專(zhuān)利名稱(chēng)：對(duì)放熱反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)控制的方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)放熱反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)控制的方法以及實(shí)施放熱反應(yīng)的設(shè)備。
背景技術(shù)：
基于安全考慮以及為了確保反應(yīng)有效地進(jìn)行，重要的是將包含放熱反應(yīng)的反應(yīng)器 冷卻。通常由催化驅(qū)動(dòng)的放熱反應(yīng)的反應(yīng)速率以及因此所釋放的熱量預(yù)期會(huì)以指數(shù)函 數(shù)(阿倫尼烏斯指數(shù)定律)上升，因?yàn)闇囟仁俏ㄒ坏淖杂啥?。如本領(lǐng)域已知的，放熱反應(yīng)是指伴隨有熱量變化的化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)，即放熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度可通過(guò)直接或間接冷卻反應(yīng)器來(lái)控制，從而保持在 反應(yīng)所釋放的熱量與冷卻系統(tǒng)所帶走的熱量之間的平衡。由于冷卻系統(tǒng)所帶走的熱量通常 與反應(yīng)溫度幾乎線性相關(guān)(再次，將溫度認(rèn)為是自由度)，因此達(dá)到一定溫度將不可避免地 導(dǎo)致不可逆的加速反應(yīng)，即所謂的飛溫(runaway)。本領(lǐng)域還已知的是，不能確切地防止飛溫。因此，已經(jīng)采用一些措施來(lái)解決該飛 溫。常用措施和主要缺點(diǎn)可總結(jié)如下?？商砑佑糜诖呋?qū)動(dòng)的放熱反應(yīng)的催化劑毒物。然而，這導(dǎo)致產(chǎn)品受損失，導(dǎo)致毒 物污染反應(yīng)器并使得隨后需要清洗反應(yīng)器。此外，還存在將催化劑毒物及時(shí)地充分分配到 反應(yīng)器中以確保反應(yīng)衰退的巨大挑戰(zhàn)。另一措施是所謂的阻塞，即，由閥或防爆膜(bursting disc)引起的反應(yīng)器管道的 可能降壓和/或排干。該措施導(dǎo)致產(chǎn)品受損失以及必須將飛溫產(chǎn)品清洗出反應(yīng)器。通常， 由于不想要的屬性，例如聚合或毒性，還存在對(duì)釋放后飛溫產(chǎn)品進(jìn)行后處理的需要。在飛溫之后，在再啟動(dòng)之前通常有必要進(jìn)行反應(yīng)器的關(guān)閉和清洗。因此，在大多數(shù) 情形中，由于飛溫、反應(yīng)器的啟動(dòng)準(zhǔn)備和再啟動(dòng)所需的時(shí)間、以及形成不想要的產(chǎn)品，飛溫 導(dǎo)致產(chǎn)品受損失。本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)放熱反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)控制的方法，所述方法克服了現(xiàn) 有技術(shù)的缺點(diǎn)；尤其提供了一種這樣的方法其防止一定數(shù)量的飛溫，使得飛溫的影響最 小化，不需要其反應(yīng)器關(guān)閉并清洗，以及避免了催化劑毒物等等對(duì)反應(yīng)器的污染。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)施放熱反應(yīng)的設(shè)備，所述設(shè)備可實(shí)施本發(fā)明 的方法。第一目的通過(guò)一種對(duì)放熱反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)控制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述方法包括以下步 驟i)在反應(yīng)器中實(shí)施放熱反應(yīng)以生成產(chǎn)品；ii)測(cè)量反應(yīng)器中的溫度和/或壓力；以及iii)在溫度和/或壓力超過(guò)臨界值的情況下，在放熱反應(yīng)中將先前已經(jīng)產(chǎn)生的惰性產(chǎn)品從存儲(chǔ)容器引入到反應(yīng)器中。
優(yōu)選地，惰性產(chǎn)品是液態(tài)產(chǎn)品。此外，優(yōu)選地放熱反應(yīng)是烯烴的低聚反應(yīng)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，該方法包括停止將反應(yīng)析出物引入到反應(yīng)器中的附加步驟。優(yōu)選地，所述停止步驟與步驟(iii)同時(shí)進(jìn)行。在另一實(shí)施例中，惰性產(chǎn)品被引入到反應(yīng)器中的液態(tài)反應(yīng)相中。優(yōu)選的是，惰性產(chǎn)品被注入到反應(yīng)器中。更為優(yōu)選地，要引入到反應(yīng)器中的惰性產(chǎn)品的質(zhì)量流量是可調(diào)節(jié)的。此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施放熱反應(yīng)的設(shè)備包括a)反應(yīng)器，所述反應(yīng)器填充有反應(yīng)析出物、可選的溶劑和催化劑；b)在反應(yīng)器中的溫度傳感器和/或壓力傳感器；c)輸送管路和排出管路，所述輸送和排出管路配置有閥，用于分別將析出物輸送 到反應(yīng)器中和將排出產(chǎn)品輸送到反應(yīng)器之外；d)至少一個(gè)存儲(chǔ)容器，所述存儲(chǔ)容器包含惰性產(chǎn)品并且通過(guò)配備閥的管路連接到 反應(yīng)器；和e)控制單元，所述控制單元連接到傳感器和閥。在優(yōu)選的實(shí)施例中，反應(yīng)器是連續(xù)的、半連續(xù)的或者斷續(xù)的反應(yīng)器。更為優(yōu)選地，存儲(chǔ)容器中的惰性產(chǎn)品處于比反應(yīng)器中的壓力更大的壓力下。令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供一種對(duì)放熱反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)控制的方法，其具有飛溫 抑制系統(tǒng)且不會(huì)通過(guò)過(guò)程異物產(chǎn)品來(lái)污染放熱反應(yīng)過(guò)程。還發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的方法防止一定 能夠數(shù)量的飛溫且限制飛溫的不想要影響，藉此改善了“及時(shí)”處理和反應(yīng)器的產(chǎn)品。具體 地說(shuō)，飛溫的影響可通過(guò)不達(dá)到過(guò)高的反應(yīng)溫度而最小化。尤其由于可避免高反應(yīng)溫度，反 應(yīng)器可保持在服務(wù)中，并且實(shí)現(xiàn)減少形成不想要的副產(chǎn)品(例如聚合物)。還不需要將反應(yīng)器關(guān)閉以及清潔，這使得最小化在反應(yīng)器可再啟動(dòng)之前的時(shí)間。此外，不會(huì)導(dǎo)致由催化劑毒物針對(duì)催化驅(qū)動(dòng)放熱反應(yīng)來(lái)污染反應(yīng)器，且因此可避 免在將毒物注入之后的主要清洗?？傊l(fā)明性方法導(dǎo)致最小的總產(chǎn)品損失。優(yōu)選地發(fā)現(xiàn)，發(fā)明性方法在下述放熱反應(yīng)過(guò)程中尤其有利其中反應(yīng)在液相中發(fā) 生和/或析出物/輸送物例如通過(guò)直接冷卻反應(yīng)器而被用作主要冷卻源?？沙晒κ褂帽景l(fā) 明的方法的放熱反應(yīng)的示例是乙烯的低聚反應(yīng)。
從優(yōu)選實(shí)施例的下述詳細(xì)說(shuō)明結(jié)合附圖，本發(fā)明的方法和設(shè)備的附加特征和優(yōu)勢(shì) 將顯而易見(jiàn)，在附圖中圖1描述了根據(jù)用于實(shí)施對(duì)放熱反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)控制的發(fā)明性方法的一個(gè)實(shí)施例 的設(shè)備設(shè)計(jì)。
具體實(shí)施例方式在圖1中，示出了反應(yīng)器1，其中在液相中發(fā)生了放熱反應(yīng)，例如烯烴的低聚反應(yīng)。攪拌器2配置在反應(yīng)器1中，以攪拌液相。經(jīng)由輸送管路3，諸如乙烯的析出物可從輸送貯 存器4引入到反應(yīng)器中。輸送管路3可由閥5開(kāi)啟和關(guān)閉。經(jīng)由排出管路6和7，氣態(tài)和液 態(tài)產(chǎn)品可從反應(yīng)器1移除。填充有惰性產(chǎn)品9 (例如，低聚物)的存儲(chǔ)容器8經(jīng)由輸送管路10連接到反應(yīng)器 1，惰性產(chǎn)品9在先前已經(jīng)制得，輸送管路10可由閥11開(kāi)啟和關(guān)閉。存儲(chǔ)容器1中的惰性 產(chǎn)品9優(yōu)選地具有環(huán)境溫度或低于環(huán)境溫度。反應(yīng)器1還包括溫度和壓力傳感器12、13。傳感器12、13、閥5以及閥11連接到 控制單元14。在操作中，設(shè)備可如下進(jìn)行工作。在反應(yīng)器1中進(jìn)行放熱反應(yīng)。輸送物經(jīng)由輸送 管路3引入到反應(yīng)器1中，其中輸送物起作用為直接冷卻介質(zhì)?？山?jīng)由排出管路6、7將氣 態(tài)和液態(tài)產(chǎn)品從反應(yīng)器移除。反應(yīng)器1內(nèi)的溫度和壓力由控制單元14來(lái)控制。如果控制 單元14檢測(cè)到反應(yīng)器1內(nèi)的溫度和/或壓力超過(guò)預(yù)定臨界值，那么控制單元14可開(kāi)啟閥 11，以允許將惰性產(chǎn)品(優(yōu)選為液態(tài)的)引入到反應(yīng)器中，該惰性產(chǎn)品于是起作用為直接冷 卻介質(zhì)并進(jìn)一步抑制反應(yīng)器1的加熱或加壓。在開(kāi)啟閥11的同時(shí)，可將閥5關(guān)閉。通過(guò)關(guān) 閉閥5，可通過(guò)擠出輸送物來(lái)抑制反應(yīng)，并因而限制最大反應(yīng)溫度以及限制形成不想要的產(chǎn)品。通過(guò)使用液態(tài)惰性產(chǎn)品，其蒸發(fā)熱量可用于將反應(yīng)器溫度降下來(lái)。如果在將惰性產(chǎn)品9引入到反應(yīng)器1中之后溫度和壓力值都處于使得不再可能發(fā) 生飛溫反應(yīng)的范圍內(nèi)，那么在反應(yīng)器1中可容易地繼續(xù)進(jìn)行放熱反應(yīng)，例如以正常啟動(dòng)程 序來(lái)進(jìn)行。既不需要反應(yīng)器1的復(fù)雜再啟動(dòng)，也不需要進(jìn)行反應(yīng)器清洗。此外，不發(fā)生產(chǎn)品 受污染，通過(guò)排出管路6和7可將用于使得反應(yīng)器1降溫的惰性產(chǎn)品9容易地從反應(yīng)器1 移除。在前述說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所公開(kāi)的特征可單獨(dú)實(shí)施或以其任何組合 實(shí)施，以實(shí)現(xiàn)各種形式的本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)放熱反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)控制的方法，包括以下步驟i)在反應(yīng)器(1)中實(shí)施放熱反應(yīng)以生成產(chǎn)品； )測(cè)量反應(yīng)器中的溫度和/或壓力；以及iii)在溫度和/或壓力超過(guò)臨界值的情況下，在放熱反應(yīng)中將先前已經(jīng)產(chǎn)生的惰性產(chǎn) 品從存儲(chǔ)容器(8)引入到反應(yīng)器(1)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，惰性產(chǎn)品是液態(tài)產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，放熱反應(yīng)是烯烴的低聚反應(yīng)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括停止將反應(yīng)析出物引入到反應(yīng)器 (1)中的附加步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，停止的步驟與步驟(iii)基本同時(shí)進(jìn)行。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，惰性產(chǎn)品被引入到反應(yīng)器 (1)中的液態(tài)反應(yīng)相中。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，惰性產(chǎn)品被注入到反應(yīng)器 (1)中。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，要引入到反應(yīng)器中的惰性產(chǎn) 品的質(zhì)量流量是可調(diào)節(jié)的。
9.一種用于實(shí)施放熱反應(yīng)的設(shè)備，包括a)反應(yīng)器(1)，所述反應(yīng)器填充有反應(yīng)析出物、可選的溶劑和催化劑；b)在反應(yīng)器(1)中的溫度傳感器(12)和/或壓力傳感器(13)；c)輸送管路(3)和排出管路(6，7)，所述輸送和排出管路配置有閥(5)，用于分別將析 出物輸送到反應(yīng)器(1)中和將排出產(chǎn)品輸送到反應(yīng)器(1)之外；d)至少一個(gè)存儲(chǔ)容器(8)，所述存儲(chǔ)容器包含惰性產(chǎn)品并且通過(guò)配備閥(11)的管路 (10)連接到反應(yīng)器(1)；和e)控制單元(14)，所述控制單元連接到傳感器(12，13)和閥(5，11)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，反應(yīng)器(1)是連續(xù)的、半連續(xù)的或者斷續(xù) 的反應(yīng)器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的設(shè)備，其特征在于，存儲(chǔ)容器(8)中的惰性產(chǎn)品被保持 在比反應(yīng)器(1)中的壓力更大的壓力下。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對(duì)放熱反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)控制的方法以及實(shí)施放熱反應(yīng)的設(shè)備，所述方法包括以下步驟i)在反應(yīng)器中實(shí)施放熱反應(yīng)以生成產(chǎn)品；ii)測(cè)量反應(yīng)器中的溫度和/或壓力；以及iii)在溫度和/或壓力超過(guò)臨界值的情況下，在放熱反應(yīng)中將先前已經(jīng)產(chǎn)生的惰性產(chǎn)品從存儲(chǔ)容器引入到反應(yīng)器中。
文檔編號(hào)C07C2/06GK102029137SQ201010283338
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月7日
發(fā)明者A·韋倫霍弗, A·韋爾, W·米勒 申請(qǐng)人:林德股份公司