CN114650875B - 分布器及包括该分布器的反应器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分布器及包括所述分布器的反应器，所述分布器包括：圆盘形的主体；以及第一孔和第二孔，所述第一孔和第二孔设置在所述主体中并且具有彼此不同的尺寸，其中所述第二孔的直径小于所述第一孔的直径。

Description

分布器及包括该分布器的反应器

技术领域

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年9月17日提交的韩国专利申请No.10-2020-0119901的优先权的权益，其全部内容作为本说明书的一部分并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种分布器，更具体地，涉及一种可以改善混合效果和防垢效果这两者的分布器以及包括该分布器的反应器。

背景技术

α-烯烃(阿尔法-烯烃)是一种在共聚单体、清洗剂、润滑剂、增塑剂等中使用的重要物质，并且在商业上广泛使用，特别是，1-己烯和1-辛烯在线性低密度聚乙烯(LLDPE)的制备中经常用作调节聚乙烯的密度的共聚单体。

诸如1-己烯和1-辛烯的α-烯烃代表性地通过乙烯的低聚反应来制备。乙烯的低聚反应通过使用乙烯作为反应物在催化剂的存在下通过乙烯的低聚反应(三聚反应或四聚反应)来进行，并且通过该反应产生的产物不仅包含含有预期的1-己烯和1-辛烯的多组分碳氢混合物，而且还包含在催化反应过程中包含C20+的聚合物物质的少量副产物。由于副产物导致可能产生堵塞分布器的孔的污垢，因此混合效率下降并且产生维修费用。

发明内容

技术问题

为了解决在背景技术中提到的上述问题，本发明的一个目的是提供一种被设计为提高混合效率并且降低污垢发生的分布器，以及包括该分布器的反应器。

技术方案

在一个总的方面，分布器包括：圆盘形的主体；以及第一孔和第二孔，所述第一孔和第二孔设置在所述主体中的具有彼此不同的尺寸，其中所述第二孔的直径小于所述第一孔的直径。

在另一个总的方面，反应器包括：单体供应管线，气态单体流被供应至所述单体供应管线；以及用于分散通过所述单体供应管线供应的气态单体流的上述分布器。

有益效果

根据本发明的分布器，在主体中设置有具有彼此不同尺寸的第一孔和第二孔，并且第二孔的直径形成为小于第一孔的直径，从而提高混合效率并延长清洗周期。

此外，本发明在设置在分布器中的第二孔中设置有突起，从而使第二孔的污垢最小化。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个示例性实施例的分布器的平面图。

图2是示出根据本发明的一个示例性实施例的分布器的平面图和剖视图。

图3是示出根据本发明的一个示例性实施例的反应器的工艺流程图。

图4是示出根据本发明的一个示例性实施例的反应器的工艺流程图。

图5是示出根据比较例的分布器的平面图。

具体实施方式

在本发明的说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应限制性地解释为具有一般或字典的含义，而是基于发明人能够恰当地定义术语的概念以便以最佳方式描述他们自己的发明的原则，解释为具有符合本发明的技术构思的含义和概念。

在本发明中，术语“流”可以是指在工序中的流体流动，或者可以是指在移动管线(管道)中流动的流体本身。具体地，“流”可以是指在连接各个装置的管道中流动的流体本身和流体流动这两者。此外，流体可以是指包括气体、液体和固体中的任意一种或多种。

在本发明中，“C#”表示所有具有#个碳原子的烃，其中“#”是正整数。因此，术语“C10”表示具有10个碳原子的烃化合物。此外，术语“C#+”表示所有具有#个以上碳原子的烃分子。因此，术语“C10+”表示具有10个以上碳原子的烃的混合物。

下文中，为了更好地理解本发明，将参考下面的图1至图4更详细地描述本发明。

根据本发明，提供一种分布器100。分布器100可以包括：圆盘型主体；以及设置在所述主体中的具有彼此不同的尺寸的第一孔110和第二孔120，如图1所示。

根据本发明的一个示例性实施例，例如，在反应器200的下部设置分布器100，以向上分散供应至反应器200的气态单体流，以混合反应器200中的液体反应介质并提高单体的转化率。

分布器100的主体可以根据反应器200的形状自由地设计，例如，分布器100的主体可以形成为圆盘形状，该圆盘形状具有与反应器200的内表面具有相同结构的外周面。这里，主体的外周面可以设计为紧密附接到反应器200的内表面。

主体的直径可以是，例如，100mm至1500mm、100mm至1000mm、或者100mm至500mm，主体的厚度可以是，例如，0mm至100mm、1mm至50mm、或者10mm至30mm。

根据本发明的一个示例性实施例，分布器100的主体可以包括具有彼此不同尺寸的第一孔110和第二孔120。这里，第二孔120的直径可以小于第一孔110的直径。例如，在分布器100的主体中设置的第一孔110可以已经形成在分布器100中，并且可以进一步形成直径小于第一孔110的第二孔120。

多个第一孔110可以在主体的中心沿主体的圆周以相等的间隔形成。具体地，可以通过以相等间隔在主体的中心沿主体的圆周形成的第一孔110将气态单体流均匀地喷射到反应器200中。

第一孔110的直径可以是，例如，1mm至150mm、1mm至130mm或者1mm至50mm。此外，第一孔110的直径可以是主体的直径的1％至50％、1％至30％或者1％至10％。将第一孔110设置为满足上述条件，从而防止在第一孔110中出现污垢，并且将气态单体流喷射到反应器200中的液体反应介质中从而与反应器200中的液体反应介质混合。

此外，第二孔120具有小于第一孔110的直径，并且可以形成在第一孔110之间的区域中。例如，第二孔120可以形成于在主体的中心形成的第一孔110和在圆周上形成的第一孔110之间的任意一个或多个区域中，或者可以形成在沿圆周以等间隔形成的第一孔110之间的任意一个或多个区域中。作为一个具体例，多个第二孔120可以形成于在主体的中心形成的第一孔110与在圆周上形成的第一孔110之间的每个区域中，或者可以形成在沿圆周以等间隔形成的第一孔110之间的每个区域中。因此，提高了反应器中的混合效率，并且防止了由于气体的大体积流量引起的在第二孔120中的副产物的积聚，从而降低了分布器中结垢的可能性，以进一步延长反应器200的清洗周期。

第二孔120的直径可以是，例如，1mm至100mm、1mm至50mm、或者1mm至10mm。此外，第二孔120的直径可以是主体直径的0.1％至40％、0.1％至25％、或者1％至10％。将第二孔120设置为满足上述条件，从而使甚至未与具有更大直径的第一孔110混合的部分混合，并提高反应器200中液体反应介质的混合效率。

此外，第二孔120的直径可以是第一孔110直径的1％至40％、5％至40％、或者10％至30％。第二孔120的直径与第一孔110的直径之间的比率形成在上述范围内，从而防止由于分布器中的结垢引起的反应器的关闭，并且还提高反应器中的混合效率以使死体积最小化，从而可以获得提高反应转化率的效果。

然而，当直径像第二孔120一样相对较小时，可以提高反应器200中反应介质的混合效率，但与具有相对较大直径的第一孔110相比，结垢的可能性增加。然而，即使在第二孔120结垢的情况下，也可以通过第一孔110进行反应，因此，可以延长应该关闭反应器200并且应该清洗反应器200的内部和诸如分布器100的装置的清洗周期。

根据本发明的一个示例性实施例，第二孔120可以包括沿外周面向上形成的突起121，如图2所示。具体地，第二孔120由于其较小的直径，因此比第一孔110具有更大的结垢的可能性，但是在第二孔120中形成突起121，从而与第一孔110产生高度差，并且防止由于通过第一孔110的气体的增大的体积流量而导致副产物的积聚，从而降低分布器中结垢的可能性以进一步延长反应器200的清洗周期。

沿着第二孔的外周面向上形成的突起121的高度可以是主体的厚度的5％至40％、10％至40％、或者10％至30％。突起121在上述范围内形成高度，因此与第一孔110具有高度差，以防止由于分布器中积聚的副产物而在第二孔120中发生结垢，从而延长反应器的关闭周期。

突起121可以向上形成为具有恒定直径的结构。具体地，突起121具有从第二孔120的外周面以恒定高度向上突出的结构，并且可以形成为向突起121的上方具有恒定直径的结构。因此，通过分布器并且供应至反应器的气态单体流的线速度保持恒定，同时可以降低结垢发生的可能性。

根据本发明，提供一种包括分布器100的反应器200。具体地，在图3中，反应器200可以包括：单体供应管线210，气态单体流被供应至单体供应管线210；以及用于分散通过单体供应管线210供应的气态单体流的根据本发明的分布器100。

根据本发明的一个示例性实施例，反应器200可以是适于连续工序的反应器。例如，反应器200可以包括选自由连续搅拌槽反应器(continuous stirred-tank reactor)、推流式反应器(plug flow reactor)和鼓泡塔反应器(bubble column reactor)组成的组中的任何一个或多个反应器。作为具体例，反应器200可以是鼓泡塔反应器。因此，单体可以连续地反应。

根据本发明的一个示例性实施例，反应器200可以用于通过在催化剂和溶剂的存在下使单体低聚来产生低聚物。

单体可以包括乙烯。具体地，包括乙烯单体的气态单体流通过设置在反应器200的下部中的单体供应管线210被引入反应器200中，气态单体流通过分布器100分散，以在反应器200中的反应介质中进行低聚，从而产生预期的α-烯烃产物。

根据本发明的一个示例性实施例，可以进一步包括设置为从单体供应管线延伸的喷射单元220，如图4所示。通过单体供应管线210输送的气态乙烯单体可以通过喷射单元220喷射以通过分布器100。

喷射单元220可以形成为从单体供应管线210延伸而分支为多个管道，并且可以在每个被分支的多个管道的末端形成喷嘴。具体地，通过单体供应管线210输送的气态乙烯单体可以通过喷射单元220的喷嘴被引入反应器200中。这样，引入反应器200的气态乙烯单体可以通过分布器100并从反应器200向上喷射。这样，由于设置了喷射单元220，因此不需要诸如常规导流板的附加设备，并且可以解决当使用常规导流板时保持气态单体流的线速度恒定的困难。这样，气态单体流的线速度保持恒定，由此反应器中反应溶液和副产物的分散程度可以保持均匀，并且可以防止副产物在一侧上积聚。

低聚反应在反应器200的下部或中部区域进行，并且单体的低聚反应可以在催化剂和助催化剂的存在下在溶解在溶剂中的液态下进行。

低聚反应可以是指单体进行低聚的反应。根据被聚合的单体的数目，低聚可以指三聚反应或四聚反应，并且它们统称为多聚。

在单体的低聚反应中，反应器200中的未反应单体和蒸发的溶剂可以排放到反应器200的上部，并且可以循环至反应器200并在单体的低聚反应中再次使用。此外，通过单体的低聚反应产生的低聚物可以通过反应器200的下侧分离并被获得。

α-烯烃是在共聚物、清洗剂、润滑剂、增塑剂等中使用的重要物质，并且在商业上广泛使用，特别是，1-己烯和1-辛烯在制备线性低密度聚乙烯(LLDPE)中经常用作调节聚乙烯的密度的共聚单体。诸如1-己烯和1-辛烯的α-烯烃例如可以通过乙烯单体的三聚反应或四聚反应来制备。

单体的低聚反应可以通过应用反应系统和常规接触技术，在存在或不存在溶剂的情况下，通过均相液相反应、催化剂为部分不溶解或完全不溶解的形式的浆液反应、两相液/液体反应或产物作为主要介质起作用的本体相反应或气相反应来进行。

溶剂、催化剂和助催化剂可以以液相被供应至反应器200的下侧。

所述催化剂可以包括过渡金属源。过渡金属源例如可以是，包括选自由乙酰丙酮铬(III)、四氢呋喃氯化铬(III)、2-乙基己酸铬(III)、三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酸)铬(III)、苯甲酰丙酮铬(III)、六氟-2,4-乙酰丙酮铬(III)(chromium(III)hexafluoro-2,4-pentanedionate)、乙酸铬(III)氢氧化物、乙酸铬(III)、丁酸铬(III)、戊酸铬(III)、月桂酸铬(III)和硬脂酸铬(III)组成的组中的一种或多种的化合物。

所述助催化剂例如可以包括，选自由三甲基铝、三乙基铝、三异丙基铝、三异丁基铝、倍半乙基氯化铝、二乙基氯化铝、乙基二氯化铝、甲基铝氧烷、改性甲基铝氧烷和硼酸盐(borate)组成的组中的一种或多种。

在单体的低聚反应中使用的溶剂可以包括选自由正戊烷、正己烷、正庚烷、环己烷、甲基环己烷、辛烷、环辛烷、癸烷、十二烷、苯、二甲苯、1,3,5-三甲苯、甲苯、乙苯、氯苯、二氯苯和三氯苯组成的组中的一种或多种。

这样，在催化剂和溶剂的存在下对单体进行低聚的过程中，除了低聚物产物之外，还产生诸如聚合物的粘性副产物等的副产物。副产物会堵塞在分布器100中形成的孔而引起结垢。

关于这一点，根据本发明的反应器200使用上述根据本发明的分布器100，从而防止由于污垢引起的分布器中的孔的堵塞从而延长反应器200的清洗周期，因此，防止由于运行时间减少而导致的产量下降，并降低清洗过程中所需的成本。

根据本发明的一个示例性实施例，根据需要，在反应器200中，可以进一步安装低聚物生产所需的设备，例如阀门、冷凝器、再沸器、泵、冷却设施、过滤器、搅拌器、压缩机和混合器。

上文中，对根据本发明的分布器和包括所述分布器的反应器已经进行了描述并图示在附图中；然而，这些描述和在附图中的图示是为了理解本发明仅对核心构造的描述和图示，除了上面的描述和在附图中图示的工序和设备之外，未单独描述和图示的工序和设备可以适当应用并用于使用根据本发明的分布器和包括所述分布器的反应器。

下文中，将通过实施例更详细地描述本发明。然而，提供下面的实施例用于说明本发明，对于本领域技术人员显而易见的是可以在不脱离本发明的范围和精神的情况下进行各种修改和改变，并且本发明的范围不限于此。

实施例

实施例1

如图3所示，在鼓泡塔反应器200中设置根据图1的分布器100以进行乙烯单体的低聚反应。具体地，将溶剂、催化剂和助催化剂供应至反应器200的下侧，气态乙烯单体通过设置在反应器200的下部中的单体供应管线210和喷射单元220供应，并且使用分布器100向上分散所述流，以在反应器200中的液体反应介质中进行低聚反应。由低聚反应产生的α-烯烃在反应器200的下侧被分离并被获得，并且未反应的单体和蒸发的溶剂被排放至反应器200的上部。

这里，分布器100的主体的直径为300mm，分布器100的主体的厚度为20mm，分布器100的第一孔110的直径为20mm，分布器100的第二孔120的直径为5mm。

在这种情况下，乙烯单体的混合效率提高，以提高α-烯烃的产量。此外，分布器100中的污垢产生减少，延长了用于清洗反应器200的关闭周期。

实施例2

除了如图2所示使用沿着第二孔的外周面向上形成的具有直径恒定的突起121的分布器100作为分布器100之外，以与实施例1相同的方式进行所述工序。此时，突起121的高度形成为5mm。

在这种情况下，如在实施例1中，乙烯单体的混合效率提高，从而提高α-烯烃的产量。此外，与实施例1相比，由于突起121，第二孔120中可能导致结垢的污垢发生的可能性降低，减少了分布器100中的污垢产生，从而延长了用于清洗反应器200的关闭周期。

实施例3

除了如图4所示设置喷射单元220以通过喷射单元220喷射气态乙烯单体使得单体通过喷射器100被供应之外，以与实施例2中的相同方式进行所述工序。

在这种情况下，与实施例2同样地提高乙烯单体的混合效率以提高α-烯烃的产量，并且分布器100的污垢产生减少，延长了用于清洗反应器200的关闭周期。此外，已确认喷射单元220用于保持供应至反应器200的气态乙烯单体的线速度恒定，以保持反应器中反应溶液和副产物的分散程度恒定，从而防止副产物在一侧积聚。

比较例

比较例1

除了如图5所示使用仅形成有第一孔110的分布器100作为分布器100之外，以与实施例1相同的方式进行所述工序。

在这种情况下，确认到，与实施例1至实施例3相比，乙烯单体的混合效率下降，使α-烯烃的产量降低，并且分布器100中的污垢发生率增加，缩短了用于清洗反应器200的关闭周期。

Claims (10)

1.一种分布器，包括：

盘形的主体；以及

第一孔和第二孔，所述第一孔和所述第二孔设置在所述主体中并且具有彼此不同的尺寸，

其中，所述第二孔的直径小于所述第一孔的直径，

其中，所述第二孔包括沿所述第二孔的外周表面向上形成的突起，

其中，所述突起具有从所述第二孔的所述外周表面以恒定高度向上突出的结构。

2.根据权利要求1所述的分布器，其中，所述第一孔在所述主体的中心沿所述主体的圆周以相等的间隔形成，并且所述第二孔形成在所述第一孔之间的区域中。

3.根据权利要求1所述的分布器，其中，所述第一孔的所述直径是1mm至150mm，所述第二孔的所述直径是1mm至100mm。

4.根据权利要求1所述的分布器，其中，所述第二孔的所述直径是所述第一孔的所述直径的1％至40％。

5.根据权利要求1所述的分布器，其中，所述第一孔的所述直径是所述主体的直径的1％至50％，所述第二孔的所述直径是所述主体的直径的0.1％至40％。

6.根据权利要求1所述的分布器，其中，所述突起的高度是所述主体的厚度的5％至40％。

7.根据权利要求1所述的分布器，其中，所述突起向上形成为具有恒定的直径。

8.一种反应器，包括：

单体供应管线，气态单体流被供应至所述单体供应管线；以及

如权利要求1所述的分布器，所述分布器用于分散通过所述单体供应管线供应的所述气态单体流。

9.根据权利要求8所述的反应器，还包括：喷射单元，所述喷射单元设置为从所述单体供应管线延伸。

10.根据权利要求8所述的反应器，其中，所述气态单体包括乙烯单体，并且所述反应器进行所述乙烯单体的低聚反应。