丙烯齐聚反应生产壬烯主要反应参数的研究与确定

摘要：壬烯是一种重要的合成原料，主要用于合成壬基酚、异癸醇和壬基苯。壬烯还是生产油添加剂、非离子表面活性剂和合成洗涤剂的原料。因此，壬烯在石油化工行业用途非常广泛，但生产工艺比较复杂，下面笔者就壬烯的工艺生产过程中的反应条件进行探讨和研究，以期寻找到最佳的操作条件。

关键词：齐聚反应；生产壬烯；反应参数；研究

中图分类号：TQ325文献标识码： A 文章编号：

壬烯的生产一般由丙烯进行齐聚反应而制得。丙烯齐聚多采用酸催化工艺。主要用液体磷酸、磷酸/硅藻土、磷酸/硅胶、磷酸/石英、磷酸/活性炭、焦磷酸铜等做催化剂。目前工业主要采用磷酸浸泡单体而制得固体磷酸催化剂来生产壬烯。壬烯是一种重要的合成原料，主要用于合成壬基酚、异癸醇和壬基苯。壬烯还是生产油添加剂、非离子表面活性剂和合成洗涤剂的原料。

壬烯的生产工艺比较复杂。丙烯齐聚工艺的特点决定了产物的多样性。我国最大的壬基酚生产装置 ——大庆中蓝石化有限公司的1万t/a壬基酚装置就是采用波兰重有机合成研究所（ICSO）的专利技术，用固体磷酸/硅胶做催化剂制取壬烯，再由壬烯和苯酚烷基化生产壬基酚。该工艺具有选择性好、工艺简单、三废少、催化剂寿命高等优点。但在实际生产中，设计条件和最佳工艺条件相差一定距离。为了提高壬烯的收率，降低丙烯单耗，通过对丙烯齐聚的生产工艺条件的研究。对于优化产物组成、提高产品质量、降低生产成本、提高经济效益具有良好的作用，并可作为同类烯烃装置的生产参考。

1、最佳操作条件的测试过程

在装有磷酸/硅胶催化剂的立式列管反应器中，连续加入预热后的丙烯、活化水、循环丙烯（未反应的丙烯）和反应生成的C=6，反应余热由取热系统取走，床层温度由取热系统的压力进行控制。保持进料量和反应压力不变，在活化水量、进料温度、反应温度稳定的情况下，调节活化水量、进料温度、反应温度中的某一参数，分析产物组成来确定丙烯齐聚制壬烯的最佳活化水量、最佳进料温度和最佳反应温度;在其它条件相对稳定的情况下，调节反应压力，同时根据不同批次的催化剂的使用寿命来确定最佳反应压力。

2 、结果与讨论

2.1 最佳活化水量的确定

丙烯齐聚反应中需要加入活化水来引发反应的进行，活化水量会影响催化剂的活性，选择性和寿命。水量过高，催化剂会吸水，造成压降增大，堵塞床层;水量过低，会使催化剂失水，变成无活性的偏磷酸。在进料量、进料温度、反应温度及压力相对稳定的情况下，调节活化水量，分析产物组成，以确定最佳的活化水量。

实验条件：总进料量2000kg/h，进料温度200℃，反应温度210℃，反应压力4.3MPa。

当活化量约占总进料量的1%时，壬烯比率最高，催化剂的选择性好;活化水量占进料量的0.8%，催化剂活性低，反应弱;活化水量占总进料量的1.2%，反应剧烈，组份变重。

2.2 最佳进料温度的确定

通过控制原料的加热温度，使进料温度控制在一定范围内，在其它条件比较确定的情况下，改变进料温度，分析产物组成，确定最佳的进料温度。

实验条件：总进料量2000kg/h,活化水量20kg/h,反应温度200℃，反应压力4.3MPa。

进料温度低于190℃，汽化不良，催化剂床层对活化水的吸收不均，上部反应弱，壬烯的收率低;进料温度高于220℃，对组成影响不大，但会引起床层局部温度上升，使催化剂表面积增加，影响催化剂寿命，所以最佳进料温度为190～220℃

2.3最佳反应温度的确定

反应温度是齐聚反应的关键参数。只有在适宜的反应温度下，才能保证反应的进程及减少副产物的产生。针对磷酸/硅胶催化剂周期性、阶段性的特点，在催化剂初期、末期，在其它条件相对稳定的情况下，调节反应温度，分析产物组成。

实验条件：总进料量2000 kg/h，活化水量20kg/h，进料温度200℃，反应压力4.3MPa。

催化剂初期活性高，应适当降低反应温度，一方面可以保持催化剂的活性，延长催化剂的寿命;另一方面可以避免反应剧烈，防止床层超温，从而减少高聚物的生产。催化剂末期活性下降，应适当提高反应温度。实验证明：催化剂初期最佳反应温度为200～210℃，末期220～230℃.

2.3最佳反应压力的确定

提高反应压力，可使反应器中反应物浓度增加，不仅增加了反应物的停留时间，而且还提高了烃类的液化和程度，对洗去催化剂表面的焦炭，保持催化剂活性具有很重要作用。同时，提高反应压力，可使齐聚反应在较低温度下进行。但提高反应压力是有一定限度的，它受设备定压及催化剂周期性特点的限制。对不同批次的催化剂，在其它条件基本不变的情况下，根据催化剂的使用寿命来确定最佳的反应压力。

实验条件：总进料量2000 kg/h，活化水量20kg/h，进料温度200℃，反应温度初期200～210℃，末期为210～220℃.

反应初期压力低于4.0 MPa，反应较弱;反应初期压力高于4.5 MPa，将会影响到催化剂寿命。经实验证明：催化剂初期反应压力应控制在4.0～4.5 MPa之间最为适宜，催化剂末期应控制在5.0～5.5 MPa之间最为适宜。这样既可延长催化剂的使用寿命，又可使反应在整个周期内都平稳缓和进行。

3、结论

丙烯齐聚的反应机理决定了产物的多样性。同一工艺和催化剂在不同操作条件下可影响产物组成和催化剂寿命。丙烯在以硅胶为载体的磷酸催化剂作用下进行齐聚反应中，活化水量应约占总进料量的1%，进料温度应为200℃.催化剂初期反应温度为200～210℃，末期为220～230℃，初期反应压力应为4.0～4.5 MPa，末期为4.5～5.5 MPa。