化剂A和催化剂B，所述催化剂B分为催化剂B1、B2和B3，其中，所述催化剂A加入主聚合反应，所述催化剂B1、B2和B3分别加入所述主聚合反应、副聚合反应和分离步骤中。采用本发明专利技术的制备方法，能够实现将大部分催化剂的回收利用，极大减少聚α‑烯烃制备中产生的污染，并提高生产效率，提高PAO4以及PAO6的收率，获得质量更高的产品。

Preparation method and device of low viscosity polyalkene

【技术实现步骤摘要】
低粘度聚α-烯烃的制备方法和装置
本专利技术涉及聚α-烯烃(PAO)领域，具体地，涉及一种低粘度聚α-烯烃的制备方法和装置。
技术介绍
润滑油规格日益严格，高品质润滑油及合成油的需求量明显增长，而聚α-烯烃则是增长最快的品种之一。它具有操作温度范围宽，低温、高温稳定性好，低倾点，低挥发性，低温流动性能佳，高抗氧化性，高粘度指数等优点，可以运用在调制各类高档机油上，如汽油机油、柴油机油、压缩机机油、军用润滑油等等。聚α-烯烃主要是由C8-C12的α-烯烃在催化剂作用下进行聚合反应，经过分离、加氢等一系列工艺处理后得到的长链异构烷烃。聚α-烯烃的直链烷烃骨架能保证其具有良好的粘温特性，其较短、较多的侧链又能保持低温流动性，加上不含芳烃、环烷烃等基团，有利于物理、化学的稳定。因此，聚α-烯烃是一种理想的润滑油基础油。产品有PAO2、PAO4、PAO6、PAO8等，分别代表100℃下，粘度为2、4、6、8mm2/s，其中PAO4和PAO6粘度适中，是良好的适用于发动机的润滑油基础油。低粘度聚α-烯烃润滑油的催化剂以BF3为主，传统生产过程在反应完成之后，需进行倒料、置换、碱洗、水洗等过程，才能彻底去除F离子(1ppm以下)，过程中将产生大量的含F、Na离子、高COD含量的废水，且消耗大量的BF3催化剂。这样需要新建配套的含F、Na离子、高COD废水处理设施，增大了环保压力；且碱洗水洗之后催化剂无法回收，增加了运行成本；若碱洗、水洗罐是间歇操作的，还增加了人工成本，存在生产隐患。
技术实现思路
r>本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的催化剂难以回收，且回收成本较高的问题，提供低粘度聚α-烯烃的制备方法和装置，该方法能够将聚合反应中大部分的催化剂回收并利用，且催化剂回收成本较低，提高了催化剂的利用率，降低了催化剂回收过程中对环境的污染。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种低粘度聚α-烯烃的制备方法，包括：将聚合单体在催化剂存在下进行主聚合反应、副聚合反应，以及将获得产物进行分离的步骤，其中，所述催化剂包括催化剂A和催化剂B，所述催化剂B分为催化剂B1、B2和B3，其中，所述催化剂A加入主聚合反应，所述催化剂B1、B2和B3分别加入所述主聚合反应、副聚合反应和分离步骤中。优选地，所述聚合单体为含有碳原子数8到12的α-烯烃；所述催化剂A为路易斯酸，优选为BF3和/或离子液体；所述催化剂B为路易斯碱，优选为烷基醇和/或酯。优选地，所述方法包含以下步骤：(1)将所述聚合单体以及催化剂A和B1加入主反应器中进行主聚合反应，得到混合物I；(2)将所述催化剂B2加入副反应器中与同时转移至副反应器中的所述混合物I进行副聚合反应，得到混合物II；(3)将所述催化剂B3加入至分离装置中与同时转移至分离装置中的所述混合物II进行分离，分离得到聚合物以及回收的催化剂；(4)将所述聚合物进行后处理，所述回收的催化剂转移至主反应器中。优选地，所述方法包括以下步骤：(1)将所述聚合单体、回收的催化剂以及催化剂B2加入副反应器中进行副聚合反应，得到混合物III；(2)将所述催化剂B1、所述混合物III和催化剂A进行混合后，加入主反应器中进行主聚合反应，得到混合物IV；(3)将所述催化剂B3加入分离装置中与同时转移至分离装置中的所述混合物IV进行分离，分离得到聚合物以及回收的催化剂；(4)将所述聚合物进行后处理，所述回收的催化剂转移至副反应器中。优选地，所述催化剂A与催化剂B的重量比为1:(0.3-3)，优选为1:(0.7-1.5)；所述催化剂B中B1、B2、B3的重量比为(0.001-0.1):(0.01-1):(0.01-2)，优选为(0.01-0.05):(0.1-0.5):(0.1-1)。优选地，所述分离的条件包括：操作温度为-20℃到100℃，优选为0℃到80℃，更优选为20℃到60℃；操作压力为绝压130kPa-5MPa，优选为绝压150kPa-3MPa，更优选为绝压200kPa-1MPa；压降为0.1kPa到2MPa，优选为1kPa到1MPa，更优选为2kPa到0.5MPa。优选地，所述主聚合反应、副聚合反应以及分离步骤的温度波动小于10℃，优选地，温度波动小于5℃。本专利技术第二方面提供一种本专利技术所述的制备方法所用装置，包括：主反应器b、副反应器d和分离装置e；所述主反应器b、副反应器d通过管线连接，所述分离装置e放置于所述主反应器b和副反应器d的外部或内部，其中，所述主反应器b和副反应器d为管式反应器、釜式反应器、列管反应器和板式反应器中的至少一种；所述分离装置e为旋流分离器、旋流聚结分离器、沉降聚结器、沉降器和聚结器中的至少一种。优选地，所述装置还包括物料传输装置c和/或混合装置f；优选地，物料传输装置c为循环泵。优选地，所述物料传输装置c和/或混合装置f通过管线连接于所述主反应器b和副反应器d之间。优选地，所述混合装置f包括静态混合器、文丘里管和搅拌器中的至少一种。优选地，所述装置还包括控温装置，所述控温装置设置于所述主反应器b、副反应器的以及分离装置e中。本专利技术中，将催化剂B分成三部分，即催化剂B1、催化剂B2以及催化剂B3，然后分步加入至主聚合反应、副聚合反应以及产物的分离步骤中，利用催化剂B所具有的终止反应的特性，实现对聚合反应速率以及聚合产物分子量的控制，并通过对催化剂的用量进行优化，提高了α-烯烃的转化率以及聚α-烯烃，特别是PAO4以及PAO6的收率。本专利技术在反应器(包括主反应器和副反应器)的内部或外部设置分离装置，通过分离装置将反应得到的聚合物与催化剂组分进行分离，并将分离得到的催化剂重新用于聚合单体的催化，实现了催化剂的回收与再利用。本专利技术所用分离装置在分离过程中，几乎不产生热量，而传统的PAO聚合反应用催化剂分离回收装置，例如离心机等，在催化剂组分的分离过程中由于离心机的高速转动而产生大量的热量，这些热量难以及时散出，导致分离装置中反应温度的急剧上升，聚合单体在催化剂的催化作用下继续进行反应，生成不希望获得的聚合度更高的聚合体，例如PAO8。与此同时，本专利技术所用分离装置还能够将聚合物与催化剂组分分离得更为彻底，使得催化剂的回收率大大提高，进而提高了催化剂的有效利用率以及α-烯烃的转化率以及聚α-烯烃，特别是PAO4以及PAO6的收率；并且本专利技术所用分离装置回收催化剂组分时不需要设置额外的回收处理设备，工艺操作简单，并能够实现连续操作。本专利技术中，通过控制主反应器、副反应器以及分离装置内的温度波动小于10℃，避免了由于聚合反应放热而带来的反应器等温度的上升，以及由此导致聚合反应的不稳定性、多聚体收率的增大等，提高了最终聚合物的产品质量。附图说明图1是本专利技术实施例1的示意图；图2是本专利技术实施例2的示意图。附图标记说明a、催化剂储罐；b、主反应器；c、物料传输装置；d、副反应器；e、分离装置；f、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低粘度聚α-烯烃的制备方法，包括：/n将聚合单体在催化剂存在下进行主聚合反应、副聚合反应，以及将获得产物进行分离的步骤，其中，所述催化剂包括催化剂A和催化剂B，所述催化剂B分为催化剂B1、B2和B3，其中，/n所述催化剂A加入主聚合反应，所述催化剂B1、B2和B3分别加入所述主聚合反应、副聚合反应和分离步骤中。/n

【技术特征摘要】
1.一种低粘度聚α-烯烃的制备方法，包括：
将聚合单体在催化剂存在下进行主聚合反应、副聚合反应，以及将获得产物进行分离的步骤，其中，所述催化剂包括催化剂A和催化剂B，所述催化剂B分为催化剂B1、B2和B3，其中，
所述催化剂A加入主聚合反应，所述催化剂B1、B2和B3分别加入所述主聚合反应、副聚合反应和分离步骤中。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述聚合单体为含有碳原子数8到12的α-烯烃；所述催化剂A为路易斯酸，优选为BF3和/或离子液体；所述催化剂B为路易斯碱，优选为烷基醇和/或酯。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述方法包含以下步骤：
(1)将所述聚合单体以及催化剂A和B1加入主反应器中进行主聚合反应，得到混合物I；
(2)将所述催化剂B2加入副反应器中与同时转移至副反应器中的所述混合物I进行副聚合反应，得到混合物II；
(3)将所述催化剂B3加入至分离装置中与同时转移至分离装置中的所述混合物II进行分离，分离得到聚合物以及回收的催化剂；
(4)将所述聚合物进行后处理，所述回收的催化剂转移至主反应器中。


4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：
(1)将所述聚合单体、回收的催化剂以及催化剂B2加入副反应器中进行副聚合反应，得到混合物III；
(2)将所述催化剂B1、所述混合物III和催化剂A进行混合后，加入主反应器中进行主聚合反应，得到混合物IV；
(3)将所述催化剂B3加入分离装置中与同时转移至分离装置中的所述混合物IV进行分离，分离得到聚合物以及回收的催化剂；
(4)将所述聚合物进行后处理，所述回收的催化剂转移至副反应器中。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，所述催化剂A与催化剂B的重量比为1:(0.3-3)，优选为1:(0.7-1.5)；所述催化剂B中B1、B2、B3的重...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁晖殿，施昌智，杨克勇，
申请(专利权)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石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11