催化剂液相装填系统及其方法和应用、丙烯二聚合成4-甲基-1-戊烯的方法与流程

本发明涉及催化剂装填，具体涉及一种催化剂液相装填系统、一种催化剂液相装填方法、一种催化剂液相装填系统的应用、一种丙烯二聚合成4-甲基-1-戊烯的方法。

背景技术：

1、对于热效应较高且对反应温度较灵敏的催化反应，通常需要及时将反应放出的热量取走，或者及时补充反应所需的热量，以维持稳定的反应温度，降低副反应的发生概率，提高目的产物的选择性。为了方便在反应过程中取热或供热，通常采用列管式反应器，反应物通过装有催化剂的列管进行反应，取热或供热介质走管间取走热量或供给热量以实现换热。

2、列管式反应器的催化剂装填，一般是通过人工或装填机将催化剂沿布袋或者料斗装填于反应器内，并且采用压降检测法人工检测各反应管装填的均匀度，明显偏离或不均匀的反应管，催化剂需卸出重新装填，直到所有反应管均匀度或压降偏离值满足一定要求为止。这种装填方式，催化剂处于空气气氛中，并不适用于还原性金属、接触空气会发生燃烧或爆炸或性质发生改变等在装填过程中要避免与空气接触的催化剂的装填。现有技术通常采用缩短催化剂与空气的接触时间、惰性气体保护等方法进行催化剂装填；大多采用气体作为输送介质来辅助催化剂装填，且需要较高的线速度才能实现有效地的催化剂输送及装填，然而较高的线速度能耗高，同时会增大催化剂的磨损程度、影响催化剂性能，催化剂细粉转移至反应器下游，进而降低工艺装置的可靠性及安全性。

3、cn202122005435.3公开了一种由第一漏斗、第二漏斗、设置于第一漏斗底部能够插入第二漏斗的导管、连接第二漏斗和容器物料入口的输送管组成的物料装填系统；该系统通过将导管插入第二漏斗中，来缩短物料与空气的接触时间。尽管结构比较简单，但是在物料装填过程中整个系统并非无氧环境，仍然存在被氧化风险。

4、cn201521034191.x公开了一种包括进料斗、储料斗、下料管、支架、第一调节板、第二调节板的催化剂装填机；该装填机通过在进料斗和下料管上设置氮气管线使在装填催化剂时通入一定压力的氮气，可以避免还原性催化剂在装填过程中接触空气；但是进料斗并未完全隔绝空气，仍然存在接触空气的风险。

5、对于负载型催化剂而言，一般载体对空气不敏感，而当负载还原性金属或与空气接触会发生燃烧或爆炸的活性组分时，负载活性组分后得到的催化剂则对空气很敏感。对于这类催化剂，实现安全、均匀、保持催化剂性质的装填过程难度很大，未见有成熟的技术。另外，催化剂转移至催化剂装填装置的过程中仍然存在与空气接触的风险，进而导致催化剂活性降低甚至燃烧或爆炸等安全风险，采用较高线速的气体进行催化剂输送及装填能耗高，且会增大催化剂的磨损程度、影响催化剂性能，催化剂细粉转移至反应器下游，进而降低工艺装置的可靠性及安全性。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服上述技术问题，提供一种催化剂液相装填系统、一种催化剂液相装填方法、一种催化剂液相装填系统的应用、一种丙烯二聚合成4-甲基-1-戊烯的方法，该系统既实现了催化剂在非氧化气氛中进行液相装填，又降低了催化剂的磨损程度，进而提高催化剂的催化活性。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种催化剂液相装填系统，所述系统包括：连接的催化剂釜和列管式反应器，以及气体管、催化剂输送管、输送液进料管和输送液循环管；所述列管式反应器包括壳体，所述壳体上设置有催化剂入口和输送液出口，所述壳体内设置有上管板和下管板，且所述上管板和下管板间设置有多束列管；所述上管板上设置有连接所述催化剂入口和列管的导流板；

3、其中，所述气体管连接所述催化剂釜的气体口，使得催化剂载体在非氧化气氛下进行原位负载，得到催化剂；所述催化剂输送管连接所述催化剂釜的下料口和催化剂入口，以及输送液进料管，用于将所述催化剂在输送液的输送下装填在所述列管；所述输送液循环管连接所述输送液出口和输送液进料管，用于将所述输送液循环回用。

4、优选地，所述导流板选自螺旋状导流板，且所述导流板形成的环状通道连接所述催化剂入口和列管。

5、优选地，按照物料流动方向，所述催化剂输送管上依次设置有下料阀和入口阀。

6、优选地，所述壳体的顶部设置有至少一个料位计口和催化剂返回口。

7、优选地，所述催化剂入口和入口阀间的管道与所述催化剂釜的返料口通过催化剂返回管连接。

8、优选地，所述催化剂返回口设置有连接所述催化剂输送管下游的催化剂返回输送液管，且按照物料流动方向，所述催化剂输送管和催化剂返回输送液管的连接点位于所述入口阀之前。

9、本发明第二方面提供一种催化剂液相装填方法，所述方法在第一方面提供的系统中进行，其中，所述方法包括：

10、在非氧化气氛下，将催化剂载体在催化剂釜中进行原位负载，得到催化剂；

11、在输送液的输送下，将所述催化剂经催化剂输送管进入列管式反应器，经导流板装填在列管中，所述输送液经催化剂循环管循环回用于输送液进料管。

12、优选地，所述方法包括以下步骤：

13、s1、保持所述系统在非氧化气氛下，关闭进气阀、排气阀、顶阀、底阀、下料阀和返料阀，通过加料口加入催化剂载体；反复交替打开、关闭进气阀和排气阀进行气氛置换，使得催化剂釜处于非氧化气氛中；

14、s2、打开顶阀和底阀，活性组分进入催化剂釜中，关闭顶阀和底阀；调节进气阀，启动搅拌桨和加热部件，使得催化剂载体在非氧化气氛中进行原位负载；

15、s3、当系统设置有输送液进料支管时，调控输送液罐的压力大于催化剂釜的压力，打开输送液罐底阀和输送液进料支管阀，启动搅拌桨，使得催化剂浆液处于混合状态，然后关闭输送液罐底阀和输送液进料支管阀；否则，忽略s3；

16、s4、调控催化剂釜的压力高于催化剂输送管的压力，打开输送液罐底阀、输送液进料阀、下料阀、催化剂入口阀、输送液排放阀，保持返回阀和返料阀处于关闭状态，使得催化剂在输送液的输送下装填在列管中，输送液经输送液循环管循环回用于输送液进料管，优选将输送液依次经过滤、增压后循环回用于输送液进料管；

17、s5、装填过程中，通过料位计测量列管中催化剂的装填高度；当上管板上有催化剂堆积后，关闭下料阀，输送液继续输送，若上管板无催化剂堆积，打开下料阀继续装填，若上管板仍有催化剂堆积，关闭输送液排放阀；

18、调控输送液罐的压力高于催化剂釜的压力，打开返回阀、返料阀和催化剂返回输送液阀，将上管板堆积的催化剂经循环回用于催化剂釜，优选将上管板堆积的催化剂进行固液分离，得到的固相循环回用于催化剂釜，得到的液相依次经过滤、增压后，返回并混入所述输送液；

19、s6、待上管板堆积的催化剂返回干净后，关闭各阀门，催化剂装填结束。

20、本发明第三方面提供一种第一方面提供的系统在还原态金属催化剂催化反应中的应用。

21、本发明第四发明一种丙烯二聚合成4-甲基-1-戊烯的方法，所述方法在第一方面提供的系统中进行，该方法包括：将丙烯经反应物料入口进入，与列管中装填的所述催化剂接触并进行反应，得到的4-甲基-1-戊烯经反应物料出口排出。

22、相比现有技术，本发明具有以下优势：

23、(1)本发明提供的系统实现了在非氧化气氛中，进行催化剂负载及装填过程，降低了催化剂与空气接触的风险，减弱了催化剂的磨损程度，装填效率高、均匀性好，提高了催化剂的稳定性和安全性；

24、(2)本发明提供的系统，通过设置催化剂釜，实现了催化剂在装填系统上的原位负载，省去了催化剂制备完成后向装填系统的转移过程；以较低线速度的反应物料组分作为输送液，实现了催化剂在无氧条件下的液相装填，装填结束后无需进行清洗就可直接用于反应，而且装填过程中催化剂的磨损程度较弱；在列管式反应器上管板上设置导流板形成催化剂装填通道，实现了在惰性条件下的催化剂的快速均匀装填；

25、(3)将丙烯二聚合成4-甲基-1-戊烯的方法在本发明提供的系统中进行，能有效提高丙烯的转化率，提高了系统的运行时间。

技术特征：

1.一种催化剂液相装填系统，其特征在于，所述系统包括：连接的催化剂釜(1)和列管式反应器(7)，以及气体管(2)、催化剂输送管(4)、输送液进料管(5-7)和输送液循环管(8)；所述列管式反应器(7)包括壳体(7-1)，所述壳体(7-1)上设置有催化剂入口(7-8)和输送液出口(7-9)，所述壳体(7-1)内设置有上管板(7-3)和下管板(7-5)，且所述上管板(7-3)和下管板(7-5)间设置有多束列管(7-2)；所述上管板(7-3)上设置有连接所述催化剂入口(7-8)和列管(7-2)的导流板(7-4)；

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述导流板(7-4)选自螺旋状导流板，且所述导流板(7-4)形成的环状通道连接所述催化剂入口(7-8)和列管(7-2)；

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述系统还包括与所述输送液进料管(5-7)的进口端连接的输送液罐(5)；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其中，所述气体口(1-2)设置在所述催化剂釜(1)的顶部，所述下料口(1-4)设置在所述催化剂釜(1)的底部；

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的系统，其中，按照物料流动方向，所述输送液进料管(5-7)上依次设置有输送液罐底阀(5-8)和输送液进料阀(5-11)；

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述壳体(7-1)的顶部设置有至少一个料位计口(7-14)和催化剂返回口(7-15)；

7.根据权利要求6所述的系统，其中，按照物料流动方向，所述催化剂返回管(11)上依次设置有返回阀(11-1)和返料阀(11-2)；

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的系统，其中，所述壳体(7-1)上还设置有换热介质入口(7-17)和换热介质出口(7-16)，且所述换热介质入口(7-17)和换热介质出口(7-16)设置在所述上管板(7-3)和下管板(7-5)之间；

9.一种催化剂液相装填方法，其特征在于，所述方法在权利要求1-8中任意一项所述的系统中进行，其中，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述非氧化气氛中非氧化气体选自惰性气体和/或氮气；

12.根据权利要求9-11中任意一项所述的方法，其中，所述原位负载的条件包括：催化剂釜的压力为0-10mpa(a)，优选为0.1-5mpa(a)；催化剂釜的温度为0-500℃，优选为20-400℃；时间为0.1-96h，优选为0.5-24h；

13.权利要求1-8中任意一项所述的系统在还原态金属催化剂催化反应中的应用。

14.一种丙烯二聚合成4-甲基-1-戊烯的方法，其特征在于，所述方法在权利要求1-8中任意一项所述的系统中进行，该方法包括：将丙烯经反应物料入口进入，与列管中装填的所述催化剂接触并进行反应，得到的4-甲基-1-戊烯经反应物料出口排出。

技术总结
本发明涉及催化剂装填技术领域，具体涉及一种催化剂液相装填系统及其方法和应用、一种丙烯二聚合成4‑甲基‑1‑戊烯的方法。本发明提供的系统实现了在非氧化气氛中，进行催化剂负载及装填过程，降低了催化剂与空气接触的风险，减弱了催化剂的磨损程度，装填效率高、均匀性好，提高了催化剂的稳定性和安全性；同时，将丙烯二聚合成4‑甲基‑1‑戊烯的方法在本发明提供的系统中进行，能有效提高丙烯的转化率，提高了系统的运行时间。

技术研发人员：孙鑫艳,施昌智,滑宇婷,高国华,刘欣阳,李晗
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23