CN114225856A - 一种乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种乙烯选择性齐聚生产1‑己烯的装置及工艺，涉及化工领域。该装置包括：反应器；分离装置，与反应器的出料口连接；反应换热装置，通过冷却介质与反应器内的反应物料进行换热；压缩机，一端与反应换热装置连接，另一端与分离装置需要供热的换热器连接；节流阀，一端与分离装置需要供热的换热器连接，另一端与反应换热装置连接。该装置可大幅度降低冷却水的使用，同时降低加热蒸气的用量，实现反应热的利用，提高乙烯三聚过程反应热的利用价值，降低能耗和生产成本。本发明提供的乙烯选择性齐聚生产1‑己烯的工艺，利用热泵循环将乙烯齐聚反应热用于齐聚产物分离过程中物料的加热，在生产1‑己烯的过程中实现热量的合理利用。

Description

一种乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置及工艺
技术领域
本发明涉及化工领域，具体涉及一种乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置及工艺。
背景技术
1-丁烯、1-己烯、1-辛烯和1-十二烯等线性α-烯烃是近年发展极其迅速的重要有机原料和中间体，在高性能聚烯烃、高端合成润滑油、高碳醇、表面活性剂等领域的应用不断增加，其需求量持续增长。乙烯选择性齐聚是线性α-烯烃的主要生产方法。乙烯选择性三聚生产1-己烯和乙烯选择性四聚生产1-辛烯受到学术和工业界的广泛关注。
Phillips乙烯选择性三聚过程以Cr、给电子配体、烷基铝助催化剂和卤化物为催化剂(EP0608447A，US5451645，US5856612，US5856257，US5859303等，Organometallics,2009,28:2935；J.Chem.Soc.Dalton Trans.,2002,15:2960；Petro.Chem.,2011,51:442；Appl.Catal.A-Gen.2014,481:39-48；Appl.Catal.A-Gen,2017,542:71等)，该催化体系的1-己烯选择性可达93％以上。该反应过程放热量大，得到1吨齐聚产物需要移出反应热2500～2800MJ。该催化体系的反应温度通常在80～140℃，反应热一般用冷却水移出。连续化生产过程中，反应换热系统冷却水的出口温度一般用比反应温度低10℃左右。同时，乙烯三聚反应产物中有少量聚乙烯和低聚物，聚乙烯和低聚物在90℃以下容易析出，导致换热壁面挂胶影响传热效果(李华，己烯-1技术的开发与应用，化工管理，2017，133)，冷却水入口温度不能太低。因此，冷却水出口温度一般不超过120℃，入口温度通常也在70℃以上。低的冷却水出口温度和出、入口温差限制了反应热的再利用。在典型乙烯三聚反应温度125℃下，采用入口温度90℃的冷却水进行移热，冷却水出口温度110℃时：(1)冷却水的温升为20℃，移出生成1吨齐聚产物放出的反应热需要冷却水31吨，冷却水消耗量巨大；(2)110℃热水在后续的产物分离中可利用程度低，需要消耗循环冷却水降温到90℃；(3)冷却水与反应体系的平均传热温差为25℃，需要较大的换热面积；(4)若降低冷却水入口温度，可减小冷却水的用量和增大平均传热温差，但聚乙烯和低聚物很快在换热壁面析出，降低传热效果，影响正常生产，需要采用必要手段去除析出物；(5)冷却水入口温度过低时，反应体系内温差增大，偏离最佳反应温度。总的来说，为保证乙烯齐聚反应的连续平稳运行，采用冷却水移出反应热时冷却水消耗量大，移出的反应热不易合理利用。
乙烯选择性齐聚产物的精馏分离需要大量的热量。乙烯选择性齐聚主要产物的分离一般采用加压塔，塔底温度一般在100℃以上。如中国专利文献CN 106588551A公开了一种用于乙烯齐聚产物的1-己烯的分离方法，脱轻塔压力0.5～0.8MPa，塔底温度218～225℃；碳六分离塔压力0.1～1.0MPa，塔底温度180～210℃。另一件中国专利文献CN210855896A公开了一种用于乙烯齐聚合成1-辛烯和1-己烯的生产系统，脱乙烯塔压力1.2～1.4MPa，塔底温度200～210℃；1-己烯塔塔底压力0.15～0.20MPaG，塔底温度125～135℃；溶剂塔塔底压力0.11～0.17MPaG，塔底温度192～202℃；1-辛烯塔塔底压力 0.065～0.06MPaG，塔底温度145～150℃。
乙烯齐聚反应过程放出大量热量，但反应温度较低，移热冷却介质的温度比反应温度更低，一般在110℃以下。乙烯齐聚产物的分离需要大量的热量，再沸器温度一般在120℃以上。乙烯齐聚反应需要消耗大量冷却介质移出热量而乙烯齐聚产物的分离需要大量加热介质提供热量。由于分离需要的加热温度比反应的温度高，这两类热量不能直接耦合利用。因此，乙烯齐聚过程能耗高，成本高。
在“碳达峰”、“碳中和”的要求下，化工过程的节能已成为强制性的要求。同时，节能也是降低生产成本、提高企业效益的重要举措。因此，寻求一种新的乙烯齐聚反应工艺，实现齐聚反应热的高效、稳定移出及合理利用就变得十分重要。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服乙烯齐聚反应需要消耗大量冷却介质移出热量、乙烯齐聚产物的分离需要大量加热介质提供热量所导致的乙烯齐聚生产1-己烯能耗高、成本高的缺陷，从而提供一种乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置及工艺。
第一方面，本发明提供一种乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置，包括：
反应器；
分离装置，与所述反应器的出料口连接，用于对所述反应器中生成的产物进行分离；
反应换热装置，通过冷却介质与所述反应器内的反应物料进行换热，使所述冷却介质汽化；
压缩机，一端与所述反应换热装置连接，另一端与所述分离装置需要供热的换热器连接，用于将所述反应换热装置内汽化的冷却介质进行升温后对所述分离装置需要供热的换热器内的物料进行加热，并重新得到液态的冷却介质；
节流阀，一端与所述分离装置需要供热的换热器连接，另一端与所述反应换热装置连接，用于对所述液态的冷却介质降温并返回至所述反应换热装置再次进行换热。
进一步地，所述反应换热装置包括反应器夹套、反应器内盘管、外置换热器中的至少一种；
所述反应器包括环管反应器或釜式反应器。
进一步地，所述分离装置包括：
精馏塔；或者
闪蒸罐和精馏塔。
进一步地，所述分离装置需要供热的换热器包括再沸器和/或进料换热器。
进一步地，所述精馏塔的塔顶依次连接有冷凝器和回流罐；
所述精馏塔的塔底连接有再沸器，
其中，所述精馏塔包括脱乙烯塔、脱轻塔、己烯塔、溶剂塔、己烯提纯塔中的至少一种。
进一步地，所述分离装置包括：闪蒸罐、脱轻塔、己烯塔和溶剂塔，其中，所述闪蒸罐和脱轻塔、己烯塔、溶剂塔依次连接，所述闪蒸罐与所述反应器连接；或者
所述分离装置包括：脱乙烯塔、脱轻塔、己烯塔和溶剂塔，其中，所述脱乙烯塔和脱轻塔、己烯塔、溶剂塔依次连接，所述脱乙烯塔与所述反应器连接。
进一步地，所述分离装置还包括：己烯提纯塔，所述己烯提纯塔与所述己烯塔的回流罐连接。
进一步地，所述分离装置需要供热的换热器包括：所述脱乙烯塔、脱轻塔、己烯塔、溶剂塔、己烯提纯塔中至少一种精馏塔的再沸器，和/或所述己烯提纯塔的进料换热器。
进一步地，所述冷却介质的常压沸点为40～120℃，优选为60～100℃；
所述冷却介质包括水、C1～C3的醇、C5～C8的烃中的至少一种，
优选的，所述冷却介质包括水、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、戊烷及其异构体、戊烯及其异构体、环戊烷、正己烷及其异构体、1-己烯及其异构体、环己烷及其异构体、庚烷及其异构体、庚烯及其异构体，甲基环己烷及其异构体、正辛烷及其异构体、1-辛烯及其异构体、苯、甲苯中的至少一种。
第二方面，本发明提供一种乙烯选择性齐聚生产1-己烯的工艺，采用所述的装置，包括以下步骤：
向所述反应器中加入反应物料，在所述反应器中发生齐聚反应生成1-己烯，反应换热装置内的冷却介质与所述反应器内的反应物料进行换热，使所述冷却介质汽化；
所述反应器内的反应产物进入所述分离装置进行分离精制，汽化的冷却介质经过所述压缩机进行升温，再对所述分离装置需要供热的换热器内的物料进行加热，并重新得到液态的冷却介质；
所述分离装置需要供热的换热器流出的冷却介质经所述节流阀降温后，返回至所述反应换热装置，再次与所述反应器内的反应物料进行换热。
进一步地，所述反应器内的反应温度为30～150℃，优选为90～140℃，更优选为100～130℃。
进一步地，所述反应器内的反应温度为125℃。
进一步地，所述反应器内的压力为2～10MPa，优选为5MPa。
进一步地，汽化的冷却介质经过所述压缩机升温至110～180℃，优选为130～170℃。
进一步地，汽化的冷却介质经过所述压缩机升温至154～160℃。
进一步地，所述分离装置内的物料温度为90～160℃，优选为100～150℃，更优选为120～150℃。
进一步地，所述分离装置内的物料温度为125～147℃。
进一步地，所述冷却介质经所述节流阀降温至比所述反应温度低10～50℃，优选为比所述反应温度低15～40℃，更优选为比所述反应温度低20～35℃。
进一步地，所述冷却介质经所述节流阀降温至比所述反应温度低34～35℃。
进一步地，所述反应物料包括乙烯、溶剂和催化剂，
所述催化剂包括铬化合物、给电子配体、烷基金属、卤化物中的至少一种，优选为2-乙基己酸铬、2,5-二甲基吡咯、三乙基铝、六氯乙烷中的至少一种；
所述溶剂包括烷烃、环烷烃、芳香烃中的至少一种，优选为C6～C7的烷烃和/或环烷烃，更优选为环己烷和/或甲基环己烷。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置，包括反应器、分离装置、反应换热装置、压缩机和节流阀。利用反应换热装置内液相冷却介质汽化的潜热移出反应器中齐聚反应产生的反应热，以维持反应器内适宜的反应温度，可大幅度降低冷却水的使用，降低能耗和生产成本；冷却介质汽化后再经压缩机升至较高温度，可用于对分离装置需要供热的换热器内的物料进行加热，并重新得到液态的冷却介质，降低加热蒸气的用量，实现反应热的利用，提高乙烯三聚过程反应热的利用价值；液态的冷却介质再经节流降温后回到反应换热装置，实现热泵循环。液相冷却介质在一定压力下的汽化温度恒定，既有利于换热温差的增大，也有利于反应系统处于均匀的温度场，使反应平稳进行，液相汽化沸腾的传热系数高，有利于降低传热热阻，减小换热面积。
2.本发明提供的乙烯选择性齐聚生产1-己烯的工艺，将乙烯在齐聚催化剂体系下反应生成1-己烯的反应热的移出，并将移出的热量在精馏分离过程中进行利用，即利用热泵循环将乙烯齐聚反应热用于齐聚产物分离过程中物料的加热。具体而言，反应换热装置内的液相冷却介质在吸收反应器内乙烯齐聚放出的反应热的过程中，由液相汽化成汽相；汽化后的冷却介质经压缩机压缩，温度升高，然后与齐聚产物分离装置需要加热的物料(如塔底物料、精馏塔进料)换热冷凝；冷凝后的冷却介质再经节流阀节流降温后循环回到反应换热装置。在此过程中，乙烯、溶剂、催化剂在反应器内发生反应，反应产物与溶剂、催化剂和溶解的乙烯在分离装置内进行分离，在生产1-己烯的过程中实现热量的合理利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1～4中乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置示意图。
附图标记说明：
1-反应器；2-压缩机；3-闪蒸罐；4-脱轻塔；5-己烯塔；6-溶剂塔；7-己烯提纯塔；8～11-节流阀；12～15-再沸器；16～19-冷凝器；20～23-回流罐；24-反应物料；25-循环乙烯；26-乙烯和1-丁烯；27-溶剂；28-1-己烯；29-内己烯；30-重组分。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
第一方面，本发明提供一种乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置，包括：
反应器；
分离装置，与反应器的出料口连接，用于对反应器中生成的产物进行分离；
反应换热装置，通过冷却介质与反应器内的反应物料进行换热，使冷却介质汽化；
压缩机，一端与反应换热装置连接，另一端与分离装置需要供热的换热器连接，用于将反应换热装置内汽化的冷却介质进行升温后对分离装置需要供热的换热器内的物料进行加热，并重新得到液态的冷却介质；
节流阀，一端与分离装置需要供热的换热器连接，另一端与反应换热装置连接，用于对液态的冷却介质降温并返回至反应换热装置再次进行换热。
利用反应换热装置内液相冷却介质汽化的潜热移出反应器中齐聚反应产生的反应热，以维持反应器内适宜的反应温度，可大幅度降低冷却水的使用，降低能耗和生产成本；冷却介质汽化后再经压缩机升至较高温度，可用于对分离装置需要供热的换热器内的物料进行加热，并重新得到液态的冷却介质，降低加热蒸气的用量，实现反应热的利用，提高乙烯三聚过程反应热的利用价值；液态的冷却介质再经节流降温后回到反应换热装置，实现热泵循环。液相冷却介质在一定压力下的汽化温度恒定，既有利于换热温差的增大，也有利于反应系统处于均匀的温度场，使反应平稳进行，液相汽化沸腾的传热系数高，有利于降低传热热阻，减小换热面积。
反应器用于提供乙烯齐聚反应的场所，作为本发明的可选实施方式，反应器包括但不限于环管反应器或釜式反应器。
反应换热装置用于通过其中的冷却介质与反应器内的反应物料进行换热，使冷却介质汽化，从而将乙烯齐聚的反应热移出。作为本发明的可选实施方式，反应换热装置包括但不限于反应器夹套、反应器内盘管、外置换热器。可以选自其中的一种，或者多种组合使用。
作为本发明的可选实施方式，冷却介质的常压沸点为40～120℃，优选为60～100℃。冷却介质包括水、C1～C3的醇、C5～C8的烃中的至少一种，优选的，冷却介质包括水、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、戊烷及其异构体、戊烯及其异构体、环戊烷、正己烷及其异构体、1-己烯及其异构体、环己烷及其异构体、庚烷及其异构体、庚烯及其异构体，甲基环己烷及其异构体、正辛烷及其异构体、1-辛烯及其异构体、苯、甲苯中的至少一种。
分离装置用于将反应器内的反应产物进行分离，以获得纯度较高的1-己烯，回收反应物料等。作为本发明的可选实施方式，分离装置包括：精馏塔；或者闪蒸罐和精馏塔。进一步地，精馏塔的塔顶依次连接有冷凝器、回流罐；精馏塔的塔底连接有再沸器，其中，精馏塔包括脱乙烯塔、脱轻塔、己烯塔、溶剂塔、己烯提纯塔中的至少一种。具体而言，闪蒸罐和脱乙烯塔用于回收循环乙烯，脱轻塔用于分离获得乙烯和1-丁烯，己烯塔用于分离获得1-己烯和内己烯，溶剂塔用于分离获得溶剂，己烯提纯塔用于将己烯塔分离获得1-己烯和内己烯进一步进行分离。
作为本发明的一种可选实施方式，分离装置包括：闪蒸罐、脱轻塔、己烯塔和溶剂塔，其中，闪蒸罐和脱轻塔、己烯塔、溶剂塔依次连接，闪蒸罐与反应器连接。优选的，分离装置还包括：己烯提纯塔，己烯提纯塔与己烯塔的回流罐连接。
作为本发明的另一种可选实施方式，分离装置包括：脱乙烯塔、脱轻塔、己烯塔和溶剂塔，其中，脱乙烯塔和脱轻塔、己烯塔、溶剂塔依次连接，脱乙烯塔与反应器连接。优选的，分离装置还包括：己烯提纯塔，己烯提纯塔与己烯塔的回流罐连接。
作为本发明的可选实施方式，分离装置需要供热的换热器包括再沸器和/或进料换热器，其中，再沸器和进料换热器分别用于为塔底物料供热以及为进入精馏塔的物料供热。本领域技术人员可以根据实际需要进行合理选择。
第二方面，本发明提供一种乙烯选择性齐聚生产1-己烯的工艺，采用前述装置，包括以下步骤：
向反应器中加入反应物料，在反应器中发生齐聚反应生成1-己烯，反应换热装置内的冷却介质与反应器内的反应物料进行换热，使冷却介质汽化；
反应器内的反应产物进入分离装置进行分离精制，汽化的冷却介质经过压缩机进行升温，再对分离装置需要供热的换热器内的物料进行加热，并重新得到液态的冷却介质；
分离装置需要供热的换热器流出的冷却介质经节流阀降温后，返回至反应换热装置，再次与反应器内的反应物料进行换热。
作为本发明的可选实施方式，反应物料包括乙烯、溶剂和催化剂，乙烯溶解于溶剂中，在催化剂的作用下发生齐聚反应，生成1-己烯。
作为本发明的可选实施方式，催化剂包括铬化合物、给电子配体、烷基金属、卤化物中的至少一种，优选为2-乙基己酸铬、2,5-二甲基吡咯、三乙基铝、六氯乙烷中的至少一种。
作为本发明的可选实施方式，溶剂包括烷烃、环烷烃、芳香烃中的至少一种，优选为C6～C7的烷烃和/或环烷烃，更优选为环己烷和/或甲基环己烷。
作为本发明的可选实施方式，反应器内的反应温度为30～150℃，优选为90～140℃，更优选为100～130℃。
作为本发明的可选实施方式，反应器内的压力为2～10MPa，优选为5MPa。
作为本发明的可选实施方式，汽化的冷却介质经过压缩机升温至110～180℃，优选为130～170℃。
作为本发明的可选实施方式，分离装置内的物料温度为90～160℃，优选为100～150℃，更优选为120～150℃。
作为本发明的可选实施方式，冷却介质经节流阀降温至比反应温度低10～50℃，优选为比反应温度低15～40℃，更优选为比所述反应温度低20～35℃。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置，由以下部分组成：
反应器1，为乙烯齐聚提供反应场所，选择釜式反应器，该釜式反应器内设有反应器内盘管，通过其内的冷却介质与反应器1内的反应物料进行换热，使冷却介质汽化；
闪蒸罐3、脱轻塔4、己烯塔5、溶剂塔6、己烯提纯塔7，其中，闪蒸罐3的进料端与反应器1的出料端连接，脱轻塔4的进料端与闪蒸罐3的出料端连接，己烯塔5的进料端与脱轻塔4的出料端连接，溶剂塔6的进料端与己烯塔5的出料端连接；脱轻塔4的塔顶依次连接有冷凝器16、回流罐20，回流罐20再与脱轻塔4的塔顶连接，脱轻塔4的塔底连接有再沸器12；己烯塔5的塔顶依次连接有冷凝器17、回流罐21，回流罐21再与己烯塔5的塔顶连接，己烯塔5的塔底连接有再沸器13；溶剂塔6的塔顶依次连接有冷凝器18、回流罐22，回流罐22再与溶剂塔6的塔顶连接，溶剂塔6的塔底连接有再沸器14；己烯提纯塔7的塔顶依次连接有冷凝器19、回流罐23，回流罐23再与己烯提纯塔7的塔顶连接，己烯提纯塔7的塔底连接有再沸器15，己烯提纯塔7的进料端与己烯塔5的回流罐21连接；
压缩机2，一端与反应器内盘管连接，另一端分别与再沸器12～15以及己烯提纯塔7进料端的进料换热器(图中未示出)连接，用于将反应器内盘管内汽化的冷却介质进行压缩升温，压缩后的高温气相冷却介质分别在再沸器12～15和进料换热器内与精馏塔塔底物料和精馏塔进料换热，并重新得到液态的冷却介质；
节流阀8～11，一端分别与再沸器12～15连接，另一端均与反应器内盘管连接，另有与进料换热器连接的节流阀图中未示出，用于对液态的冷却介质降温并返回至反应器内盘管再次进行换热。
本实施例还提供一种利用该装置生产1-己烯的工艺，步骤如下：
(1)向反应器1中加入反应物料24，具体为乙烯、催化剂(2-乙基己酸铬、2,5-二甲基吡咯、三乙基铝和六氯乙烷)、溶剂(环己烷)，其中，各反应物料的进料量为：环己烷1200kg/h，乙烯1350kg/h，2-乙基己酸铬30g/h、2,5-二甲基吡咯28g/h、三乙基铝900g/h和六氯乙烷15g/h。进料温度为30℃，控制反应器1内的反应温度125℃，压力5MPa，使反应物料24在反应器1中连续发生三聚反应，乙烯转化速度为1000kg/h，1-已烯生成速度为930kg/h，C10组分(混合癸烷)生成速度50kg/h，其余产物为1-丁烯、1-辛烯、低聚物和聚乙烯等，反应系统需要移出热量2160MJ/h；
利用液相环己烷作为冷却介质与反应器1内的反应物料进行换热，将反应热移出，同时液相环己烷汽化为气相环己烷，环己烷在反应移热系统的汽化压力控制为0.03MPaG，温度为90℃，移走2160MJ/h的反应热，环己烷的循环量为11吨/h，平均传热温差为35℃。
(2)反应器1内的反应产物在闪蒸罐3于1.8MPaG闪蒸后，气相循环乙烯25经闪蒸罐3顶部排出，经循环乙烯压缩机(图中未示出)压缩后作为反应器1的进料，液相依次经脱轻塔4、己烯塔5、溶剂塔6和己烯提纯塔7进行分离。其中，脱轻塔4塔底压力0.4MPaG，温度135℃，再沸器12需要提供260MJ/h的热量，脱轻塔4塔顶气相进入冷凝器16部分冷凝，再进入回流罐20，气相乙烯和1-丁烯26被采出，液相回流至脱轻塔4的塔顶，塔底液相出料进入己烯塔5；己烯塔5塔底压力0.2MPaG，温度125℃，再沸器13需要提供1580MJ/h的热量，己烯塔5塔顶气相经进入冷凝器17完全冷凝，再进入回流罐21，部分液相1-己烯和内己烯被采出至己烯提纯塔7，另一部分液相回流至己烯塔5的塔顶，塔底液相出料进入溶剂塔6；溶剂塔6塔底压力0.03MPaG，温度138℃，再沸器14需要提供400MJ/h的热量，溶剂塔6塔顶气相经进入冷凝器18完全冷凝，再进入回流罐22，部分液相溶剂27被采出，另一部分液相回流至溶剂塔6的塔顶，重组分30由塔底排出；己烯提纯塔7塔底压力0.25MPaG，温度120℃，再沸器15需要提供330MJ/h的热量，己烯提纯塔7塔顶气相经进入冷凝器19完全冷凝，再进入回流罐23，部分液相1-己烯28被采出，另一部分液相回流至己烯提纯塔7的塔顶，内己烯29由塔底排出。
脱轻塔4、己烯塔5、溶剂塔6和己烯提纯塔7的再沸器12～15一共需要提供2570MJ/h的热量；进入己烯提纯塔7的冷物料(1-己烯和内己烯)汽化需要提供210MJ/h热量。
环己烷汽化后经压缩机2压缩到0.5MPaG，压缩机消耗功770MJ/h，压缩后的温度为156℃，比再沸器12～15的温度高18～36℃。气相环己烷与再沸器12～15内的物料换热2570MJ/h，与进入己烯提纯塔7的冷物料换热210MJ/h，再用冷却水换热50MJ/h，环己烷冷凝为液体，得液相环己烷。
(3)液相环己烷分别经节流阀8～11以及与进料换热器连接的节流阀节流到0.03MPaG，温度降至90℃，循环返回至反应器内盘管再次进行换热。
实施例2
本实施例提供一种生产1-己烯的工艺，采用实施例1提供的装置，乙烯三聚反应和分离条件与实施例1相同，不同之处仅在于：
步骤(1)中，利用液相乙醇作为冷却介质与反应器1内的反应物料进行换热，将反应热移出，同时液相乙醇汽化为气相乙醇，乙醇在反应移热系统的汽化压力控制为0.07MPaG，温度为91℃，移走2160MJ/h的反应热，乙醇的循环量为3.7吨/h，平均传热温差为34℃。
步骤(2)中，乙醇汽化后经两段压缩到1.0MPaG，其中一段出口压力为0.4MPaG，段间冷至饱和汽相，压缩机消耗功640MJ/h，段间由152℃降至125℃需要移出热量200MJ/h，两段压缩后的温度为173℃，该压力下饱和温度为154℃，饱和温度比再沸器12～15的温度高16～34℃，气相乙醇与再沸器12～15内的物料换热2570MJ/h，与进入己烯提纯塔7的冷物料换热210MJ/h，再用冷却水换热10MJ/h，乙醇冷凝为液体，得液相乙醇。
步骤(3)中，液相乙醇分别经节流阀8～11以及与进料换热器连接的节流阀节流到0.07MPaG，温度降至91℃，循环返回至反应器内盘管再次进行换热。
对比例1
本对比例提供一种生产1-己烯的工艺，乙烯三聚反应和分离条件与实施例1相同，不同之处仅在于：对比例1不采用冷却介质的热泵循环进行移热和热量的利用，而是直接采用冷却水与反应器循环换热，对比例1采用低压蒸汽提供再沸器12～15及己烯提纯塔进料所需热量。具体的：
反应器1采用入口温度80℃的冷却水进行移热，出口温度110℃，冷却水循环量15.6吨/h，移热平均温差30℃，并且110℃的水降温到80℃还需要消耗大量的冷却水；
脱轻塔4、己烯塔5、溶剂塔6和己烯提纯塔7的再沸器12～15一共需要提供2570MJ/h的热量，己烯提纯塔7的冷物料加热需要210MJ/h的热量，需要消耗0.4MPaG(152℃)的低压蒸汽1.24吨/h。
与对比例1相比，实施例1消耗770MJ/h的压缩机功耗，将2160MJ/h的低温反应热提高到156℃，可向精馏系统的再沸器和其它冷物料提供2930MJ/h的热量，既节省了冷却水，也降低了加热蒸汽的消耗。并且，将反应移热冷物料的入口温度由80℃提高到90℃，平均换热温差没有下降，反而增加了5℃，有利于换热效果的提高，温度提高到90℃后也有利于避免低聚物和聚乙烯在换热壁面上黏附。此外，反应系统移热介质的入口温度由80℃提高到90℃后，反应体系内的温差也减小，温度场更均匀。
与对比例1相比，实施例2消耗640MJ/h的压缩机功耗，将2160MJ/h的低温反应热提高到154℃以上，可向精馏系统的再沸器和其它冷物料提供2800MJ/h的热量，既节省了冷却水也降低了加热蒸汽的消耗。并且，将反应移热冷物料的入口温度由80℃提高到91℃，平均换热温差没有下降，反而增加了4℃，有利于换热效果的提高，温度提高到91℃后也有利于避免低聚物、聚乙烯在换热壁面上黏附。此外，反应移热冷物料的入口温度由80℃提高到91℃后，反应体系内的温差也减少，温度场更均匀。
实施例3
本实施例提供一种生产1-己烯的工艺，采用实施例1提供的装置，该工艺的步骤如下：
(1)反应器1内的反应条件和冷却介质的移热步骤与实施例1相同，不同之处仅在于将溶剂环己烷替换为甲基环己烷。
(2)反应器1内的反应产物的分离步骤与实施例1相同，不同之处仅在于，脱轻塔4塔底压力0.3MPaG，温度135℃，再沸器12需要提供220MJ/h的热量；己烯塔5塔底压力0.12MPaG，温度134℃，再沸器13需要提供560MJ/h的热量；溶剂塔6塔底压力0.01MPaG，温度147℃，再沸器14需要提供740MJ/h的热量；己烯提纯塔7塔底压力0.3MPaG，温度125℃，再沸器15需要提供300MJ/h的热量；己烯提纯塔7进料加热需要200MJ/h的热量。
脱轻塔4、己烯塔5、溶剂塔6和己烯提纯塔7的再沸器12～15和己烯提纯塔7进料一共需要提供2020MJ/h的热量。
环己烷汽化后经压缩机2压缩到0.55MPaG，压缩机消耗功830MJ/h，压缩后的温度为160℃，满足再沸器12～15和己烯提纯塔7进料加热的温度和热量要求，一共可提供2990MJ/h的热量，富余的970MJ/h热量可用于其它用途或用冷却水移出，环己烷冷凝为液体，得液相环己烷。
(3)液相环己烷分别经节流阀8～11节流到0.03MPaG，温度降至90℃，循环返回至反应器内盘管再次进行换热。
实施例4
本实施例提供一种生产1-己烯的工艺，采用实施例1提供的装置，该工艺的步骤如下：
(1)反应器1内的反应条件和冷却介质的移热步骤与实施例2相同，不同之处仅在于将溶剂环己烷替换为甲基环己烷。
(2)反应器1内的反应产物的分离步骤与实施例2相同，不同之处仅在于，脱轻塔4塔底压力0.3MPaG，温度135℃，再沸器12需要提供220MJ/h的热量；己烯塔5塔底压力0.12MPaG，温度134℃，再沸器13需要提供560MJ/h的热量；溶剂塔6塔底压力0.01MPaG，温度147℃，再沸器14需要提供740MJ/h的热量；己烯提纯塔7塔底压力0.3MPaG，温度125℃，再沸器15需要提供300MJ/h的热量；己烯提纯塔7进料加热需要200MJ/h的热量。
脱轻塔4、己烯塔5、溶剂塔6和己烯提纯塔7的再沸器12～15和己烯提纯塔7进料一共需要提供2020MJ/h的热量。
乙醇汽化后经两段压缩到1.1MPaG，压缩机消耗功680MJ/h，两段压缩后的温度为179℃，该压力下饱和温度为159℃，满足再沸器12～15和己烯提纯塔7进料加热的温度和热量要求，一共可提供2840MJ/h的热量，富余的820MJ/h热量可用于其它用途或用冷却水移出，乙醇冷凝为液体，得液相乙醇。
(3)液相环乙醇分别经节流阀8～11节流到0.07MPaG，温度降至91℃，循环返回至反应器内盘管再次进行换热。
对比例2
本对比例提供一种生产1-己烯的工艺，乙烯三聚反应和分离条件与实施例3相同，不同之处仅在于：对比例2不采用冷却介质的热泵循环进行移热和热量的利用，而是直接采用冷却水与反应器循环换热，对比例2采用低压蒸汽提供再沸器12～15及己烯提纯塔7进料所需热量。具体的：
反应器1采用入口温度80℃的冷却水进行移热，出口温度110℃，冷却水循环量15.6吨/h，移热平均温差30℃，并且110℃的水降温到80℃还需要消耗大量的冷却水；
脱轻塔4、己烯塔5、溶剂塔6和己烯提纯塔7的再沸器12～15一共需要提供1820MJ/h的热量，己烯提纯塔7的冷物料加热需要200MJ/h的热量，工艺生产中常用的0.4MPaG(152℃)的低压蒸汽，其温度比溶剂塔6的塔底温度(147℃)仅仅高5℃，不适合给溶剂塔6加热，需要使用额外的中压蒸汽进行加热。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置，其特征在于，包括：
反应器；
分离装置，与所述反应器的出料口连接；
反应换热装置，通过冷却介质与所述反应器内的反应物料进行换热；
压缩机，一端与所述反应换热装置连接，另一端与所述分离装置需要供热的换热器连接；
节流阀，一端与所述分离装置需要供热的换热器连接，另一端与所述反应换热装置连接。
2.根据权利要求1所述的乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置，其特征在于，
所述反应换热装置包括反应器夹套、反应器内盘管、外置换热器中的至少一种；
所述反应器包括环管反应器或釜式反应器。
3.根据权利要求1所述的乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置，其特征在于，所述分离装置包括：
精馏塔；或者
闪蒸罐和精馏塔；
所述分离装置需要供热的换热器包括再沸器和/或进料换热器。
4.根据权利要求3所述的乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置，其特征在于，
所述精馏塔的塔顶依次连接有冷凝器和回流罐；
所述精馏塔的塔底连接有再沸器，
其中，所述精馏塔包括脱乙烯塔、脱轻塔、己烯塔、溶剂塔、己烯提纯塔中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置，其特征在于，
所述分离装置包括：闪蒸罐、脱轻塔、己烯塔和溶剂塔，其中，所述闪蒸罐和脱轻塔、己烯塔、溶剂塔依次连接，所述闪蒸罐与所述反应器连接；或者
所述分离装置包括：脱乙烯塔、脱轻塔、己烯塔和溶剂塔，其中，所述脱乙烯塔和脱轻塔、己烯塔、溶剂塔依次连接，所述脱乙烯塔与所述反应器连接。
6.根据权利要求5所述的乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置，其特征在于，
所述分离装置还包括：己烯提纯塔，所述己烯提纯塔与所述己烯塔的回流罐连接；
所述分离装置需要供热的换热器包括：所述脱乙烯塔、脱轻塔、己烯塔、溶剂塔、己烯提纯塔中至少一种精馏塔的再沸器，和/或所述己烯提纯塔的进料换热器。
7.根据权利要求1所述的乙烯选择性齐聚生产1-己烯的装置，其特征在于，
所述冷却介质的常压沸点为40～120℃，优选为60～100℃；
所述冷却介质包括水、C1～C3的醇、C5～C8的烃中的至少一种，
优选的，所述冷却介质包括水、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、戊烷及其异构体、戊烯及其异构体、环戊烷、正己烷及其异构体、1-己烯及其异构体、环己烷及其异构体、庚烷及其异构体、庚烯及其异构体，甲基环己烷及其异构体、正辛烷及其异构体、1-辛烯及其异构体、苯、甲苯中的至少一种。
8.一种乙烯选择性齐聚生产1-己烯的工艺，其特征在于，采用权利要求1～7任一项所述的装置，包括以下步骤：
向所述反应器中加入反应物料，在所述反应器中发生齐聚反应生成1-己烯，所述反应换热装置内的冷却介质与所述反应器内的反应物料进行换热，使所述冷却介质汽化；
所述反应器内的反应产物进入所述分离装置进行分离精制，汽化的冷却介质经过所述压缩机进行升温，再对所述分离装置需要供热的换热器内的物料进行加热，并重新得到液态的冷却介质；
所述分离装置需要供热的换热器流出的冷却介质经所述节流阀降温后，返回至所述反应换热装置，再次与所述反应器内的反应物料进行换热。
9.根据权利要求8所述的乙烯选择性齐聚生产1-己烯的工艺，其特征在于，
所述反应器内的反应温度为30～150℃，优选为90～140℃，更优选为100～130℃；
所述反应器内的压力为2～10MPa，优选为5MPa；
汽化的冷却介质经过所述压缩机升温至110～180℃，优选为130～170℃；
所述分离装置内的物料温度为90～160℃，优选为100～150℃，更优选为120～150℃；
所述冷却介质经所述节流阀降温至比所述反应温度低10～50℃，优选为比所述反应温度低15～40℃，更优选为比所述反应温度低20～35℃。
10.根据权利要求8所述的乙烯选择性齐聚生产1-己烯的工艺，其特征在于，所述反应物料包括乙烯、溶剂和催化剂，
所述催化剂包括铬化合物、给电子配体、烷基金属、卤化物中的至少一种，优选为2-乙基己酸铬、2,5-二甲基吡咯、三乙基铝、六氯乙烷中的至少一种；
所述溶剂包括烷烃、环烷烃、芳香烃中的至少一种，优选为C6～C7的烷烃和/或环烷烃，更优选为环己烷和/或甲基环己烷。
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