一种用于制备聚α-烯烃的聚合反应系统和方法技术方案

本公开涉及一种用于制备聚α‑烯烃的聚合反应系统，该系统包括管式反应器和压力控制装置；所述管式反应器包括圆筒形密封壳体、反应管、原料入口管、产物出口管、冷却介质入口管、冷却介质出口管、第一密封板、第二密封板；所述反应管的外壁与所述壳体之间形成冷却介质空间，所述冷却介质入口管和所述冷却介质出口管分别与所述冷却介质空间流体连通；所述压力控制装置设置于所述壳体与所述冷却介质出口管之间，或者设置于所述壳体与所述冷却介质入口管之间，用于检测所述冷却介质空间的压力并控制所述冷却介质空间内的冷却介质流量。与现有技术相比，本公开的系统可以严格控制聚合反应的温度，提高聚α‑烯烃的收率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备聚α-烯烃的聚合反应系统和方法
本公开涉及聚烯烃生产领域，具体地，涉及一种用于制备聚α-烯烃的聚合反应系统和方法。
技术介绍
聚α-烯烃(Poly-Alpha-Olefin，PAO)是最常用的合成润滑油基础油中的一种。PAO是由线性α-烯烃(C6-C14的α-烯烃单体或混合烯烃)齐聚得到的产物(二聚体、三聚体、四聚体等)。PAO具有高粘度指数、低倾点、低挥发性、高闪点、热氧化安定性好、高低温性能优越和使用寿命长等特点。是配制高档、专用润滑油较为理想的基础油，广泛应用于航空航天、军事、交通运输和化妆品等行业。PAO的原料α-烯烃主要通过乙烯齐聚和石蜡裂解两种方法获得。国外一般以乙烯聚合生成的C8-C10的α-烯烃为中间体，再经路易斯酸络合型催化剂定向聚合而成。由于原料α-烯烃分子整齐，聚合油的分子规整、分子量分布窄，因此，所得的油品质量高。国内则主要依靠石蜡裂解的α-烯烃生产聚α-烯烃，但是由于石蜡中含油率较高，使得裂解的正构α-烯烃含量较低(一般＜65％)。α-烯烃的分子量分布较宽，一般在C5-C17之间，而由C8以下碳数α-烯烃制得的聚合油粘度指数较差，由C10以上碳数的α-烯烃制得的合成油低温性能较差，因而严重影响了国产聚α-烯烃的粘度指数、低温性能及氧化安定性。合成PAO的原料为C8-C12的α-烯烃，大多来自于乙烯齐聚产物，尤其以1-癸烯为原料合成的PAO的粘温性能最为优异，聚合催化剂为路易斯酸型催化剂(BF3、AlCl3等)或齐格勒-纳塔催化剂。其中，低粘度的PAO通常使用BF3作为催化剂，中粘度及高粘度的则采用AlCl3为催化剂来生产。一般而言，纯的路易斯酸引发活性低，必须与质子供体促进剂形成络合物和离子对才能引发齐聚反应。BF3-促进剂引发的α-烯烃的齐聚阳离子聚合反应为放热反应，且放热量不均匀，瞬时放热量很大，之后放热量逐渐降低，反应温度需要严格控制在某一区间，温度过高或过低都会反应生成其他聚合物，因此控制反应器温度恒定是最大难点。目前，针对严格控制聚α-烯烃的聚合反应器的温度的方法还鲜有报道，控制目标反应的反应温度恒定、避免反应过程中出现温度过高或过低现象、提高目标产物收率、满足反应器大型化的需求，是聚α-烯烃
亟待解决的问题。
技术实现思路
本公开的目的是为了克服现有生产聚α-烯烃的聚合反应装置的温度难以严格控制的缺点，提供一种用于制备聚α-烯烃的聚合反应系统和方法。为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种用于制备聚α-烯烃的聚合反应系统，该系统包括管式反应器和压力控制装置；所述管式反应器包括圆筒形密封壳体、反应管、原料入口管、产物出口管、冷却介质入口管和冷却介质出口管；所述壳体内间隔设有径向延伸的第一密封板和第二密封板，所述第一密封板和所述第二密封板的边缘分别与所述壳体内壁密封连接，以将所述壳体的内部沿反应原料流向依次分隔为入口分布区、反应区和出口分布区，所述原料入口管与所述入口分布区流体连通，所述产物出口管与所述出口分布区流体连通；所述反应管的两端分别贯穿所述第一密封板和所述第二密封板以分别与所述入口分布区和所述出口分布区流体连通，并在所述反应管的外壁与所述壳体之间形成冷却介质空间，所述冷却介质入口管和所述冷却介质出口管分别与所述冷却介质空间流体连通；所述压力控制装置设置于所述壳体与所述冷却介质出口管之间，或者设置于所述壳体与所述冷却介质入口管之间，用于检测所述冷却介质空间的压力并控制所述冷却介质空间内的冷却介质流量。可选地，所述压力控制装置包括电连接的压力传感器和压力控制器；所述压力传感器设置于所述壳体内，用于检测所述冷却介质空间的压力并将压力信号传递至所述压力控制器；所述冷却介质入口管上设有入口流量调节阀；所述压力控制器与所述入口流量调节阀连接，用于接收所述压力信号并根据预设值调整所述入口流量调节阀的开度，以控制所述冷却介质入口管的流量；或者，所述冷却介质出口管上设有出口流量调节阀；所述压力控制器与所述出口流量调节阀连接，用于接收所述压力信号并根据预设值调整所述出口流量调节阀的开度，以控制所述冷却介质出口管的流量。可选地，所述聚合反应系统还包括温度控制装置，用于检测所述产物出口管内的温度并控制所述冷却介质空间内的冷却介质流量；所述温度控制装置与所述压力控制装置各自独立地控制所述冷却介质空间内的冷却介质流量，或者所述温度控制装置与所述压力控制装置串级控制所述冷却介质空间内的冷却介质流量。可选地，所述温度控制装置包括电连接的温度传感器和温度控制器；所述温度传感器设置于所述产物出口管内，用于检测所述产物出口管内的温度并将温度信号传递至所述温度控制器；所述温度控制器与所述入口流量调节阀连接，用于接收所述温度信号并根据预设值调整所述入口流量调节阀的开度，以控制所述冷却介质入口管的流量；或者，所述温度控制器与所述出口流量调节阀连接，用于接收所述温度信号并根据预设值调整所述出口流量调节阀的开度，以控制所述冷却介质出口管的流量。可选地，所述壳体内轴向间隔设有多个所述反应管，所述反应管的顶端与所述原料入口管连通，所述反应管的底端与所述产物出口管连通；所述冷却介质空间的下部设有绕壳体周向均匀分布的多个冷却介质入口，多个冷却介质入口分别与所述冷却介质入口管连通，所述冷却介质空间的上部设置有与所述冷却介质出口管连通的冷却介质出口。可选地，所述管式反应器还包括冷却介质分配器，所述冷却介质分配器设置于所述冷却介质入口管与所述冷却介质入口之间；所述冷却介质分配器包括套设于所述壳体外的冷却介质分配环管，所述冷却介质分配环管内侧延伸出冷却介质分配支管以与所述冷却介质入口分别连通。可选地，所述反应管为光滑管、螺纹管、翅片管或高通量管，或者为它们中两者或三者的组合；其中，所述翅片管包括管壁外侧设有翅片的翅片分布区，所述翅片分布区的长度占所述反应管的总长度的15-80％。本公开第二方面提供一种采用本公开第一方面提供的聚合反应系统制备聚α-烯烃的方法，该方法包括：在α-烯烃聚合反应条件下，使α-烯烃聚合催化剂和/或聚合反应助剂与α-烯烃原料在所述管式反应器中接触进行反应；使冷却介质进入所述管式反应器的所述冷却介质空间，并通过所述压力控制装置使所述冷却介质空间内的所述冷却介质保持沸腾状态。可选地，所述冷却介质的沸点为15-55℃；所述冷却介质包括正戊烷、2-甲基丁烷、2,2-二甲基丁烷、2,3-二甲基丁烷或2-甲基戊烷，或者包括它们中两者或多者的组合。可选地，以所述α-烯烃原料的总重量为基准，所述α-烯烃聚合催化剂和/或所述聚合反应助剂的总量为0.3-4.5重量％；所述α-烯烃聚合反应条件包括：压力为0.01-0.75MPa，温度为15-55℃，所述α-烯烃原料在所述管式反应器内的停留时间为1.0-10h；所述α-烯烃聚合催化剂为阳离子催化剂，所述阳离子催化剂为BF3、Al2Cl3、ZnCl2、FeCl3、TiCl4或SnCl4，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备聚α-烯烃的聚合反应系统，其特征在于，该系统包括管式反应器(10)和压力控制装置(6)；/n所述管式反应器(10)包括圆筒形密封壳体(5)、反应管(55)、原料入口管(1)、产物出口管(2)、冷却介质入口管(3)和冷却介质出口管(4)；所述壳体(5)内间隔设有径向延伸的第一密封板(53)和第二密封板(54)，所述第一密封板(53)和所述第二密封板(54)的边缘分别与所述壳体(5)内壁密封连接，以将所述壳体(5)的内部沿反应原料流向依次分隔为入口分布区、反应区和出口分布区，所述原料入口管(1)与所述入口分布区流体连通，所述产物出口管(2)与所述出口分布区流体连通；所述反应管(55)的两端分别贯穿所述第一密封板(53)和所述第二密封板(54)以分别与所述入口分布区和所述出口分布区流体连通，并在所述反应管(55)的外壁与所述壳体(5)之间形成冷却介质空间，所述冷却介质入口管(3)和所述冷却介质出口管(4)分别与所述冷却介质空间流体连通；/n所述压力控制装置(6)设置于所述壳体(5)与所述冷却介质出口管(4)之间，或者设置于所述壳体(5)与所述冷却介质入口管(3)之间，用于检测所述冷却介质空间的压力并控制所述冷却介质空间内的冷却介质流量。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于制备聚α-烯烃的聚合反应系统，其特征在于，该系统包括管式反应器(10)和压力控制装置(6)；
所述管式反应器(10)包括圆筒形密封壳体(5)、反应管(55)、原料入口管(1)、产物出口管(2)、冷却介质入口管(3)和冷却介质出口管(4)；所述壳体(5)内间隔设有径向延伸的第一密封板(53)和第二密封板(54)，所述第一密封板(53)和所述第二密封板(54)的边缘分别与所述壳体(5)内壁密封连接，以将所述壳体(5)的内部沿反应原料流向依次分隔为入口分布区、反应区和出口分布区，所述原料入口管(1)与所述入口分布区流体连通，所述产物出口管(2)与所述出口分布区流体连通；所述反应管(55)的两端分别贯穿所述第一密封板(53)和所述第二密封板(54)以分别与所述入口分布区和所述出口分布区流体连通，并在所述反应管(55)的外壁与所述壳体(5)之间形成冷却介质空间，所述冷却介质入口管(3)和所述冷却介质出口管(4)分别与所述冷却介质空间流体连通；
所述压力控制装置(6)设置于所述壳体(5)与所述冷却介质出口管(4)之间，或者设置于所述壳体(5)与所述冷却介质入口管(3)之间，用于检测所述冷却介质空间的压力并控制所述冷却介质空间内的冷却介质流量。


2.根据权利要求1所述的聚合反应系统，其中，所述压力控制装置(6)包括电连接的压力传感器和压力控制器；所述压力传感器设置于所述壳体(5)内，用于检测所述冷却介质空间的压力并将压力信号传递至所述压力控制器；
所述冷却介质入口管(3)上设有入口流量调节阀；所述压力控制器与所述入口流量调节阀连接，用于接收所述压力信号并根据预设值调整所述入口流量调节阀的开度，以控制所述冷却介质入口管(3)的流量；或者，所述冷却介质出口管(4)上设有出口流量调节阀；所述压力控制器与所述出口流量调节阀连接，用于接收所述压力信号并根据预设值调整所述出口流量调节阀的开度，以控制所述冷却介质出口管(4)的流量。


3.根据权利要求2所述的聚合反应系统，其中，所述聚合反应系统还包括温度控制装置(9)，用于检测所述产物出口管(4)内的温度并控制所述冷却介质空间内的冷却介质流量；
所述温度控制装置(9)与所述压力控制装置(6)各自独立地控制所述冷却介质空间内的冷却介质流量，或者所述温度控制装置(9)与所述压力控制装置(6)串级控制所述冷却介质空间内的冷却介质流量。


4.根据权利要求3所述的聚合反应系统，其中，所述温度控制装置(9)包括电连接的温度传感器和温度控制器；所述温度传感器设置于所述产物出口管(4)内，用于检测所述产物出口管(4)内的温度并将温度信号传递至所述温度控制器；
所述温度控制器与所述入口流量调节阀连接，用于接收所述温度信号并根据预设值调整所述入口流量调节阀的开度，以控制所述冷却介质入口管(3)的流量；或者，
所述温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李征容，张旭，刘凯祥，徐松，
申请(专利权)人：中国石化工程建设有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11