[发明专利]用于乙烯低聚的方法及为此使用的反应器系统

说明书

本申请是申请人于2008年12月18日提交的、发明名称为“用于乙烯低聚的方法及为此使用的反应器系统”的、申请号为200880122472.7的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及一种用于乙烯低聚的方法和一种为此使用的反应器系统。

通过乙烯低聚制备直链α-烯烃的低聚方法是广为所知的。这些方法通常在这样一种反应器系统中进行，其中将引入的乙烯在溶剂的存在下通过适宜的催化剂组合物转化为直链α-烯烃。在反应器中进行低聚后，气体和液体出口物流被进一步地加工。来自反应器的液体出口物流通常含有直链α-烯烃、溶剂和仍有活性的催化剂组合物。各方法中的一个基本特征为催化剂组合物中组分的失活以及从有机相中萃取。通常，失活和萃取是通过将液体反应器出口物料与一种极性相(例如一种苛性碱水溶液)混合而实现。这方面，需要使有机相与所述极性相快速而有效地混合。另外，还必须保证混合器中形成极小的液滴且出口物流和极性相的停留时间最小(直至达到有效混合)，以产生足够的相转移表面。如果失活不能被足够快速地实现，则将产生不希望有的副反应。这导致产物纯度的降低，并且不希望有的副产品还可在分离部分形成腐蚀性组分。

在现有技术中，静态混合器、喷嘴或搅拌釜混合器已用于混合有机出口相和极性相。然而，迄今，这些混合设备已不足以满足所有上述需求，其可被进一步地改进。

因此，本发明的一个目的是提供一种能克服现有技术缺点的乙烯低聚方法。特别是提供这样一种方法，其中在低聚后，催化剂组合物可被容易而快速地失活并从低聚反应器的有机出口物流中萃取出来。

此外，本发明的一个目的是提供一种用于所述低聚的反应器系统。

本发明的第一个目的是通过一种用于乙烯低聚的方法实现，所述方法包括以下步骤：

(i)将乙烯在一种溶剂和一种催化剂组合物的存在下于一种反应器中低聚；

(ii)从所述反应器中排出一种含有催化剂组合物的出口物流；

(iii)将所述催化剂组合物用一种极性相失活并萃取，其中所述出口物流与所述极性相在一种动态混合设备中混合，所述动态混合设备具有转子和定子元件，所述元件包括同心工具环。

优选地，所述混合设备包括经径向开槽和/或钻孔的元件，其中相邻工具环之间的环形剪切间隙为0.1至5mm。

优选地，所述极性相为一种苛性碱水溶液。

更优选地，所述动态混合器的转速为2.5至40m/s。

在一个实施方案中，所述催化剂组合物包括一种有机酸的锆盐和至少一种有机铝化合物。

此外，优选地，所述锆盐具有式ZrCl_4-mX_m，其中X＝OCOR或OSO₃R′，R和R′独立地为烷基、烯基或苯基，并且其中0＜m＜4。

此外，优选提出的是，至少一种铝化合物具有通式R¹_nAl_3-n或Al₂Y₃R¹₃，其中R¹代表具有1至20个碳原子的烷基，Y代表Cl、Br或I，n为在1＜n＜2范围内的任意数值。

根据本发明，还提供一种用于乙烯低聚的反应器系统，包括一种具有将乙烯、α-烯烃、溶剂和催化剂组合物供给至反应器中和从反应器中排出的入口和出口的反应器，所述反应器与一种动态混合设备连接，在所述动态混合设备中，一种含有催化剂组合物的出口物流与一种用于将催化剂失活并萃取的极性相进行混合，所述动态混合设备具有转子和定子元件，所述元件包括经径向开槽和/或钻孔的同心工具环，其中环形剪切间隙为0.1至5mm。

优选地，所述动态混合设备包括用于处理高分子量直链α-烯烃的切割设备，所述切割设备位于定子和转子元件的上游，或整合至所述动态混合设备的一个入口区域中或一个单独的套管(separatecasing)中。

出乎意料地，已发现上文公开的特定动态混合设备的使用获得了一种乙烯低聚方法，其中可以快速而有效地混合含有催化剂组合物的液体反应器出口物流和一种用于失活和萃取的极性相。此外，还能形成极小的液滴并达到直至已实现有效混合的最小停留时间。此外，使用所述动态混合设备的失活足够快速，从而可避免不希望有的副反应。因此，不会降低产品纯度，并可避免分离部分中腐蚀性组分的形成。

通过按需改制混合设备的几何结构，可调整液滴尺寸以满足所需快速而有效的失活和萃取。另一方面，还可避免稳定乳液的形成，从而使得此后仍可在倾析器中通过重力分离作用实现有机相与极性相的分离。