CN114728250A - 用于制备低聚物的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制备低聚物的设备，包括：反应器，接收单体流并进行低聚反应以制备反应产物；产物排出管线，所述产物排出管线用于传输从反应器排出的反应产物流；以及气泡捕集器，所述气泡捕集器设置在产物排出管线的任意区域中以去除反应产物流中包含的气泡。

Description

用于制备低聚物的设备
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年11月3日提交的韩国专利申请第10-2020-0145157号的优先权的权益，其公开内容通过引用的方式整体并入本文。技术领域
本发明涉及一种用于制备低聚物的设备，更具体地，涉及一种用于制备低聚物的设备，该设备通过在低聚物的制备期间使用气泡捕集器分离通过产物排出管线排出的反应产物流中包含的气泡，能够防止设置在产物排出管线中的液位控制阀的堵塞。
背景技术
α-烯烃(阿尔法-烯烃)是用于共聚单体、洗涤剂、润滑剂、增塑剂等的重要材料，并且已经在商业上广泛应用。其中，1-己烯和1-辛烯已经被广泛用作在线性低密度聚乙烯(LLDPE)的制备期间控制聚乙烯的密度的共聚单体。
通常通过乙烯的低聚反应(oligomerization reaction)来制备诸如1-己烯和1-辛烯的α-烯烃低聚反应。低聚反应在存在催化剂的情况下，使用乙烯作为反应物，通过乙烯的低聚反应(三聚反应或四聚反应)进行乙烯的低聚反应。
在乙烯的低聚反应中，反应器中的独立气体滞留率根据反应条件在5％～40％的范围内分布。因此，从反应器排出的反应产物流以包含液相和气相的多相存在。
在这种情况下，当气体和液体相互混合的反应产物流通过反应器的产物排出管线排放时，可能会发生阻塞流现象，在阻塞流现象中，紧接产物排出管线中设置的液位控制阀之后的排出流发生堵塞而受到强阻力。另外，液位控制阀之前和之后的流不顺畅，加上由副反应引起的聚合物的堵塞现象，最终导致液位控制阀的堵塞现象。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种用于制备低聚物的设备，该设备能够防止设置在反应器的产物排出管线中的液位控制阀的堵塞。
技术方案
在一个总体方面，提供一种用于制备低聚物的设备，包括：反应器，所述反应器接收单体流并进行低聚反应以制备反应产物；产物排出管线，所述产物排出管线用于传输从反应器排出的反应产物流；以及气泡捕集器，所述气泡捕集器设置在产物排出管线的任何区域中以去除反应产物流中包含的气泡。
有益效果
根据本发明的用于制备低聚物的设备可以包括反应器的产物排出管线中的气泡捕集器，以去除传输通过产物排出管线并且其中气体和液体相互混合的反应产物流中的气泡，从而使反应产物流在产物排出管线中的流动顺畅并防止液位控制阀的堵塞。
附图说明
图1是包括根据本发明的示例性实施例的用于制备低聚物的设备的工艺流程图。
图2至6示出了根据本发明的示例性实施例的气泡捕集器中的反应产物流的流动。
图7是包括根据比较例的用于制备低聚物的设备的工艺流程图。
具体实施方式
在本发明的说明书和权利要求中使用的术语和词语不应被限制地解释为具有一般或字典含义，而是基于发明人能够适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，应被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“上部”可以指与容器中的装置的总高度的50％以上的高度相对应的部分，术语“下部”可以指与容器中的装置的总高度的小于50％的高度相对应的部分。
在本发明中，术语“流”可以指流体在过程中的流动，或者可以指流体本身在管道中流动。具体而言，“流”可以指在连接各个装置的管道中流动的流体本身，也可以指流体的流动。此外，流体可以指气体、液体等。不排除流体包含固体成分的情况。
在下文中，将参照图1至图6更详细地描述本发明，以帮助理解本发明。
根据本发明，提供一种用于制备低聚物的设备。作为用于制备低聚物的设备，提供如下用于制备低聚物的设备，包括：反应器10，接收单体流并进行低聚反应以制备反应产物；产物排出管线11，用于传输从反应器10排出的反应产物流；以及气泡捕集器20，气泡捕集器设置在产物排出管线11的任何区域中以去除反应产物流中包含的气泡。
根据本发明的示例性实施例，反应器10可以通过接收单体流并进行低聚反应来制备包含所需低聚物产物的反应产物。
低聚反应可以在液相反应介质中进行反应器10中的低聚反应。液相反应介质可以被供给到反应器10的侧表面的下部，并且可以包括选自由溶剂、催化剂和助催化剂组成的组中的一种或多种。
溶剂可以包括例如选自由正戊烷、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。在一些情况下，上述项中的两种或更多种的混合物可以用作溶剂。
催化剂可以包括例如过渡金属源。过渡金属源可以是例如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-庚二酮)铬(III)、苯甲酰丙酮酸铬(III)、六氟-2,4-戊二酸铬(III)、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)以及硬脂酸铬(III)组成的组中的一种或多种的化合物。
助催化剂可以包括例如选自由三甲基铝、三乙基铝、三异丙基铝、三异丁基铝、乙基倍半氯化铝、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组成的组中的一种或多种。
单体可以包括乙烯。具体而言，将包含乙烯单体的单体流供应到反应器10并进行低聚反应，使得可以制备所需的低聚物α-烯烃。在这种情况下，在反应器10的下部区域到中心区域的反应介质中进行低聚反应，并且低聚反应在存在催化剂的情况下可以在单体溶解在溶剂中的液体状态下进行单体的低聚反应。低聚反应可以指单体聚合的反应。低聚反应根据要聚合的单体的数量被称为三聚或四聚，这些被统称为多聚反应。
α-烯烃是用于共聚单体、洗涤剂、润滑剂、增塑剂等的重要材料，并且已经在商业上广泛应用。其中，1-己烯和1-辛烯已经被广泛用作在线性低密度聚乙烯(LLDPE)的制备期间控制聚乙烯的密度的共聚单体。例如可以通过乙烯的三聚反应或四聚反应来制备诸如1-己烯、1-辛烯的α-烯烃。
反应器10可以包括例如选自由连续搅拌釜反应器、活塞流反应器和鼓泡塔反应器(bubble column reactor)组成的组中的一种或多种反应器。作为具体示例，反应器可以是鼓泡塔反应器。
低聚反应可以在10℃至180℃、30℃至150℃或50℃至120℃的温度下进行通过供给到反应器10的单体流进行的低聚反应。此外，低聚反应可以在10bar.g至70bar.g、20bar.g至65bar.g或20bar.g至40bar.g的压力下进行低聚反应。当乙烯在上述温度范围和压力范围内进行低聚时，对所需α-烯烃的选择性可以是优异的，聚合物副产物的量可以减少，连续工序的工作效率可以提高，并且成本可以降低。
单体流可以通过设置在反应器10下部的单体供应管线以气相供应到反应器10。在这种情况下，气相单体流通过安装在反应器10的下部中的多孔分散板分散到气体中，被引入到包含溶剂的液相反应介质中，并通过分散力自然混合，这可能引起低聚反应。在这种情况下，反应器10中的独立气体滞留率根据反应条件在5％至40％的范围内分布。因此，反应产物以包含液相和气相的多相存在。
在反应器10中产生的反应产物可以通过产物排出管线11从反应器10排出。在这种情况下，当气体和液体相互混合的反应产物流通过反应器10的产物排出管线11排放时，可能会发生阻塞流现象，在阻塞流现象中，紧接产物排出管线11中设置的液位控制阀12之后的排出流变得堵塞并受到强阻力。另外，液位控制阀12之前和之后的流不顺畅，加上由副反应引起的聚合物的堵塞现象，最终导致液位控制阀12的堵塞。
为此，在本发明中，可以在产物排出管线11的任何区域中设置气泡捕集器20，以去除反应产物流中包含的气泡，从而使流动顺畅。
根据本发明的示例性实施例，气泡捕集器20可以进一步包括设置在其中的压力计22。气泡在气泡捕集器20中上升，并且如果必要，通过监测压力计22，可以将在气泡捕集器20的上部堵塞的气泡排放到气体回收管线21。具体地，压力计22可以测量根据在气泡捕集器20的内部上升和堵塞的气泡而变化的气泡捕集器20的内部压力，当气泡捕集器20的内部压力与反应器10的压力之间的差减小到例如1bar.g以下、0.1bar.g至1bar.g或0.3bar.g至1bar.g时，确定气泡已经充分填充气泡捕集器20的内部空间，并通过从气泡捕集器20的上方连接到气泡捕集器20的气体回收管线21排出堵塞的气泡，使得填充的气泡不会干扰液相反应产物的流动。在这种情况下，如果必要，可以在气体回收管线21中设置截止阀以通过压力计22的监测来打开或关闭，从而排出在气泡捕集器20中阻塞的气泡。
根据本发明的示例性实施例，气泡捕集器20可以进一步包括设置在其中的挡板23。具体地，气泡捕获器20的入口和出口可以分别形成在气泡捕获器20的两个侧表面的下部，并且反应产物流可以被供应到气泡捕获器20的入口，被传输到气泡捕集器20的内部，并且被排放到气泡捕集器20的出口。这里，挡板23可以从气泡捕集器20的底表面垂直设置，反应产物流可以弯曲地流过挡板23，而不是直接从气泡捕集器20的入口到出口。在这种情况下，由于挡板23，反应产物流传输的路径更长，使得在气泡捕集器20中的停留时间增加，气泡上升，并且液相反应产物流向出口，这可以更容易去除反应产物流中包含的气泡。
设置在气泡捕集器20中的挡板23的数量可以是一个到三个、一个或两个或一个。作为具体示例，设置在气泡捕集器20中的挡板23的数量可以是一个。在这种情况下，气泡可以充分地排放到上部区域的空间，而不会显著堵塞气体和液体相互混合的反应产物流的流动。此外，可以最小化由聚合物引起的设备的结垢现象，所述聚合物是可能包含在反应产物流中的副产物。
气泡捕集器20可以进一步包括引导部25，引导部25引导气泡捕集器20中的反应产物的流朝向出口。具体地，引导部25可以形成为与气泡捕集器20的底表面和挡板23间隔开预定间隔，从而引导气泡捕集器20中的反应产物的流朝向出口。例如，引导部25可以从入口侧气泡捕集器20的内壁的下部水平延伸，可以从水平延伸端在向上方向上垂直延伸，并且可以从垂直延伸端再次水平延伸以连接到隔板23与下文将要描述的除雾器24之间的区域。引导部25可以将在气泡捕集器20中传输的反应产物从气泡捕集器20的入口引导到气泡捕集器20的出口，同时防止在气泡捕集器20中传输的反应产物流的流动方向被挡板23改变时产生涡流，从而最小化由夹杂有气泡的液体和聚合物引起的气体回收管线21的污染。
根据本发明的示例性实施例，气泡捕集器20可以进一步包括设置在其中的除雾器(demister)24。具体地，除雾器24是用于分离气泡捕集器20中与气泡一起上升的液相反应产物的装置，并且可以设置在气泡捕集器20的上部区域中。
除雾器24可以形成在气泡捕集器反应产物流传输的区域上方的独立气体空间中并在气泡捕集器20的内部。作为具体示例，除雾器24可以形成在与由于挡板23而改变反应产物流的流动的区域相对应的上部区域中。在这种情况下，当反应产物流中包含的气泡排出并上升到上部区域同时流由于挡板23而改变时，使得通过使用除雾器24可以容易地去除夹带有气泡的液相反应产物。
根据本发明的示例性实施例，可以在产物排出管线11的任意区域中设置控制阀12，控制阀12用于控制液相的液位，即反应介质的液位，以恒定地维持反应器10中的催化反应。例如，液位控制阀12可以控制通过产物排出管线11排出的反应产物流的流速，以恒定地保持反应器10中的液相的液位。
在这种情况下，在产物排出管线11中，气泡捕集器20可以基于反应产物流的流动方向设置在液位控制阀12的前方。因此，气体和液体相互混合的反应产物流中的气体被去除，并且从其中去除了气体成分的反应产物流通过液位控制阀12以防止紧接液位控制阀12之后的排放流堵塞，从而使流动顺畅并防止液位控制阀12的堵塞现象。
通过液位控制阀12的反应产物流可以被供应给提纯部，通过反应产物流的一般的分离和提纯工序分离并提纯所需的低聚物，然后商业化。
根据本发明的示例性实施例，可以从反应器10的上部排出包含在反应器10中的低聚反应期间未反应的单体的气相流。从反应器10的上部排出的气相流通过冷凝器30的同时被冷凝，并且可以被供给给气液分离装置40。例如，气液分离装置40可以是闪蒸罐。
在气液分离装置40中，可以分离在通过冷凝器30时冷凝的冷凝物和非冷凝物。在这种情况下，非冷凝物可以通过气液分离装置40的上部排出管线41从气液分离装置40中排出作为气相流。此外，从气液分离装置40中排出的气相流包含未反应的单体，并且可以去除或循环到反应器10以再次参与到低聚物反应中。
在气液分离装置40中，冷凝物可以从气液分离装置40通过气液分离装置40的下部排出管线排出作为液流。进一步地，从气液分离装置40排出的液相流包含反应介质，并且可以去除或循环到反应器10被再利用。
根据本发明的示例性实施例，气泡捕集器20的气体回收管线21可以从气泡捕集器20延伸并与气液分离装置40的上部排出管线41汇合。具体地，通过气泡捕集器20的气体回收管线21排出的反应产物流中分离的气泡包含气相单体，并且具有与从气液分离装置40中排出的气相流的成分类似的成分，因此，可以与气液分离装置40的上部排出管线41汇合并在气液分离装置40的上部排出管线41去除，或者循环至反应器10。
以上对根据本发明的用于制备低聚物的设备进行了说明并在附图中示出，但以上仅描述和在附图中示出了用于理解本发明的必要部分，除了上述和在附图中示出的工序和装置以外，没有单独描述和图示的工序和装置可以适当地应用和用于实施根据本发明的用于制备低聚物的设备。
在下文中，将通过实施例更详细地描述本发明。然而，提供以下实施例以举例说明本发明，对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的范围和精神的情况下可以进行各种修改和变更，并且本发明的范围不限于这些实施例。
实例
实例1
如图1所示，乙烯单体和反应介质被供应到鼓泡塔反应器10，并进行低聚反应以制备反应产物。
从反应器10排出的气相流通过冷凝器30被供应到气液分离装置40，并且包含非冷凝物的气相流通过气液分离装置40的上部排出管线41排出。
从反应器10排出的反应产物流通过产物排出管线11排出，并且在图2所示的流中，在反应产物流通过包括一个挡板23的气泡捕集器20的同时，反应产物流中的气泡被去除。在这种情况下，确认被供应到气泡捕集器20的反应产物流中的气相成分的含量基于反应产物流的总含量约为15重量％，并且确认通过气泡捕集器20的反应产物流中的气相成分的含量基于反应产物流的总含量为3重量％或更少。
从气泡捕集器20排出的反应产物通过液位控制阀12然后排出。在这种情况下，通过压力计22监测气泡捕集器20的内部压力，并且当气泡捕集器20的内部压力与反应器10的压力之间的差减小到1bar.g以下时，堵塞在气泡捕集器20的上部区域中的气泡通过气体回收管线21排出并汇合到气液分离装置40的上部排出管线41。
作为结果，可知由于设置在气泡捕集器20的后方的液位控制阀12发生堵塞而需要进行清洗的清洗周期为8小时以上。
实例2
进行与实例1相同的过程，除了在如图3所示的流中，在反应产物流通过包括两个挡板23的气泡捕集器20的同时，通过产物排出管线11排出的反应产物流中的气泡被去除。在这种情况下，确认被供应到气泡捕集器20的反应产物流中的气相成分的含量基于反应产物流的总含量约为15重量％，并且确认通过气泡捕集器20的反应产物流中的气相成分的含量基于反应产物流的总含量为3重量％或更少。
作为结果，可知由于设置在气泡捕集器20的后方的液位控制阀12发生堵塞而需要进行清洗的清洗周期为8小时以上，并且可知挡板23的数量增加，使得与实例1相比，流出到气体回收管线21的夹带的液体和聚合物的量略微增加。
实例3
进行与实例1相同的过程，除了在如图4所示的流中，反应产物流通过包括一个挡板23和除雾器24的气泡捕集器20的同时，通过产物排出管线11排出的反应产物流中的气泡被去除。在这种情况下，确认被供应到气泡捕集器20的反应产物流中的气相成分的含量基于反应产物流的总含量为约15重量％，并且确认通过气泡捕集器20的反应产物流中的气相成分的含量基于反应产物流的总含量为3重量％或更少。
作为结果，可知由于设置在气泡捕集器20的后方的液位控制阀12发生堵塞而需要进行清洗的清洗周期为8小时以上，并且可知由于除雾器24，流出到气体回收管线21的夹带的液体和聚合物的量与实例1相比减少了。
实施例4
进行与实例1相同的过程，除了在如图5所示的流中，反应产物流通过包括一个挡板23和引导部25的气泡捕集器20的同时，通过产物排出管线11排出的反应产物流中的气泡被去除。在这种情况下，确认被供应到气泡捕集器20的反应产物流中的气相成分的含量基于反应产物流的总含量的约为15重量％，并且确认通过气泡捕集器20的反应产物流中的气相成分的含量基于反应产物流的总含量为3重量％或更少。
作为结果，可知由于设置在气泡捕集器20的后方的液位控制阀12发生堵塞而需要进行清洗的清洗周期为8小时以上，并且可知由于引导部25，流出到气体回收管线21的夹带的液体和聚合物的量与实例1相比减少了。
实例5
进行与实例1相同的过程，除了在如图6所示的流中，反应产物流通过包括一个挡板23、除雾器24以及引导部25的气泡捕集器20的同时，通过产物排出管线11排出的反应产物流中的气泡被去除。在这种情况下，确认被供应到气泡捕集器20的反应产物流中的气相成分的含量基于反应产物流的总含量约为15重量％，并且确认通过气泡捕集器20的反应产物流中的气相成分的含量基于反应产物流的总含量为3重量％或更少。
作为结果，可知由于设置在气泡捕集器20的后方的液位控制阀12发生堵塞而需要进行清洗的清洗周期为8小时以上，并且可以确认，使用了一个挡板23，并且进一步设置了除雾器24和引导部25，从而与实例1至4相比，显著地减小了在气泡捕集器20中夹带的液体和聚合物流出到气体回收管线21的量，使得防止了气体回收管线21的堵塞，由此进一步稳定了操作。
比较例
比较例1
如图7所示，乙烯单体和反应介质被供应到鼓泡塔反应器10，并进行低聚反应以制备反应产物。
从反应器10中排出的气相流通过冷凝器30被供应到气液分离装置40，并且包含非冷凝物的气相流通过气液分离装置40的上部排出管线41排出。
从反应器10排出的反应产物流通过设置有液位控制阀12的产物排出管线11排出。在这种情况下，确认反应产物流中的气相成分的含量基于反应产物流的总含量约为15重量％。
作为结果，可以确认由于设置在气泡捕集器20的后方的液位控制阀12发生堵塞而需要进行清洗的清洗周期为4小时以下，这与实例1至5相比显著减小。

Claims (14)

1.一种用于制备低聚物的设备，包括：
反应器，所述反应器接收单体流并进行低聚反应以制备反应产物；
产物排出管线，所述产物排出管线用于传输从所述反应器排出的反应产物流；以及
气泡捕集器，所述气泡捕集器设置在所述产物排出管线的任意区域中以去除所述反应产物流中包含的气泡。
2.根据权利要求1所述的用于制备低聚物的设备，其中，所述单体包括乙烯单体。
3.根据权利要求1所述的用于制备低聚物的设备，还包括设置在所述产物排出管线的任意区域中的液位控制阀。
4.根据权利要求3所述的用于制备低聚物的设备，其中，基于所述反应产物流的流动方向，所述气泡捕集器设置在所述液位控制阀之前。
5.根据权利要求1所述的用于制备低聚物的设备，其中，所述气泡捕集器进一步包括设置在所述气泡捕集器中的挡板。
6.根据权利要求5所述的用于制备低聚物的设备，其中，所述挡板被设置为垂直于所述气泡捕集器中的所述反应产物流的流动方向。
7.根据权利要求5所述的用于制备低聚物的设备，其中，所述挡板的数量为1至3个。
8.根据权利要求7所述的用于制备低聚物的设备，其中，所述挡板的数量为1个。
9.根据权利要求1所述的用于制备低聚物的设备，其中，所述气泡捕集器还包括用于引导所述气泡捕集器中的所述反应产物流流向出口的引导部。
10.根据权利要求1所述的用于制备低聚物的设备，其中，所述气泡捕集器还包括设置在所述气泡捕集器中的除雾器。
11.根据权利要求10所述的用于制备低聚物的设备，其中，所述除雾器设置在所述气泡捕集器的上部区域中。
12.根据权利要求1所述的用于制备低聚物的设备，还包括设置在所述气泡捕集器中的压力计，
其中，所述气泡在所述气泡捕集器中上升，如果需要，通过监测所述压力计，排出在所述气泡捕集器的上部中堵塞的所述气泡。
13.根据权利要求12所述的用于制备低聚物的设备，其中，从所述反应器的上部排出的气相流通过冷凝器并且供给至气液分离装置，并且来自所述气液分离装置的所述气相流通过上部排出管线排出。
14.根据权利要求13所述的用于制备低聚物的设备，还包括连接到所述气泡捕集器的上方的气体回收管线，
其中，所述气体回收管线从所述气泡捕集器延伸并与所述气液分离装置的上部排出管线汇合。
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