本發(fā)明屬于4-甲基-1-戊烯，具體涉及一種制備4-甲基-1-戊烯的外循環(huán)撤熱式生產(chǎn)裝置、生產(chǎn)方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、4-甲基-1-戊烯(4mp1)是一種重要的支鏈α-烯烴，作為重要的有機(jī)化工原料，已越來越廣泛地用于合成有機(jī)中間體。4-甲基-1-戊烯一方面可用作高品質(zhì)線型低密度聚乙烯(lldpe)的共聚單體，另一方面可自聚合成聚4-甲基-1-戊烯(pmp)，pmp是已知的密度最低的合成材料(830kg/m3)，且熔點(diǎn)和軟化點(diǎn)高(240℃)，透明度高，介電性好，并且pmp能經(jīng)受住最苛刻的殺菌和消毒條件，可廣泛在醫(yī)學(xué)上使用。另外，4-甲基-1-戊烯還可用于人造皮革行業(yè)，用于制作高性能的皮革型紙。從國際市場看，4mp1具有巨大的應(yīng)用前景，其工業(yè)開發(fā)也備受關(guān)注。

2、丙烯二聚合成4-甲基-1-戊烯(4m1p)是實(shí)現(xiàn)丙烯資源的合理化、高值化利用的重要途經(jīng)。而4-甲基-1-戊烯是聚丁烯-1共聚單體中的其中一種，其也是合成高端聚烯烴——聚4-甲基-1-戊烯(pmp)的重要單體，因此本項(xiàng)目對原料豐富和適應(yīng)性有極強(qiáng)支撐作用，同時(shí)也是對丙烯資源的合理利用、中石化丙烯產(chǎn)業(yè)鏈的升級及高端聚烯烴pmp的研發(fā)與國產(chǎn)化具有重要的意義。但現(xiàn)有丙烯二聚連續(xù)生產(chǎn)4m1p的技術(shù)由于催化劑顆粒壽命短，不隨產(chǎn)品流出，需定期停工更換催化劑，不能大規(guī)模生產(chǎn)；反應(yīng)釜采用釜式串聯(lián)，反應(yīng)釜出口需特殊設(shè)計(jì)，造成反應(yīng)釜造價(jià)成本高；采用反應(yīng)釜夾套撤熱，僅適用于小規(guī)模生產(chǎn)；大規(guī)模生產(chǎn)中放熱量大，采用外夾套撤熱滿足不了工藝要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種制備4-甲基-1-戊烯的外循環(huán)撤熱式生產(chǎn)裝置，在反應(yīng)器出口設(shè)置帶沖洗、卸料的過濾器，過濾器設(shè)計(jì)成在線拆卸，同時(shí)反應(yīng)器內(nèi)置軸向中間縮徑的混合器，可以用于丙烯二聚制備4-甲基-1-戊烯的大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。

2、本發(fā)明的目的之一在于提供一種制備4-甲基-1-戊烯的外循環(huán)撤熱式生產(chǎn)裝置，包括：依次連接的反應(yīng)器、換熱器和過濾單元以及連接管路，所述反應(yīng)器內(nèi)置至少一個(gè)混合器，所述混合器為軸向中間縮徑的柱狀結(jié)構(gòu)。

3、根據(jù)本發(fā)明，所述的生產(chǎn)裝置中：

4、所述的混合器中心縱截面的側(cè)壁形狀為弧線，弧線向混合器內(nèi)側(cè)面彎曲；優(yōu)選地，所述弧線為圓弧線，且以混合器中心水平環(huán)線為軸上下對稱；更優(yōu)選地，所述圓弧線的半徑為混合器進(jìn)口管線直徑的1～5倍，優(yōu)選為2～3倍；

5、所述的混合器垂直固定在反應(yīng)器中心線位置；所述混合器頂部設(shè)置循環(huán)物料入口，由管路連接反應(yīng)器頂部循環(huán)物料入口；

6、所述混合器側(cè)壁中心水平環(huán)線上均勻分布至少2個(gè)開孔，優(yōu)選地，均勻分布2～4個(gè)開孔，開孔的直徑為混合器物料入口管路直徑的1/4～2/3。

7、根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)循環(huán)物料為氣相組分時(shí)，反應(yīng)器中設(shè)置一個(gè)混合器，混合器設(shè)置在反應(yīng)器的液面以上；或，當(dāng)循環(huán)物料為液相組分時(shí)，反應(yīng)器中設(shè)置一個(gè)混合器，混合器設(shè)置在反應(yīng)器的液位以下；或，當(dāng)循環(huán)物料為氣液混合物時(shí)，反應(yīng)器中豎直設(shè)置兩個(gè)混合器，兩個(gè)混合器沿軸向固定連接，一個(gè)混合器設(shè)置在反應(yīng)器的液位以上，其底部設(shè)置物料出口與另一混合器頂部的循環(huán)物料入口管線相連；另一個(gè)混合器設(shè)置在反應(yīng)器的液位以下。

8、根據(jù)本發(fā)明，所述的生產(chǎn)裝置中：

9、所述反應(yīng)器頂部設(shè)置循環(huán)物料入口、底部設(shè)置物料出口，分別通過管路與換熱器的頂部物料出口和底部物料入口連接形成外循環(huán)撤熱系統(tǒng)；

10、所述反應(yīng)器側(cè)線設(shè)置原料入口；

11、所述換熱器的底部物料入口和頂部物料出口沿最外側(cè)換熱管外圍設(shè)置擋板；所述擋板設(shè)置在換熱管兩端，所設(shè)置擋板的形狀沒有特別限定，可以是錐形、弧形等，其作用是將物料全部引流進(jìn)入換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱；

12、所述反應(yīng)器底部物料出口和換熱器底部物料入口間管路上設(shè)置循環(huán)泵。

13、根據(jù)本發(fā)明，所述的生產(chǎn)裝置中，所述過濾單元包括至少兩個(gè)并聯(lián)的過濾器、以及與之串聯(lián)連接的保安過濾器c，優(yōu)選地，所述過濾單元包括兩個(gè)并聯(lián)的過濾器a和過濾器b，所述的過濾器a和/或過濾器b為閉式過濾器或者開式過濾器，所述的過濾器a和過濾器b還連接沖洗裝置和泄壓裝置。當(dāng)過濾器a和/或過濾器b采用開式過濾器時(shí)，可以采用本領(lǐng)域常用的開式過濾器設(shè)備，具體地，在開式過濾器底部設(shè)置開蓋臂連動(dòng)的快開底蓋，當(dāng)需要卸料時(shí)，由開蓋臂打開快開底蓋進(jìn)行卸料操作；當(dāng)過濾器a和/或過濾器b采用閉式過濾器時(shí)，可以采用本領(lǐng)域常用的閉式過濾器設(shè)備，具體地，在閉式過濾器底部采用封閉設(shè)計(jì)，設(shè)置有卸料閥，當(dāng)需要卸料時(shí)，打開卸料閥即可進(jìn)行卸料操作。

14、本發(fā)明采用至少兩個(gè)并聯(lián)設(shè)計(jì)的過濾器a和過濾器b，可以實(shí)現(xiàn)在線拆卸。當(dāng)過濾器a阻塞時(shí)，關(guān)停過濾器a，切換開啟過濾器b，打開泄壓閥，對過濾器a泄壓，泄壓完畢，開啟沖洗管線，沖洗過濾器a，沖洗后的過濾器a備用，待過濾器b阻塞，關(guān)停過濾器b，切換開啟過濾器a，關(guān)停過濾器b，重復(fù)上述泄壓、沖洗操作步驟。

15、本發(fā)明的目的之二在于提供一種制備4-甲基-1-戊烯的生產(chǎn)方法，通過采用上述的外循環(huán)撤熱式生產(chǎn)裝置進(jìn)行4-甲基-1-戊烯的制備。

16、根據(jù)本發(fā)明，所述的生產(chǎn)方法包括以下步驟：

17、(1)將丙烯、溶劑和催化劑通過反應(yīng)器原料入口投料到反應(yīng)器中，加熱進(jìn)行聚合反應(yīng)；

18、(2)聚合反應(yīng)后的物料分成兩部分，一部分物料經(jīng)過濾單元過濾后進(jìn)入分離單元進(jìn)行分離提純，另一部分物料經(jīng)換熱器冷卻后進(jìn)入反應(yīng)器中的混合器，混合器中的物料與進(jìn)入反應(yīng)器的原料混合后繼續(xù)聚合反應(yīng)。

19、根據(jù)本發(fā)明，所述的生產(chǎn)方法中，所述的溶劑和催化劑可以采用4-甲基-1-戊烯制備技術(shù)中常用的溶劑，例如，所述的溶劑可以采用十二烷、庚烷、戊烷、甲苯中的至少一種，優(yōu)選為十二烷，所述的催化劑可以采用堿金屬單質(zhì)、堿金屬碳酸鹽或堿金屬碳酸氫鹽催化劑體系或鈾或稀土金屬雙-(聚替代物環(huán)戊二烯)-氫化物配合物，例如負(fù)載型k-fe/k2co3催化劑。

20、根據(jù)本發(fā)明，4-甲基-1-戊烯的制備中所采用的丙烯、溶劑以及催化劑均可以按現(xiàn)有技術(shù)的常用量來添加，例如，丙烯和溶劑的質(zhì)量比為1：(0.5～2)；催化劑的用量為丙烯的2～20wt％。

21、根據(jù)本發(fā)明，所述的生產(chǎn)方法中：

22、所述反應(yīng)器的操作條件為：反應(yīng)在保護(hù)性氣體氛圍(例如氮?dú)?下進(jìn)行，操作溫度：150～200℃；操作壓力：4.5～8mpag；

23、所述換熱器的操作條件為：物料出口溫度為140～200℃，物料入口溫度比出口高5～10℃；物料出口操作壓力為4.5～8mpag，物料入口操作壓力比出口高0.5～1mpag；冷媒進(jìn)口溫度比物料出口溫度低5～10℃，冷媒入口壓力比出口壓力高0.05～0.15mpag；

24、所述過濾器的操作條件為：操作溫度為150～200℃，操作壓力為5.5～9mpag，過濾精度為5～30μm。

25、根據(jù)本發(fā)明，所述步驟(2)中經(jīng)過濾單元過濾的物料為聚合反應(yīng)后物料總量的80～95％，優(yōu)選為85～90％。

26、根據(jù)本發(fā)明，所述步驟(2)中，過濾單元的并聯(lián)過濾器中至少一個(gè)為備用過濾器，優(yōu)選為一開一備兩個(gè)并聯(lián)過濾器，更優(yōu)選的切換操作為：物料先在過濾器a中過濾，當(dāng)過濾器a阻塞時(shí)，關(guān)停過濾器a，切換開啟過濾器b，打開泄壓閥，對過濾器a泄壓，泄壓完畢，開啟沖洗管線，沖洗過濾器a，沖洗后的過濾器a備用，待過濾器b阻塞，重復(fù)上述切換、泄壓、沖洗操作。

27、本發(fā)明的目的之三在于提供一種上述制備4-甲基-1-戊烯的外循環(huán)撤熱式生產(chǎn)裝置或者上述制備4-甲基-1-戊烯的生產(chǎn)方法，在4-甲基-1-戊烯生產(chǎn)中的應(yīng)用。

28、本發(fā)明采用外循環(huán)撤熱的生產(chǎn)裝置通過丙烯二聚技術(shù)合成支鏈α-烯烴，不僅能夠用作線性低密度聚乙烯的共聚單體，還能用于制備新型熱塑性樹脂pmp。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于：

30、1)連續(xù)性：催化劑隨產(chǎn)品進(jìn)入下一設(shè)備后過濾，在線清洗和更換；催化劑能夠在線卸料；能夠?qū)崿F(xiàn)裝置大規(guī)模連續(xù)運(yùn)行。

31、2)靈活性：

32、a)克服了催化劑壽命短，催化劑在線卸料影響生產(chǎn)規(guī)模的問題；

33、b)采用外循環(huán)撤熱，對于大規(guī)模生產(chǎn)同樣適用；

34、c)反應(yīng)器內(nèi)置特定結(jié)構(gòu)的混合器，保證新鮮補(bǔ)充物料與產(chǎn)品均一混合；

35、3)經(jīng)濟(jì)性：反應(yīng)釜不需設(shè)置特殊過濾內(nèi)件。

36、本發(fā)明提供的生產(chǎn)裝置有利于加大烯烴低聚方向的技術(shù)積累，實(shí)現(xiàn)功能性單體技術(shù)突破。同時(shí)，本發(fā)明采用外循環(huán)撤熱裝置，實(shí)現(xiàn)了丙烯二聚反應(yīng)的連續(xù)化，將有望填補(bǔ)國內(nèi)丙烯二聚制4-甲基-1-戊烯生產(chǎn)技術(shù)的空白，為pmp的生產(chǎn)提供充足原料，意義十分重大。