CN114685234B - 一种生产内烯烃的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生产内烯烃的系统和方法,该系统包括一连续干燥分离系统、一微通道反应器和一过滤器;连续干燥分离系统包括第一进口管路、第一出口管路、第二进口管路、第二出口管路;微通道反应器中管层的底部、顶部设有反应物进口和反应物出口,微通道反应器的内部设有若干个依次串联的反应单元,反应单元的内部设有一对导流块和一催化剂层;过滤器包括一物料进口、第三出口管路和第四出口管路,物料进口与反应物出口连接;第一出口管路与反应物进口连接,过滤器的第三出口管路、第四出口管路分别与第二进口管路、反应物进口连接。本发明提供的生产内烯烃的系统实现了连续流的生产工艺,反应彻底、降低能耗且生产工艺装置简单,占地小。

Description

一种生产内烯烃的系统和方法
技术领域
本发明具体涉及一种生产内烯烃的系统和方法。
背景技术
C16-C18不饱和的直链或带有支链的烯烃(α-烯烃)通过双键的位置异构,将α-烯烃异构为内烯烃,其在室温条件下是液体,可以用于石油钻井油基础油、清洗剂原料、造纸施胶剂原料、润滑油基础油或者原料、化学品原料等。
目前用于制备内烯烃的生产工艺装置主要是:α-烯烃经干燥分离后,经过预加热、蒸发器进入到反应器中,α-烯烃在催化剂、抗氧化剂的作用下反应,异构生成内烯烃,经冷却降温后转移至产品储罐。这种工艺生产的内烯烃,需要的设备较多,相应工段和管线较长,其能量损失和物料损耗较大,装置成本高,占地面积大;反应过程为间歇式反应,过程中需要控制的工艺变量较多,反应速率慢,一次反应耗时在10小时左右,反应生产周期较长;同时还需要配套的预热设备,且反应器内温度无法精确控制。
因此,本领域技术人员亟需研发一种能够使得整个生产周期大幅度缩短、反应更加彻底、高效率、低能耗、低成本且易于控制温度的制备内烯烃的生产工艺装置。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于克服现有技术中生产内烯烃存在的反应时间长、反应不彻底、效率低、能耗高和成本高等缺陷,从而提供一种生产内烯烃的系统和方法。本发明的生产系统填补了技术空白,实现了连续流的生产工艺,具有生产周期短、反应彻底、效率高、能耗低、成本低且温度易于控制等优点。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的:
本发明提供了一种生产内烯烃的系统,其包括:
一连续干燥分离系统、一微通道反应器和一过滤器;
所述连续干燥分离系统包括第一进口管路、第一出口管路、第二进口管路、第二出口管路,所述第一进口管路和所述第一出口管路连通形成待干燥物料通路,所述第二进口管路和所述第二出口管路连通形成热源通路,所述待干燥物料通路与所述热源通路互不连通,所述第一进口管路、所述第一出口管路分别用于导入干燥分离前的α-烯烃、导出干燥分离后的α-烯烃;所述第二进口管路、所述第二出口管路分别用于导入分离后的产物、导出分离后的产物;
所述微通道反应器包括管层和壳层,所述管层的底部、顶部设有反应物进口和反应物出口,所述壳层设有热源进口和热源出口,所述微通道反应器的内部设有若干个依次串联的反应单元,所述反应物进口、所述反应物出口分别与第一个反应单元的物料进口、最后一个反应单元的反应物出口连接,所述反应单元的内部设有一对导流块,所述导流块的配合形成向上开口的物料流通空间,所述物料流通空间中设有一催化剂层,所述催化剂层包括设于所述物料流通空间中的固定立柱,所述固定立柱围合形成一水平的空心筒体结构,所述空心筒体结构的外围还环设有一催化剂阻隔网,所述催化剂阻隔网用于负载催化剂;
所述过滤器包括一物料进口、第三出口管路和第四出口管路,所述物料进口与所述反应物出口连接,所述过滤器用于过滤产物中未反应完毕的催化剂以及分离产物和未反应的其他物料;所述第三出口管路、所述第四出口管路分别用于导出分离后的产物、导出分离后的未反应的其他物料;
所述第一出口管路与所述反应物进口连接,所述过滤器的第三出口管路、第四出口管路分别与所述第二进口管路、所述反应物进口连接。
较佳地,所述第一出口管路与所述反应物进口之间包括第三进口管路,所述第三进口管路用于向所述微通道反应器中导入抗氧化剂。
本发明中,通过在所述第二进口管路中导入分离后的产物实现所述连续干燥分离系统的升温。
较佳地,所述生产内烯烃的系统还包括冷却器、储罐和储罐尾气回收装置。
较佳地,所述第二出口管路、所述冷却器、所述储罐和所述储罐尾气回收装置依次串联,所述储罐尾气回收装置的尾气进口与所述储罐的上部尾气出口连接,所述储罐尾气回收装置用于回收反应产生的烯烃挥发气体。
所述烯烃挥发气体的含量一般为α-烯烃质量的0.05%左右,百分数是指质量百分数。
本发明还提供一种生产内烯烃的方法,采用上述系统进行。
所述生产内烯烃的方法可包括下述步骤:α-烯烃经所述第一进口管路进入所述连续干燥分离系统去除杂质后,由所述第一出口管路经所述反应物进口导入所述微通道反应器,抗氧化剂经所述反应物进口导入所述微通道反应器,在催化剂的作用下,在所述反应单元中反应,即可。
较佳地,所述反应的温度为230℃。
较佳地,在反应过程中,通过所述热源进口导入热源和所述热源出口导出所述热源,实现所述微通道反应器的升温。
所述微通道反应器的热源可为本领域常规,较佳地为导热油。
较佳地,通过对所述第四出口管路进行自然冷却,使其具有降温功能,可实现所述微通道反应器的降温。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于:
1.本发明用于生产内烯烃的系统填补了技术空白,实现了连续流的生产工艺,能够使得整个生产周期大幅度缩短,反应彻底、提高效率、降低能耗;
2.本发明的生产工艺装置简单,占地小,且充分利用反应后产物换热,可无需装配预热设备,适合连续生产,同时方便扩大再生产。
附图说明
图1为本发明的工艺流程简图;
图2为本发明微通道反应器的结构示意图;
图3为本发明微通道反应器的反应单元的结构示意图;
图4为本发明微通道反应器的反应单元内部导流块的结构示意图;
图5为本发明微通道反应器的反应单元内部催化剂层的结构示意图。
附图标记:1.连续干燥分离系统;2.微通道反应器;3冷却器;4.储罐;5.储罐尾气回收装置;6.反应器热源出口;7.反应器热源进口;8.第三进口管路;9.过滤器;10.第四出口管路;11.第一进口管路;12.第一出口管路;13.第二进口管路;14.第二出口管路;15.反应物进口;16.反应物出口;17.导流块;18.催化剂层;19.固定立柱;20.催化剂阻隔网。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件,或按照商品说明书选择。
实施例1
如图1所示,本实施例生产内烯烃的系统包括一连续干燥分离系统1、一微通道反应器2和一过滤器9;连续干燥分离系统包括第一进口管路11、第一出口管路12、第二进口管路13、第二出口管路14,第一进口管路11和第一出口管路12连通形成待干燥物料通路,第二进口管路13和第二出口管路14连通形成热源通路,所述待干燥物料通路与所述热源通路互不连通,第一进口管路11、第一出口管路12分别用于导入干燥分离前的α-烯烃、导出干燥分离后的α-烯烃;第二进口管路13、第二出口管路14分别用于导入分离后的产物、导出分离后的产物。
如图2所示,微通道反应器2包括管层和壳层,管层上设有反应物进口15和反应物出口16,壳层设有热源进口7和热源出口6,微通道反应器2的内部设有若干个依次串联的反应单元,反应物进口15、反应物出口16分别与第一个反应单元的物料进口、最后一个反应单元的反应物出口连接。如图3、图4和图5所示,所述反应单元的内部设有一对导流块17,导流块17的配合形成向上开口的物料流通空间,物料流通空间中设有一催化剂层18,催化剂层18包括设于物料流通空间中的固定立柱19,固定立柱19围合形成一水平的空心筒体结构,空心筒体结构的外围还环设有一催化剂阻隔网20,催化剂阻隔网20用于负载催化剂;
过滤器9包括一物料进口、第三出口管路和第四出口管路10,物料进口与反应物出口16连接,过滤器9用于过滤产物中未反应完毕的催化剂以及分离产物和未反应的其他物料;第三出口管路、第四出口管路10分别用于导出分离后的产物、导出分离后的未反应的其他物料;第一出口管路12与反应物进口15连接,过滤器9的第三出口管路、第四出口管路10分别与第二进口管路13、反应物进口15连接;
第一出口管路12与反应物进口15之间包括第三进口管路8,第三进口管路8用于导入向微通道反应器2中导入抗氧化剂;该生产内烯烃的系统还包括冷却器3、储罐4和储罐尾气回收装置5,第二出口管路14、冷却器3、储罐4和储罐尾气回收装置5依次串联,储罐尾气回收装置5的尾气进口与储罐的上部尾气出口连接,储罐尾气回收装置5用于回收反应产生的烯烃挥发气体。
采用上述系统生产内烯烃时,α-烯烃经第一进口管路11进入连续干燥分离系统1去除杂质后,由第一出口管路12经反应物进口15导入微通道反应器2,第三进口管路8导入的抗氧化剂经反应物进口15导入微通道反应器2,在催化剂的作用下,温度为230℃,在反应单元中反应,即可。
效果实施例
以10吨α-烯烃为反应原料,本申请实施例1的效果数据与原生产方式的效果数据如下表1所示。
表1
原料量t 进料速度 反应时间h 反应温度℃ 产物量t 产物收率%
原方式 10 一次投料 10 230 9.55 95.5
本发明 10 3t/h 3.4 230 9.63 96.3
由表1可知:
(1)处理相同质量的原料时,原方式采用的老式反应釜为一次性投料,反应方式为间歇性反应,反应时间为10小时左右;而本发明可以实现连续进料和连续生产,反应时间为3.4h,比原方式缩短了66%。且连续生产不需要人工操作,可以节省人力,同时减少老式反应釜的备料工时和每次升降温过程中的能量损耗。
(2)本发明的产物收率比原方式提高了0.8%。
(3)原方式采用的老式反应釜中物料分布不均,物料受热不均,极易出现局部温度过高现象,影响反应效果和产品得率。而本发明的微通道反应器中的物料是均一流速,且接触面积相对较大,换热相对均匀。

Claims (9)

1.一种生产内烯烃的系统,其特征在于,其包括一连续干燥分离系统、一微通道反应器和一过滤器;
所述连续干燥分离系统包括第一进口管路、第一出口管路、第二进口管路、第二出口管路,所述第一进口管路和所述第一出口管路连通形成待干燥物料通路,所述第二进口管路和所述第二出口管路连通形成热源通路,所述待干燥物料通路与所述热源通路互不连通,所述第一进口管路、所述第一出口管路分别用于导入干燥分离前的α-烯烃、导出干燥分离后的α-烯烃;所述第二进口管路、所述第二出口管路分别用于导入分离后的产物、导出分离后的产物;
所述微通道反应器包括管层和壳层,所述管层的底部、顶部设有反应物进口和反应物出口,所述壳层设有热源进口和热源出口,所述微通道反应器的内部设有若干个依次串联的反应单元,所述反应物进口、所述反应物出口分别与第一个反应单元的物料进口、最后一个反应单元的反应物出口连接,所述反应单元的内部设有一对导流块,所述导流块的配合形成向上开口的物料流通空间,所述物料流通空间中设有一催化剂层,所述催化剂层包括设于所述物料流通空间中的固定立柱,所述固定立柱围合形成一水平的空心筒体结构,所述空心筒体结构的外围还环设有一催化剂阻隔网,所述催化剂阻隔网用于负载催化剂;
所述过滤器包括一物料进口、第三出口管路和第四出口管路,所述物料进口与所述反应物出口连接;所述过滤器用于过滤产物中未反应完毕的催化剂以及分离产物和未反应的其他物料;所述第三出口管路、所述第四出口管路分别用于导出分离后的产物、导出分离后的未反应的其他物料;
所述第一出口管路与所述反应物进口连接,所述过滤器的第三出口管路、第四出口管路分别与所述第二进口管路、所述反应物进口连接;
所述第一出口管路与所述反应物进口之间包括第三进口管路;所述第三进口管路用于向所述微通道反应器中导入抗氧化剂。
2.如权利要求1所述的生产内烯烃的系统,其特征在于,所述生产内烯烃的系统还包括冷却器、储罐和储罐尾气回收装置。
3.如权利要求2所述的生产内烯烃的系统,其特征在于,所述第二出口管路、所述冷却器、所述储罐和所述储罐尾气回收装置依次串联,所述储罐尾气回收装置的尾气进口与所述储罐的上部尾气出口连接,所述储罐尾气回收装置用于回收反应产生的烯烃挥发气体。
4.一种生产内烯烃的方法,其采用如权利要求1-3中任一项所述生产内烯烃的系统进行。
5.如权利要求4所述的生产内烯烃的方法,其特征在于,其包括下述步骤:
α-烯烃经所述第一进口管路进入所述连续干燥分离系统去除杂质后,由所述第一出口管路经所述反应物进口导入所述微通道反应器,抗氧化剂经所述反应物进口导入所述微通道反应器,在催化剂的作用下,在所述反应单元中反应,即可。
6.如权利要求5所述的生产内烯烃的方法,其特征在于,所述反应的温度为230℃。
7.如权利要求5所述的生产内烯烃的方法,其特征在于,在反应过程中,通过所述热源进口导入热源和所述热源出口导出所述热源,实现所述微通道反应器的升温。
8.如权利要求7所述的生产内烯烃的方法,其特征在于,所述微通道反应器的热源为导热油。
9.如权利要求4所述的生产内烯烃的方法,其特征在于,通过对所述第四出口管路进行自然冷却,以实现所述微通道反应器的降温。
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