專利名稱：一種高級α－烯烴聚合單體精制處理方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是用于管輸油品減阻的高級α-烯烴聚合單體的精制處理方法和裝置。涉及有機化學的一般方法及裝置和管道系統(tǒng)領域。
背景技術：
高級α-烯烴亦稱高碳數(shù)烯烴(higher olefins)，系指分子中含有5個以上碳原子和1個在分子鏈端的碳-碳雙鍵的脂肪族烴，為無色液體，其通式為CnH2n。在石油工業(yè)上主要用于合成超高分子量的聚合物，即減阻劑(DragReducing-agent)，應用于油品管線減阻。其工業(yè)聚合原料一般純度在95～97％，此外，含有60～150ppm的水分以及微量氧氣、過氧化物、一氧化碳、二氧化碳、低碳烯烴等雜質。這些雜質尤其是水分和含氧化合物對聚合產物質量有很大影響，在進行聚合反應之前必須進行原料的精制處理以獲得純凈的聚合單體，從而獲得理想的超高分子量梳狀聚合物。
目前現(xiàn)行的化工原料精制處理方法有(1)化學反應法—用金屬鎂或鈉·主要用于實驗室。
·要實現(xiàn)工業(yè)化裝置，應對安全操作采取可靠措施。
·生產操作費用大，綜合成本高。
(2)共沸精餾法—用苯作為共沸劑·是一種成熟的工業(yè)脫水技術，但不能用于脫微量水。
·生產裝置較復雜，易操作和控制。
·在實際生產中，操作費用較大。
(3)膜分離技術一用固體薄膜·是一種先進技術，在很多領域已得到應用。
·該技術的關鍵是固體薄膜的選擇和制造。
·對脫除微量水需作系統(tǒng)研究。
(4)液-液萃取法一用液體萃取劑·是一種成熟的工業(yè)分離技術，并得到廣泛的應用。
·在生產過程中，易操作和控制，但操作費用大。
(5)吸附分離法一用液體或固體吸附劑·是一種成熟的工業(yè)分離技術，并已得到廣泛應用。
·生產工藝和設備較簡單，易操作和控制。
根據(jù)聚合反應的要求，要將水分脫除到1ppm以下，并且脫除其它微量雜質，在技術上是具有一定難度的。實驗研究表明，共沸精餾法和液-液萃取法無法滿足如此高的技術要求；采用化學反應法可以滿足技術要求，但非常危險，不適于工業(yè)應用。膜分離技術和吸附分離法目前工業(yè)上主要應用于氣體原料的處理，尚未有應用于液體工業(yè)原料的精制處理。此外，目前新興的一種分子篩處理技術有很多優(yōu)點，但只應用于空分和氣體烯烴工業(yè)的固體吸附，并沒有應用于液體烯烴工業(yè)的水分和雜質的吸附。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種高級α-烯烴聚合單體精制處理效率高、處理量大、吸附對象多、可再生使用、應用簡便和費用低廉的分子篩吸附方法及裝置。
本發(fā)明充分利用了分子篩吸附技術的特點，提出并實現(xiàn)了應用于液體烯烴類原料精制加工處理的方法及裝置。其實現(xiàn)的方法是在隔絕空氣的環(huán)境中將高級α-烯烴聚合單體液從原料儲罐中由下而上送入一組分子篩吸附柱后儲存于精制原料儲罐。具體就是用氮氣將原料儲罐、分子篩吸附柱組、精制原料儲罐及連接它們的管路中的空氣吹凈后，用常溫氮氣將注入原料儲灌的高級α-烯烴聚合單體液以0.05～0.10m/s的流速由下而上壓經一組分子篩吸附柱，并經檢驗合格后送入精制原料儲罐。根據(jù)精制處理的質量和處理量要求，分子篩吸附柱可以是單柱或雙柱(并聯(lián))或雙柱(并聯(lián))串聯(lián)或三柱(并聯(lián))串聯(lián)四種形式。當然如果處理量特大，還可以是四柱(并聯(lián))串聯(lián)或更多。一般說來，一根分子篩吸附柱就基本可以滿足質量的要求，可以將原料中的水分及雜質吸附的達到要求，但為了穩(wěn)妥地達到要求，采用兩根串聯(lián)的方法。并聯(lián)則是為加大處理量。根據(jù)生產量的大小，可以選用單柱、雙柱或三柱并聯(lián)的方法。所用分子篩原則上為各種型號的分子篩，但以鉀A型3A分子篩為最好，其化學成分是0.66K2O·034Na2O·Al2O3·2.0SiO2·4.5H2O。這是由于高級α-烯烴結構中存在著雙鍵，使其極易發(fā)生自聚反應，故而選擇分子篩的原則要求應是無自聚反應、吸附容量大、抗壓強度高、使用壽命長、磨耗落粉小、再生能耗低以及技術經濟優(yōu)。按此原則，鉀A型3A分子篩性能最優(yōu)且可使烯烴不能進入分子篩孔內。該分子篩是白色或灰白色、微紅色粉末或球形顆粒(φ3～5mm)，堆密度0.5～0.5 5g/cm3(粉末)，0.7～0.8kg/L(成品型)。孔容約0.3mL/g，比表面積約800m2/g，孔徑0.32nm，晶格破壞溫度750～800℃。由于分子篩在使用過程中隨著時間的增長會使分子篩孔有些堵塞而失效。為使分子篩能重復使用，應有分子篩再生處理流程。當由在線的微量水分測試儀測得水分超標時，停止送液，將常溫氮氣以2個大氣壓的壓力直接壓入每個分子篩吸附柱排出液體，后將350～400℃，壓力仍為2個大氣壓的氮氣再送入分子篩吸附柱，直至分子篩吸附柱出口氮氣溫度達到120℃后保持2～3小時，停止送氮氣，自然冷卻，即可重新使用。
按照上述方法，本高級α-烯烴聚合單體精制處理裝置如圖1所示，由原料桶53、上料泵52、原料儲罐50、分子篩吸附柱組、微量水分測試儀35、流速表48、精制原料儲罐40及連接它們的管路、多個閥門組成。上料泵52由管路與原料桶53連接，并經管路和原料進液閥1與原料儲罐50上部相連，在原料儲罐50上部還有氮氣進氣閥2和放空閥3，其下部有放液閥51及出液閥49經管路接流速表48、進液閥47與分子篩吸附柱組下端相連，分子篩吸附柱組上端經出液閥25(或31)接微量水分測試儀35并經管路、進液閥39從精制原料儲罐40上部與之相連，精制原料儲罐40下部有出液閥41和放液閥42，其上部還有放空閥37和氮氣進氣閥38及壓力表36。其中的分子篩吸附柱組可以是單柱、雙柱、四柱或六柱，其形狀為空心柱，其兩端各有細管相通，且柱與管慢過渡連接。具體構成是對于單柱是從原料儲罐50下部接出的出液閥49和流速表48之后接分子篩進液閥47、分子篩吸附柱17、出液閥16、25再接到微量水分測試儀35輸入端，且分子篩吸附柱17下端有放液閥46；雙分子篩吸附柱是在流速表48之后接進液閥47，一路接進液閥19、分子篩吸附柱17、出液閥16、流程控制閥15、24至出液閥25接到微量水分測試儀35，另一路經流程控制閥45、43、進液閥20、分子篩吸附柱21、出液閥23至出液閥25亦接微量水分測試儀35，并在下部的流程控制閥45和43之間有管路往上接流程控制閥18、22后接在流程控制閥15和24之間；四分子篩吸附柱是在雙柱基礎上于分子篩吸附柱17和21的出液閥16和23之上分別再接進液閥14、分子篩吸附柱13、出液閥11和進液閥26、分子篩吸附柱28、出液閥29，在兩出液閥11和29上端由流程控制閥10、30串聯(lián)后相連，在閥30和29之結點處再接原料出液閥31與微量水分測試儀35輸入端連接，并在流程控制閥15、24之間再接流程控制閥27、12與上部的流程控制閥10、30之間相交接；六柱分子篩吸附柱是在四柱基礎上再接兩只上下相串的分子篩吸附柱與四柱相并，其間也有相同的進出液閥和流程控制閥。為了實現(xiàn)分子篩處理方法的隔絕空氣條件及分子篩再生流程的要求，還有與之配套的氮氣裝置。氮氣瓶5出口接壓力表7及氮氣出氣閥6經管路后，一路經氮氣進氣閥2與原料儲罐50上部相連，以實現(xiàn)隔絕空氣的處理環(huán)境；另一路經加熱器進氣閥8與氮氣加熱器34相連，該氮氣加熱器34出口經氮氣出氣閥33與單分子篩吸附柱17的出液閥16出口端相連，或與雙分子篩吸附柱17、21的出液閥16、23出口端相連，或與四分子篩吸附柱17、21、13、28的出液閥11、29出口端相連，或與六分子篩吸附柱上端三個出液閥之出口端相連，同時在一組分子篩吸附柱的最下面的分子篩吸附柱的進液閥之下分別再接一個放液閥。本裝置就其分子篩吸附柱的組成而言，有四種組合方式，但從能連續(xù)生產且有足夠的生產量及質量來衡量，四種組合方式中以四分子篩吸附柱的結構為最佳。它實際上是兩條處理線，而每條線又有2只分子篩相串進行處理，既能保證處理的質量，又有單柱兩倍的處理量。同時在生產一段時間后需進行再生處理流程時，可以再生處理一條線，而另一條線仍可繼續(xù)生產，使再生處理和生產兩不誤，實現(xiàn)連續(xù)生產。何況再生處理流程時，除了上述處理一條線的兩個分子篩吸附柱外，通過開關多個流程控制閥還可實現(xiàn)四柱的上下交錯連接再生，上兩柱或下兩柱的再生處理。可以非常靈活地實現(xiàn)需再生處理的分子篩吸附柱的再生處理流程。
具體實施例方式
實施例以四柱分子篩吸附柱結構為例，詳見圖1。每個分子篩吸附柱17、21、13和28內裝鉀A型3A分子篩。柱尺寸為φ200×1000mm，閥門選用Q21F-40P型，微量水分測試儀35選用MS-2100N型，流速表48選用LUGB-22-02E-B型，氮氣加熱器34選用RA-150-4型。在開始生產前，先關閉氮氣閥門8、9和32，關閉原料儲罐50的閥1、3、51，精制原料儲罐40的閥37、38、41，打開氮氣出氣閥6、氮氣進氣閥2、出液閥49、進液閥47、流程控制閥45、43、進液閥19、20及閥16、14、23、26、11、10、30、29、31、25、39，同時打開流程控制閥18、22、15、24、27、12，由氮氣罐5的2個大氣壓的氮氣吹一分鐘，將原料儲罐50、四個分子篩吸附柱17、21、13、28、精制原料儲罐40以及所有管路中的空氣吹凈后關閉氮氣出氣閥6、氮氣進氣閥2，同時關閉流程控制閥18、22、15、24、27、12、25，其它閥門如前狀態(tài)，打開原料進液閥1，開啟上料泵52，將液體原料打入原料儲罐50，然后再打開氮氣出氣閥6和氮氣進氣閥2，常溫氮氣開始壓入原料儲罐50，調節(jié)氮氣出氣閥6打開的大小，使原料出液以0.05～0.1m/s的速度壓向四個分子篩吸附柱17、21、13和28，原料液從原料出液閥31、微量水分測試儀35進入精制原料儲罐40，完成了精制處理。當微量水分測試儀35顯示水分快要超標時，開始對分子篩分別進行再生處理流程，如首先對右側兩分子篩吸附柱21、28進行再生處理，而左側兩分子篩17、13仍在進行生產。這時只要關閉流程控制閥45、43、18、22、15、24、27、12、10、30，打開氮氣加熱器進氣閥8、氮氣出氣閥33、氮氣進氣閥32、放液閥44，調節(jié)氮氣加熱器34的加熱溫度使氮氣溫度達380℃，同時檢測分子篩吸附柱21出口處的溫度，當達到120℃后保持2.5小時，關閉加熱器進氣閥8、氮氣出氣閥33、氮氣進氣閥32和放液閥44，待自然冷卻后即可重新投入生產。左側兩分子篩吸附柱17、13的再生處理也類似。本裝置通過控制各個流程控制閥，可以實現(xiàn)單柱、單柱串聯(lián)、雙柱并聯(lián)和雙柱串聯(lián)四種工藝流程，并可對單柱、雙柱甚至三柱、四柱進行分子篩再生處理，使用靈活，操作方便。經過本裝置和本方法處理的高級α-烯烴聚合單體，其所含水分能脫除到非常低的水平，達到＜1ppm。對分子篩檢驗，其可吸附物質質量可達分子篩質量的20％，且可吸附除水分以外的其它物質，如氧氣、一氧化碳、二氧化碳以及低分子烯烴等。
由上可知，本發(fā)明之方法簡便，裝置簡單，操作工藝靈活，分子篩吸附的對象多，吸附量大，脫水和其它雜質的質量好，效率高，可吸附物質可達到分子篩質量的20％以上，而且分子篩可反復再生使用，且再生處理簡單，因而大大降低高級α-烯烴聚合單體的精制處理成本。


圖1四分子篩吸附柱的高級α-烯烴聚合單體精制處理裝置圖其中1—原料進液閥2—氮氣進氣閥3—放空閥4—壓力表5—氮氣瓶6—氮氣出氣閥
7—壓力表 8—加熱器進氣閥9—氮氣進氣閥 10—流程控制閥11—出液閥12—流程控制閥13—分子篩吸附柱 14—進液閥15—流程控制閥16—出液閥17—分子篩吸附柱 18—流程控制閥19—進液閥20—進液閥21—分子篩吸附柱 22—流程控制閥23—出液閥24—流程控制閥25—出液閥26—進液閥27—流程控制閥28—分子篩吸附柱29—出液閥30—流程控制閥31—出液閥32—氮氣進氣閥33—氮氣出氣閥34—氮氣加熱器35—微量水分測試儀36—壓力表37—放空閥38—氮氣進氣閥39—進液閥40—精制原料儲罐41—出液閥42—放液閥43—流程控制閥44—放液閥45—流程控制閥46—放液閥47—進液閥48—流速表49—出液閥50—原料儲罐51—放液閥52—上料泵53—原料桶
權利要求
1.一種高級α-烯烴聚合單體精制處理方法，其特征是在隔絕空氣的環(huán)境中將高級α-烯烴聚合單體液從原料儲罐中由下而上送入一組分子篩吸附柱后儲存于精制原料儲罐。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種高級α-烯烴聚合單體精制處理方法，其特征是在用氮氣將原料儲罐、分子篩吸附柱組、精制原料儲罐及連接它們的管路中的空氣吹凈后，用常溫氮氣將注入原料儲罐的高級α-烯烴聚合單體液以0.05～0.1m/s的流速由下而上壓經一組分子篩吸附柱并經檢驗合格后送入精制原料儲罐。
3.根據(jù)權利要求1、2所述的一種高級α-烯烴聚合單體精制處理方法，其特征是所述分子篩吸附柱視處理量的大小可以是單柱或雙柱(并聯(lián))或雙柱(并聯(lián))串聯(lián)或三柱(并聯(lián))串聯(lián)。
4.根據(jù)權利要求1、2所述的一種高級α-烯烴聚合單體精制處理方法，其特征是所述分子篩以鉀A型3A分子篩為最好，其化學成分是0.66K2O·034Na2O·Al2O3·2.0SiO2·4.5H2O。
5.根據(jù)權利要求1、2所述的一種高級α-烯烴聚合單體精制處理方法，其特征是分子篩吸附柱有分子篩再生處理流程，當由在線微量水分測試儀測得水分超標時，停止送液，將常溫氮氣以2個大氣壓的壓力直接壓入每個分子篩吸附柱排出液體，后將350～400℃壓力為2個大氣壓的氮氣再送入分子篩吸附柱，直至分子篩吸附柱出口氮氣溫度達到120℃后保持2～3小時，停止送氮氣，自然冷卻即可重新使用。
6.一種高級α-烯烴聚合單體精制處理裝置，其特征是該裝置由原料桶[53]、上料泵[52]、原料儲罐[50]、分子篩吸附柱組、微量水分測試儀[35]、流速表[48]、精制原料儲罐[40]及連接它們的管路、多個閥門組成，上料泵[52]由管路與原料桶[53]連接，并經管路和原料進液閥[1]與原料儲罐[50]上部相連，在原料儲罐[50]上部還有氮氣進氣閥[2]和放空閥[3]，其下部有出液閥[49]經管路接流速表[48]、進液閥[47]與分子篩吸附柱組下端相連，分子篩吸附柱組的上端經原料出口閥[25](或[31])接微量水分測試儀[35]并經管路、進口閥[39]從精制原料儲罐[40]上部與之相連。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種高級α-烯烴聚合單體精制處理裝置，其特征是裝在原料儲罐[50]和精制原料儲罐[40]之間的分子篩吸附柱組可以是單柱、雙柱、四柱或六柱，單柱是從原料儲罐[50]下部接出的出液閥[49]和流速表[48]之后接進液閥[47]、分子篩吸附柱[17]、出液閥[16]、[25]，再接到微量水分測試儀[35]輸入端，且分子篩吸附柱[17]下端有放液閥[46]；雙柱是在流速表[48]之后接進液閥[47]，一路接進液閥[19]、分子篩吸附柱[17]、出液閥[16]、流程控制閥[15]、[24]至出液閥[25]接到微量水分測試儀[35]，另一路經流程控制閥[45]、[43]、進液閥[20]、分子篩吸附柱[21]、出液閥[23]至出液閥[25]亦接微量水分測試儀[35]，并在下部的流程控制閥[45]和[43]之間有管路往上接流程控制閥[18]、[22]后接在流程控制閥[15]、[24]之間；四柱是在雙柱基礎上于分子篩吸附柱[17]和[21]的出液閥[16]和[23]之上分別再接進液閥[14]、分子篩吸附柱[13]、出液閥[11]和進液閥[26]、分子篩吸附柱[28]、出液閥[29]，在兩出液閥[11]和[29]上端由流程控制閥[10]、[30]串聯(lián)后相連，在閥[30]和[29]之結點處再接原料出液閥[31]與微量水分測試儀[35]輸入端相接，并在流程控制閥[15]、[24]之間再接流程控制閥[27]、[12]與上部的流程控制閥[10]、[30]之間相連接；六柱是在上述四柱基礎上再接2只上下相串的分子篩吸附柱與四柱相并，其間亦有相同的進、出液閥和流程控制閥。
8.根據(jù)權利要求6、7所述的一種高級α-烯烴聚合單體精制處理裝置，其特征是有氮氣瓶[5]出口接壓力表[7]及氮氣出氣閥[6]經管路一路經加熱器進氣閥[8]與氮氣加熱器[34]相連，該加熱器[34]出口經氮氣出氣閥[33]與單分子篩吸附柱[17]的出液閥[16]出口端相連，或與雙分子篩吸附柱[17]、[21]的出液閥[16]、[23]出口端相連，或與四分子篩吸附柱[17]、[21]、[13]、[28]的出液閥[11]、[29]出口端相連，或與六分子篩吸附柱的上端三個出液閥之出口端相連，同時在一組分子篩吸附柱的最下面的分子篩吸附柱的進液閥之下各接有一個放液閥；另一路經氮氣進氣閥[2]與原料儲罐[50]上部相連。
全文摘要
本發(fā)明是用于管輸油品減阻的高級α－烯烴聚合單體的精制處理方法和裝置。它是在隔絕空氣的環(huán)境中用常溫氮氣將高級α－烯烴聚合單體液以0.05～0.1m/s的速度從原料儲罐50中由下而上壓入一組分子篩吸附柱并經微量水分測試儀35檢測合格后儲存于精制原料儲罐40中。其中的分子篩吸附柱可由氮氣加熱器34加熱到350～400℃壓力為2個大氣壓送入分子篩吸附柱使其出口溫度達120℃后保持2～3小時，停止送氮氣，自然冷卻，使分子篩吸附柱再生。本發(fā)明方法簡便，裝置簡單，操作工藝靈活，分子篩吸附的對象多，吸附量大，脫水和去除雜質的質量好，效率高，分子篩可反復再生使用，再生處理簡單，處理成本低廉。
文檔編號C07C11/00GK1600756SQ0313488
公開日2005年3月30日 申請日期2003年9月27日 優(yōu)先權日2003年9月27日
發(fā)明者稅碧垣, 關中原, 常維純, 李春漫 申請人:中國石油天然氣股份有限公司