Улучшенные реакторные системы, катализируемые гомогенными катализаторами
Изобретение относится к реакторам и способам проведения газожидкостных химических реакций. Описан реактор для проведения гомогенных каталитических реакций. Реактор содержит реакционную емкость, соединенную с линией отвода продуктов, разбрызгиватель газа, соединенный с линией подачи газа, где разбрызгиватель газа находится вблизи нижней части реакционной емкости, и распределитель жидкости, находящийся вблизи верхней части реакционной емкости. Реактор дополнительно содержит систему предварительного формирования катализатора, соединенную с линией подачи жидкости. Также описан способ проведения процесса. Технический результат – обеспечение проведения гомогенных каталитических реакций в новом технологическом оформлении. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники
Раскрытый в настоящем документе объект относится к реакторам и способам проведения газожидкостных химических реакций.
Уровень техники
Газожидкостные химические и биохимические реакции, катализируемые гомогенными катализаторами, можно проводить в некоторых обычных реакторных системах, включая реакторы идеального вытеснения (PFR), емкостные реакторы с постоянным перемешиванием (CSTR) и барботажные реакторные колонны (BCR). Однако, PFR могут характеризоваться ограниченным отводом тепла, что в свою очередь требует высокого расхода. CSTR могут характеризоваться низкой селективностью и загрязнением реактора. CSTR могут характеризоваться относительно широкими распределениями времени удержания, что может приводить к относительно высоким концентрациям примесей, которые может быть сложно удалять. BCR могут характеризоваться неопределенными режимами потока в реакторе и неоднородным перемешиванием, что может вызывать низкую селективность и сложности с осуществлением в большом масштабе.
Таким образом, остается необходимость в данной области техники в улучшенных реакторах и способах для катализируемых гомогенными катализаторами реакций с улучшенными свойствами, включая перемешивание, отвод тепла, эффективность и селективность.
Сущность изобретения
В различных вариантах осуществления раскрыты реакторы и способы проведения процесса.
Реактор для проведения процессов для линии отвода продуктов содержит: реакционную емкость, приспособленную для соединения с линией отвода продуктов; разбрызгиватель газа, приспособленный для соединения с линией подачи газа; и распределитель жидкости, находящийся вблизи верхней части реакционной емкости и приспособленный для соединения с линией подачи жидкости.
Способ проведения процесса предусматривает: обеспечение реактора, содержащего реакционную емкость; подачу газа в реакционную емкость через разбрызгиватель газа, соединенный с реакционной емкостью и линией подачи газа; подачу жидкости в реакционную емкость через распределитель жидкости, находящийся вблизи верхней части реакционной емкости и соединенный с линией подачи жидкости; проведение реакции в реакционной емкости и отвод продукта из реакционной емкости посредством линии отвода продуктов, соединенной с реакционной емкостью.
Эти и другие признаки и характеристики более подробно описаны ниже.
Краткое описание чертежей
Далее следует краткое описание графических материалов, на которых подобные элементы пронумерованы одинаково и которые представлены для целей иллюстрации типичных вариантов осуществления, раскрытых в настоящем документе, а не с целями их ограничения.
Фиг. 1 представляет принципиальную схему, изображающую типичный реактор согласно одному неограничивающему варианту осуществления раскрытого объекта.
Фиг. 2А представляет принципиальную схему, изображающую другой типичный реактор согласно одному неограничивающему варианту осуществления раскрытого объекта.
Фиг. 2B представляет принципиальную схему, дополнительно изображающую реактор фиг.2А.
Подробное описание изобретения
Раскрытый в настоящем документе объект обеспечивает реакторы и способы проведения газожидкостных химических реакций.
Раскрытый в настоящем документе объект обеспечивает реакторы и способы проведения процессов, включая, помимо прочего, гомогенные каталитические газожидкостные химические реакции. Согласно одному варианту осуществления типичный реактор для проведения процессов для линии отвода продуктов может содержать реакционную емкость, приспособленную для соединения с линией отвода продуктов. Реактор может также содержать разбрызгиватель газа, приспособленный для соединения с линией подачи газа, и распределитель жидкости, находящийся вблизи верхней части реакционной емкости. Распределитель жидкости может быть приспособлен для соединения с линией подачи жидкости.
Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта разбрызгиватель газа может быть сконструирован для обеспечения подачи газа через множество (например, более 1) мест по сторонам реактора. Дополнительно или альтернативно, разбрызгиватель газа может находиться вблизи нижней части реакционной емкости.
Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта реактор может дополнительно содержать мешалку. Мешалка может находиться вблизи нижней части реакционной емкости.
Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта система предварительного формирования катализатора может соединяться с линией подачи жидкости. Система предварительного формирования катализатора может быть сконструирована для дозирования одного или более растворов катализаторов.
Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта реактор может дополнительно содержать туманоуловитель, находящийся вблизи верхней части реакционной емкости. Туманоуловитель может включать съемный туманоуловитель.
Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта реактор может дополнительно содержать рубашку, сконструированную для циркуляции нагревательной или охлаждающей среды по ней. Рубашка может быть сконструирована для обеспечения тепла или для отвода тепла от реакционной емкости.
Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта линия отвода продуктов может соединяться с системой разделения. Система разделения может быть сконструирована для очистки желаемого продукта.
Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта реактор может дополнительно содержать термопары во множестве мест в реакторе.
Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта реакционная емкость может дополнительно содержать смотровое стекло. Смотровое стекло может быть сконструировано для контроля реакционной емкости, включая контроль реакции, проводимой в реакторе, контроль дозирования сырья в реактор, контроль схемы перемешивания в реакторе и/или контроль свойства продукта в реакторе.
Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта реактор может быть сконструирован для проведения реакций олигомеризации. Например, реактор может быть сконструирован для проведения олигомеризации этилена в одно или более из 1-бутена, 1-гексена, 1-октена или комбинации, содержащей по меньшей мере одно из вышеуказанного.
Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта реактор не содержит змеевик охлаждения.
Раскрытый в настоящем документе объект может также обеспечивать способы проведения процессов, включая, помимо прочего, гомогенные каталитические газожидкостные химические реакции. Согласно одному варианту осуществления типичный способ проведения процесса может предусматривать обеспечение реактора, содержащего реакционную емкость. Способ может также предусматривать подачу газа в реакционную емкость через разбрызгиватель газа, соединенный с реакционной емкостью и линией подачи газа. Способ может также предусматривать подачу жидкости в реакционную емкость посредством распределителя жидкости, находящегося вблизи верхней части реакционной емкости и соединенного с линией подачи жидкости. Способ может также предусматривать проведение реакции в реакционной емкости. Способ также предусматривает отвод продукта из реакционной емкости по линии отвода продуктов, соединенной с реакционной емкостью.
Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта процесс может представлять собой гомогенный каталитический процесс. Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта реакция может включать одну или более реакций олигомеризации. Например, реакция(и) олигомеризации могут включать олигомеризацию этилена в одно или более из 1-бутена, 1-гексена, 1-октена или комбинацию, содержащую по меньшей мере одно из вышеуказанного. Продукт может включать одно или более из 1-бутена, 1-гексена, 1-октена или комбинации, содержащей по меньшей мере одно из вышеуказанного.
Для целей иллюстрации, а не ограничения, фиг. 1, 2А и 2B являются схематическими изображениями типичного реактора согласно раскрытому объекту. Реактор 100, 200 может содержать реакционную установку или емкость 101, 201 с реакционной камерой 102, 202 в ней. Реактор 100, 200 может состоять из любых желательных материалов, например, включая, помимо прочего, металлы, сплавы, включая сталь, стекло, эмали, керамику, полимеры, пластмассы или комбинацию, содержащую по меньшей мере одно из вышеуказанного. Реактор 100, 200, реакционная емкость 101, 201 и камера 102, 202 могут быть любой желаемой конструкции или формы, например, включая, помимо прочего, трубчатую, цилиндрическую (как показано на фиг. 1, 2А и 2B), прямоугольную, куполообразную или конусообразную. Габариты и размер реактора 100, 200, реакционной емкости 101, 201 и камеры 102, 202 могут зависеть от желаемого типа реакции, производительности, типа сырья и любого катализатора, для которого предназначен реактор. Например, размер реакционной емкости может составлять от приблизительно 50 миллилитров (мл) (например, для лабораторных реакторов) до приблизительно 20000 литров (л) (например, для промышленных реакторов). Отношение высоты к ширине реакционной емкости 101, 201 может варьироваться. Например, отношение высоты к ширине реактора 100, 200 и реакционной емкости 101, 201 может составлять от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 10:1. Согласно некоторым вариантам осуществления, где реактор 100, 200 и реакционная емкость 101, 201 являются цилиндрическими, отношение высоты к ширине можно также выражать как отношение высоты к диаметру. Геометрические размеры реактора 100, 200, реакционной емкости 101, 201 и камеры 102, 202 можно регулировать различным образом.
Реактор 100, 200 может содержать мешалку 103, и/или одну или более лопастей 104, и/или один или более дефлекторов 105. Реактор 100, 200 может содержать один или более пробоотборников. Мешалка, лопасть(и) и дефлектор(ы) могут быть изготовлены из любых желаемых материалов и расположены в любой желаемой конфигурации. Например, мешалка 103 может представлять собой лопастную мешалку, якорную мешалку, пропеллерную мешалку, радиальную пропеллерную мешалку, турбинную мешалку или винтовую мешалку. Мешалка 103 может быть соединена посредством вала с лопастью(ями) 104. Более одной лопасти 104 может быть присоединено к мешалке 103 в различных местах вдоль мешалки 103. Мешалка 103 может находиться вблизи нижней части реакционной емкости. Например, мешалка 103 может находиться в нижней части реакционной емкости или в пределах от приблизительно 10% до приблизительно 25% расстояния от нижней части реакционной емкости до верхней части реакционной емкости 101. Лопасть(и) 104 могут быть однолопастными, двухлопастными или любой другой желаемой лопастью(ями). Дефлектор(ы) 105 может принимать вид установленного на стенке устройства или иметь другие подходящие конструкции, известные специалисту в данной области техники, такие как дефлектор для продольного обтекания, дефлектор с отверстиями, односегментный дефлектор или двухсегментный дефлектор. Дефлектор(ы) может ускорять перемешивание и улучшать теплообмен в реакторе.
Реактор 100, 200 может содержать как мешалку 103, так и разбрызгиватель 106, 206 газа. Разбрызгиватель 106, 206 газа может быть сконструирован для обеспечения подачи газа через множество мест по сторонам реактора. Дополнительно или альтернативно, разбрызгиватель 106, 206 газа может находиться вблизи нижней части реакционной емкости для подачи газа из нижней части реактора. Например, разбрызгиватель 106, 206 газа может находиться в нижней части реакционной емкости или в пределах от приблизительно 10% до приблизительно 25% расстояния от нижней части реакционной емкости 101, 201 до верхней части реакционной емкости 101, 201.
Разбрызгиватель 106, 206 газа может быть приспособлен для соединения с линией 111, 211 подачи газа. Разбрызгиватель 106, 206 газа может представлять собой стационарный разбрызгиватель. Разбрызгиватель 106, 206 газа может быть разбрызгивателем, состоящим из одной детали, или разбрызгивателем, состоящим из двух деталей.
Линия 111, 211 подачи газа может соединяться с источником 112, 212 газа, например, газовыми баллонами. Газообразное сырье может включать, помимо прочего, реагенты, реактивы, катализаторы, сокатализаторы, инициаторы, окислители, восстановители, растворители или комбинацию, содержащую по меньшей мере одно из вышеуказанного. Например, газообразное сырье может содержать олефиновые соединения, включая, помимо прочего, этилен. Газообразное сырье может включать газообразный водород. Газообразный водород может способствовать снижению полимерного загрязнения.
Комбинация мешалки 103 и разбрызгивателя 106, 206 газа может обеспечивать преимущества как для емкостного реактора с постоянным перемешиванием (CSTR), так и для барботажной реакторной колонны (BCR) и улучшать перемешивание по сравнению с ранее существующими способами. Комбинация мешалки 103 и разбрызгивателя 106, 206 газа может улучшать эффективность, селективность и другие свойства реакций, которые лимитированы диффузией. Комбинация мешалки 103 и разбрызгивателя 106, 206 газа может снижать градиенты температуры в реакционной емкости, что может улучшать качество и чистоту продуктов реакции.
Реактор 100, 200 можно нагревать или охлаждать посредством внешней рубашки 107, 207, установленной на реакторе или вблизи него. Рубашка 107, 207 может иметь любую желаемую конструкцию для циркуляции нагревающей или охлаждающей среды и может быть изготовлена из любого желаемого материала.
Рубашка 107, 207 может контролировать температуру реакции, проводимой в реакционной камере, путем циркуляции рабочей жидкости, которая выступает в качестве нагревающей среды и/или охлаждающей среды через впускное отверстие 108, 208 рубашки и выпускное отверстие 109, 209 рубашки. Например, рабочие жидкости могут включать DOWTHERM™, THERMINOL®, SYLTHERM™, другие силиконовые масла, воду, органические масла, гликоли (например, этиленгликоль и пропиленгликоль) и аналогичные жидкости, а также смеси и комбинации, содержащие по меньшей мере одно из вышеуказанного. Согласно некоторым неограничивающим вариантам осуществления температура рабочей жидкости, используемой в качестве охлаждающей среды, может составлять от приблизительно -110°C до приблизительно 20°C.
Использование рубашки 107, 207 может способствовать контролю и регулированию температуры реактора 100, 200 и реакционной емкости 101, 201. Контроль и регулирование температуры реактора и реакционной емкости может быть важным, например, когда процесс является экзотермическим или эндотермическим.
Газ, подаваемый посредством разбрызгивателя 106, 206 газа, может также способствовать отводу тепла из реактора и охлаждению реакционной емкости. Таким образом, в реакторе можно обеспечивать двойные режимы охлаждения, используя как внешнюю рубашку 107, 207, так и барботирование газа для обеспечения улучшенного отвода тепла из системы. Эффективный отвод тепла из реактора может способствовать предотвращению термической нестабильности. Следовательно, реактор 100, 200 может содержать змеевик охлаждения, но не требует его.
Реактор 100, 200 может содержать распределитель 114, 214 жидкости и линию 110, 210 подачи жидкости. Распределитель 114, 214 жидкости может находиться вблизи верхней части реакционной емкости 101, 201 и быть приспособленным для соединения с линией 110, 210 подачи жидкости. Например, распределитель 114, 214 жидкости может находиться в верхней части реакционной емкости или в пределах от приблизительно 20% до приблизительно 35% расстояния от верхней части реакционной емкости 101, 201 до нижней части реакционной емкости 101, 201. По линии 110, 210 подачи жидкости и через распределитель 114, 214 жидкости можно подавать жидкости в реакционную емкость. Жидкое сырье может быть подходяще разбавленной или концентрированной жидкостью, известной специалисту в данной области техники. Жидкое сырье может включать, помимо прочего, реагенты, реактивы, катализаторы, сокатализаторы, инициаторы, окислители, восстановители, растворители или комбинацию, содержащую по меньшей мере одно из вышеуказанного. Неограничивающие примеры жидкого сырья могут включать углеводородные растворители, например, толуол, гексаны, циклогексаны или комбинацию, содержащую по меньшей мере одно из вышеуказанного. Хотя одна линия 110, 210 подачи жидкости показана на фиг. 1 и 2, множество линий подачи жидкости можно использовать.
Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта линия 110, 210 подачи жидкости может включать один или более осушающих фильтров. Осушающие фильтры могут удалять воду.
Реактор 100, 200 может содержать множество термопар 113, 213, расположенных в различных местах в реакторе. Термопары могут быть сконструированы для оценки кинетики. Например, термопары могут быть сконструированы для помощи в контроле работы реакторной системы путем определения ошибок в распределении потоков, образования каналов и других событий. Термопары могут быть многоточечными термопарами. Термопары могут быть соединены с реактором подходящими способами, известными специалисту в данной области техники, например, при помощи соединений Pt-100. Соединения могут быть проволочными, тонкопленочными и/или катушечными.
Реактор 100, 200 может содержать систему 115, 215 предварительного формирования катализатора. Система предварительного формирования катализатора может быть соединена с линией 110, 210 подачи жидкости. Альтернативно, система предварительного формирования катализатора может быть соединена с реактором 100, 200 и реакционной емкостью 101, 201 без соединения с линией 110, 210 подачи жидкости. Система 115, 215 предварительного формирования катализатора может дозировать один раствор катализатора. Альтернативно, согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта система 115, 215 предварительного формирования катализатора может объединять два или более растворов катализаторов или предварительных катализаторов. Согласно некоторым предпочтительным вариантам осуществления система 115, 215 предварительного формирования катализатора может объединять два или три раствора катализаторов или предварительных катализаторов. Система 115, 215 предварительного формирования катализатора может объединять два или более растворов катализаторов или предварительных катализаторов для обеспечения объединенного раствора катализатора. При подаче катализатора в реакционную емкость 101, 201 различные реакции можно катализировать.
Реактор 100, 200 может содержать туманоуловитель 116, 216. Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта туманоуловитель 116, 216 может находиться вблизи верхней части реакционной емкости 101, 201. Например, туманоуловитель 116, 216 может находиться в верхней части реакционной емкости или в пределах от приблизительно 10% до приблизительно 25% расстояния от верхней части реакционной емкости до нижней части реакционной емкости 101, 201. Туманоуловитель 116, 216 может быть съемным туманоуловителем. Согласно некоторым вариантам осуществления туманоуловитель 116, 216 может быть туманоуловителем из проволочной сетки. Туманоуловитель 116, 216 может позволять парам проходить через него, в то же время собирая капли жидкости и заставляя жидкость капать в реакционную емкость 101, 201. Согласно некоторым вариантам осуществления туманоуловитель 116, 216 может собирать капли жидкости с размером частиц от приблизительно 10 микрометров до приблизительно 100 микрометров. Туманоуловитель 116, 216 можно использовать, когда реактор 100, 200 не содержит мешалку 103.
Реактор 100, 200 может содержать линию 117, 217 отвода продуктов, соединенную с реактором. Линия 117, 217 отвода продуктов соединена с реактором 100, 200 для отвода продуктов из реакционной емкости 101, 201. Хотя одна линия 117 отвода продуктов показана на фиг. 1, множество линий 217 отвода продуктов можно использовать, как показано на фиг. 2. Линия 117, 217 отвода продуктов может располагаться на стороне реакционной емкости, в нижней части реакционной емкости и/или в других местах на реакционной емкости. Линия 117, 217 отвода продуктов может содержать один или более пробоотборников, как показано на фиг. 2. Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта линия 117, 217 отвода продуктов может также быть соединена с системой 118, 218 разделения. Систему 118, 218 разделения можно использовать для очистки выходящих потоков реактора и для разделения выходящих потоков реактора на различные ценные продукты. Например, систему 118, 218 разделения можно использовать для охлаждения одного или более катализаторов согласно техникам, известным специалисту в данной области техники.
Реактор 100, 200 может содержать смотровое стекло 119, 219. Смотровое стекло 119, 219 может находиться под углом 180 градусов к вертикальной оси реактора 100, 200. Смотровое стекло 119, 219 можно использовать для различных целей, включая, помимо прочего, контроль условий внутри реакционной емкости 101, 201. Смотровое стекло 119, 219 может быть сконструировано для контроля реакции, проводимой в реакторе, контроля дозирования сырья в реактор, контроля схемы перемешивания в реакторе и/или контроля свойства продукта в реакторе.
Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта реактор 100, 200 может работать в непрерывном режиме или полунепрерывном режиме. Реактор 100, 200 может также работать в периодическом режиме, например, путем отключения линии(й) 117, 217 отвода продуктов. Раскрытый реактор 100, 200 может работать при различных давлениях и температурах. Согласно некоторым неограничивающим вариантам осуществления давление в реакторе 100, 200 и в реакционной емкости 101, 201 может составлять от приблизительно 1 мегапаскаля (МПа) до приблизительно 12 МПа (от приблизительно 10 бар до приблизительно 120 бар). Согласно некоторым предпочтительным вариантам осуществления давление может составлять от приблизительно 2 МПа до приблизительно 7 МПа (от приблизительно 20 бар до приблизительно 70 бар). Согласно некоторым неограничивающим вариантам осуществления температура в реакторе 100, 200 и в реакционной емкости 101, 201 может составлять от приблизительно 30°C до приблизительно 70°C. Рабочая температура и давление могут зависеть от требований процесса для желаемой реакции.
Реактор 100, 200 может быть сконструирован для проведения одной или более каталитических реакций, таких как окисление, гидрирование, конденсация, алкилирование и пр. Реактор можно использовать для проведения гомогенных каталитических эндотермических или экзотермических процессов для получения любых желаемых химических веществ, полимеров, нефтехимических продуктов, агрохимикатов и/или лекарственных препаратов. Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта можно проводить реакции олигомеризации. Например, олефиновое сырье, такое как этилен, может быть основой для олигомеризации. Этилен можно олигомеризовать для получения высших олефинов, таких как 1-бутен, 1-гексен, 1-октен, 1-децен, 1-додецен и высших олефинов.
Реактор 100, 200 может также содержать любые приспособления, известные специалисту в данной области техники, включая, помимо прочего, приспособления для измерения, нагревательные элементы, индикаторы pH, плотнометры и вискозиметры. Реактор 100, 200 может также содержать любое подходящее предохранительное устройство, включая, помимо прочего, разрывную диафрагму, клапаны сброса давления (PSV) и/или детекторы газа (например, детекторы для монооксида углерода, кислорода, водорода и аммиака). Типичные приспособления для измерения могут быть любыми приспособлениями для измерения, известными специалисту в данной области техники. Например, приспособления для измерения могут включать, помимо прочего, индикаторы давления, датчики давления, термокарманы, термоиндикаторные контроллеры и анализаторы. Эти приспособления можно помещать в различные места на реакторе, например, на стенки или в верхнюю часть реактора или вблизи нее. Реактор 100, 200 может содержать различные предохранительные устройства и средства, известные специалисту в данной области техники, для снижения температур и/или давлений, которые слишком высоки. Эти предохранительные средства могут при этом устранять и/или контролировать термическую нестабильность.
Раскрытый в настоящем документе объект может также обеспечивать способы проведения процессов, включая, помимо прочего, гомогенные каталитические газожидкостные химические реакции. Согласно одному варианту осуществления типичный способ проведения процесса может предусматривать обеспечение реактора 100, 200, содержащего реакционную емкость 101, 201. Газ можно затем подавать в реакционную емкость 101, 201 через разбрызгиватель 106, 206 газа, соединенный с линией 111, 211 подачи газа, которая может быть дополнительно соединена с источником 112, 212 газа. Жидкость можно подавать в реакционную емкость 101, 201 посредством распределителя 114, 214 жидкости, соединенного с линией 110, 210 подачи жидкости. Реакцию можно проводить в реакционной емкости 101, 201. Продукты реакции можно отводить из реакционной емкости 101, 201 по одной или более линиям 117, 217 отвода продуктов, соединенным с реакционной емкостью.
Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта процесс может представлять собой гомогенный каталитический процесс. Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта один или более растворов катализаторов для возбуждения газожидкостной химической реакции можно подавать в реакционную емкость 101, 201 из системы 115, 215 предварительного формирования катализатора, которая может быть соединена с линией 110, 210 подачи жидкости или альтернативно, соединена непосредственно с реакционной емкостью 101, 201.
Согласно некоторым вариантам осуществления раскрытого объекта реакция может включать одну или более реакций олигомеризации. Реакции олигомеризации могут включать олигомеризацию этилена до одного или более из 1-бутена, 1-гексена, 1-октена или комбинации, содержащей по меньшей мере одно из вышеуказанного. Способы проведения гомогенных каталитических процессов могут включать подачу газообразного этилена в реакционную емкость 101, 201 через разбрызгиватель 106, 206 газа, позволяя этилену олигомеризоваться при гомогенных каталитических условиях, и отвод одного или более из 1-бутена, 1-гексена, 1-октена или комбинации, содержащей по меньшей мере одно из вышеуказанного, в качестве продукта(ов) реакции по линии 117, 217 отвода продуктов, соединенной с реакционной емкостью. Селективность олигомеризации этилена может зависеть от природы используемой каталитической системы. Различные каталитические системы могут способствовать олигомеризации этилена с получением 1-бутена, 1-гексена, 1-октена 1-децена, 1-додецена и/или высших олефинов. Например, каталитические системы могут быть чувствительными к следам примесей в сырье и/или реакционных жидкостях. Такие примеси могут изменять природу каталитических систем и могут в некоторых случаях способствовать образованию нежелательных побочных продуктов относительно желаемых продуктов.
Реакторы и способы, раскрытые в настоящем документе, включают, по меньшей мере, следующие варианты осуществления.
Вариант осуществления 1: Реактор для проведения процессов для линии отвода продуктов, содержащий: реакционную емкость, приспособленную для соединения с линией отвода продуктов; разбрызгиватель газа, приспособленный для соединения с линией подачи газа; и распределитель жидкости, находящийся вблизи верхней части реакционной емкости и приспособленный для соединения с линией подачи жидкости.
Вариант осуществления 2: Реактор по п. 1, в котором разбрызгиватель газа сконструирован для обеспечения подачи газа через множество мест вдоль по меньшей мере одной стороны реактора.
Вариант осуществления 3: Реактор по п. 1 или п. 2, в котором разбрызгиватель газа находится вблизи нижней части реакционной емкости.
Вариант осуществления 4: Реактор по любому из пп. 1-3, причем реактор дополнительно содержит мешалку.
Вариант осуществления 5: Реактор по п. 4, в котором мешалка находится вблизи нижней части реакционной емкости.
Вариант осуществления 6: Реактор по любому из пп. 1-5, дополнительно содержащий систему предварительного формирования катализатора, соединенную с линией подачи жидкости.
Вариант осуществления 7: Реактор по п. 6, в котором система предварительного формирования катализатора сконструирована для дозирования одного или более растворов катализаторов.
Вариант осуществления 8: Реактор по любому из пп. 1-7, дополнительно содержащий туманоуловитель, находящийся вблизи верхней части реакционной емкости.
Вариант осуществления 9: Реактор по п. 8, в котором туманоуловитель включает съемный туманоуловитель.
Вариант осуществления 10: Реактор по любому из пп. 1-9, дополнительно содержащий рубашку, соединенную с реактором и сконструированную для циркуляции нагревающей или охлаждающей среды по ней.
Вариант осуществления 11: Реактор по п. 10, в котором рубашка сконструирована для обеспечения тепла или для отвода тепла от реакционной емкости.
Вариант осуществления 12: Реактор по любому из пп. 1-11, в котором линия отвода продуктов соединена с системой разделения.
Вариант осуществления 13: Реактор по любому из пп. 1-12, дополнительно содержащий термопары во множестве мест в реакторе.
Вариант осуществления 14: Реактор по любому из пп. 1-13, в котором реакционная емкость содержит смотровое стекло.
Вариант осуществления 15: Реактор по п. 14, в котором смотровое стекло сконструировано для контроля одной или более реакций, проводимых в реакторе, дозирования сырья в реактор, схемы перемешивания в реакторе и свойства продукта в реакторе.
Вариант осуществления 16: Реактор по любому из пп. 1-15, причем реактор сконструирован для проведения реакций олигомеризации.
Вариант осуществления 17: Способ проведения процесса, предусматривающий: обеспечение реактора, содержащего реакционную емкость; подачу газа в реакционную емкость через разбрызгиватель газа, соединенный с реакционной емкостью и линией подачи газа; подачу жидкости в реакционную емкость через распределитель жидкости, находящийся вблизи верхней части реакционной емкости и соединенный с линией подачи жидкости; проведение реакции в реакционной емкости и отвод продукта из реакционной емкости через линию отвода продуктов, соединенную с реакционной емкостью.
Вариант осуществления 18: Способ по п. 17, в котором процесс представляет собой гомогенный каталитический процесс.
Вариант осуществления 19: Способ по п. 17 или п. 18, в котором реакция включает реакцию олигомеризации.
Вариант осуществления 20: Способ по любому из пп. 17-19, в котором продукт содержит одно или более из 1-бутена, 1-гексена, 1-октена или комбинации, содержащей по меньшей мере одно из вышеуказанного.
При использовании в настоящем документе выражение «приблизительно» или «примерно» означает в пределах диапазона допустимой погрешности для конкретного значения, определенного специалистом в данной области техники, что будет зависеть отчасти от того, как значение измерено или определено, т.е. ограничений системы измерения. Например, «приблизительно» может означать диапазон до 20%, до 10%, до 5% и/или до 1% заданного значения.
Хотя раскрытый в настоящем документе объект и его преимущества были описаны подробно, следует понимать, что различные изменения, замены и варианты можно сделать в настоящем документе без отклонения от сущности и объема раскрытого объекта, определенного приложенной формулой изобретения. Кроме того, объем раскрытого объекта не предназначен для ограничения конкретными вариантами осуществления, описанными в описании. Как специалист в данной области техники легко оценит из раскрытия раскрытого объекта, альтернативы, уже существующие или разработанные позднее, которые выполняют по существу такую же функцию или достигают по существу такого же результата, что и соответствующие варианты осуществления, описанные в настоящем документе, можно использовать согласно раскрытому в настоящем документе объекту. Следовательно, приложенная формула изобретения предназначена для включения в свой объем таких альтернатив.
Более полного понимания компонентов, процессов и устройств, раскрытых в настоящем документе, можно достичь со ссылкой на приложенные графические материалы. Эти фигуры (также называемые в настоящем документе «фиг.») являются только схематическими изображениями для удобства и простоты изображения настоящего раскрытия и, таким образом, не предназначены для указания относительного размера и габаритов устройств или их компонентов и/или для определения или ограничения объема типичных вариантов осуществления. Хотя конкретные выражения используются в следующем описании для ясности, эти выражения предназначены для ссылки только на конкретную структуру вариантов осуществления, выбранных для иллюстрации на фигурах, и не предназначены для определения или ограничения объема настоящего раскрытия. Относительно фигур и нижеследующего описания следует понимать, что подобные числовые обозначения относятся к компонентам с подобной функцией.
В общем, настоящее изобретение может альтернативно содержать, состоять из или состоять главным образом из любых подходящих компонентов, раскрытых в настоящем документе. Настоящее изобретение может дополнительно или альтернативно быть составлено так, чтобы не содержать или по существу не содержать какие-либо компоненты, материалы, ингредиенты, вспомогательные вещества или продукты, используемые в композициях предшествующего уровня техники или которые в других случаях не обязательны для достижения функции и/или целей настоящего изобретения. Конечные точки всех диапазонов, относящихся к одинаковому компоненту или свойству, являются включительными и независимо объединяемыми (например, диапазоны «меньше или равный 25 масс. %, или от 5 масс. % до 20 масс. % являются включающими конечные точки и все промежуточные значения диапазонов «от 5 масс. % до 25 масс. %» и пр.). Раскрытие более узкого диапазона или более конкретной группы в дополнение к более широкому диапазону не является отрицанием более широко диапазона или большей группы. «Комбинация» является включающий сочетания, смеси, сплавы, продукты реакций и подобное. Кроме того, выражения «первый», «второй» и подобные в настоящем документе не означают какой-либо порядок, количество или важность, а скорее используются для отграничения одного элемента от другого. Выражения в единственном числе в настоящем документе не означают ограничение количества и должны рассматриваться как охватывающие как формы единственного, так и множественного числа, если иное не указано в настоящем документе или явно не противоречит контексту. «Или» означает «и/или». Суффикс множественного числа при использовании в настоящем документе предназначен для включения как формы единственного, так и множественного числа выражения, которое он модифицирует, таким образом включая одно или более таких выражений (например, пленка(и) включает одну или более пленок). Ссылка во всем описании на «один вариант осуществления», «другой вариант осуществления», «вариант осуществления» и т.д. означает, что конкретный элемент (например, признак, структура и/или характеристика), описанный касательно варианта осуществления, включен по меньшей мере в один вариант осуществления, описанный в настоящем документе, и может присутствовать или может не присутствовать в других вариантах осуществления. Кроме того, следует понимать, что описанные элементы можно объединять любым подходящим образом в различных вариантах осуществления.
Модификатор «приблизительно», используемый в отношении количества, является включающим указанное значение и имеет значение, обусловленное контекстом (например, включает степень погрешности, связанную с измерением конкретного количества). Обозначение «±10%» означает, что указанное измерение может составлять от количества, которое составляет минус 10%, до количества, которое составляет плюс 10%, от указанного значения. Выражения «передний», «задний», «нижний» и/или «верхний» используют в настоящем документе, если иное не указано, только для удобства описания и не ограничены каким-либо одним положением или ориентацией в пространстве. «Необязательный» или «необязательно» означает, что описанное следующим шагом событие или условие может происходить или может не происходить, и что описание включает случаи, где событие происходит, и случаи, когда нет. Если иное не указано, технические и научные выражения, используемые в настоящем документе, имеют такое же значение, как обычно понимается специалистом в области техники, к которой относится настоящее изобретение. «Комбинация» является включающей сочетания, смеси, сплавы, продукты реакций и подобное.
Все цитируемые патенты, патентные заявки и другие ссылки включены в настоящий документ ссылкой во всей их полноте. Однако, если выражение в настоящей заявке противоречит или вступает в конфликт с выражением во включенной ссылке, выражение из настоящей заявки имеет преимущество перед противоречащим выражением из включенной ссылки.
Хотя конкретные варианты осуществления были описаны, альтернативы, модификации, варианты, улучшения и существенные эквиваленты, которые являются или могут быть на данный момент непредвиденными, могут возникать у заявителей или специалистов в данной области техники. Следовательно, приложенная формула изобретения, как подана и как ее можно изменить, предназначена для включения всех таких альтернатив, модификаций, вариантов, улучшений и существенных эквивалентов.
1. Реактор для проведения гомогенных каталитических химических реакций, содержащий:
реакционную емкость, соединенную с линией отвода продуктов;
разбрызгиватель газа, соединенный с линией подачи газа, где разбрызгиватель газа находится в нижней части реакционной емкости; и
распределитель жидкости, находящийся вблизи верхней части реакционной емкости и соединенный с линией подачи жидкости;
где реактор дополнительно содержит систему предварительного формирования катализатора, соединенную с линией подачи жидкости, где система предварительного формирования катализатора сконструирована для дозирования одного или более растворов катализаторов.
2. Реактор по п. 1, в котором разбрызгиватель газа сконструирован для обеспечения подачи газа через множество мест вдоль по меньшей мере одной стороны реактора.
3. Реактор по п. 1 или 2, в котором разбрызгиватель газа находится вблизи нижней части реакционной емкости.
4. Реактор по любому из пп. 1, 2, причем реактор дополнительно содержит мешалку и причем мешалка находится вблизи нижней части реакционной емкости.
5. Реактор по любому из пп. 1, 2, дополнительно содержащий туманоуловитель, находящийся вблизи верхней части реакционной емкости, где туманоуловитель включает съемный туманоуловитель.
6. Реактор по любому из пп. 1, 2, дополнительно содержащий рубашку, соединенную с реактором и сконструированную для циркуляции нагревающей или охлаждающей среды по ней, где рубашка сконструирована для обеспечения тепла или для отвода тепла от реакционной емкости.
7. Реактор по любому из пп. 1, 2, в котором линия отвода продуктов соединена с системой разделения.
8. Реактор по любому из пп. 1, 2, дополнительно содержащий термопары во множестве мест в реакторе.
9. Реактор по любому из пп. 1, 2, в котором реакционная емкость содержит смотровое стекло, где смотровое стекло сконструировано для контроля одной или более реакций, проводимых в реакторе, дозирования сырья в реактор, схемы перемешивания в реакторе и свойства продукта в реакторе.
10. Способ проведения гомогенных каталитических химических реакций, предусматривающий:
обеспечение реактора, содержащего реакционную емкость;
подачу газа в реакционную емкость через разбрызгиватель газа, соединенный с реакционной емкостью и линией подачи газа, где разбрызгиватель газа находится в нижней части реакционной емкости;
подачу жидкости в реакционную емкость через распределитель жидкости, находящийся вблизи верхней части реакционной емкости и соединенный с линией подачи жидкости;
подачу одного или более растворов катализаторов из системы предварительного формирования катализатора, соединенной с линией подачи жидкости
проведение реакции в реакционной емкости и
отвод продукта из реакционной емкости по линии отвода продуктов, соединенной с реакционной емкостью.
11. Способ по п. 10, в котором реакция включает реакцию олигомеризации.
12. Способ по любому из пп. 10, 11, в котором продукт содержит одно или более из: 1-бутена, 1-гексена, 1-октена или комбинации, содержащей по меньшей мере одно из вышеуказанного.
