FR3112342A1 - OLIGOMERIZATION PROCESS USING A GAS/LIQUID EXCHANGER - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé d’oligomérisation mis en œuvre dans un réacteur gaz/liquide comprenant une étape de séparation gaz-liquide. En particulier, le procédé concerne l’oligomérisation de l’éthylène en alpha-oléfines linéaires tel que le 1-butène, le 1-héxène, le 1-octène ou un mélange d’alpha-oléfines linéaires.The present invention relates to an oligomerization process implemented in a gas/liquid reactor comprising a gas-liquid separation step. In particular, the process relates to the oligomerization of ethylene into linear alpha-olefins such as 1-butene, 1-hexene, 1-octene or a mixture of linear alpha-olefins.
Description
La présente invention concerne un procédé d’oligomérisation mis en œuvre dans un réacteur gaz/liquide comprenant une boucle de recycle du ciel gazeux. En particulier, le procédé concerne l’oligomérisation de l’éthylène en alpha-oléfines linéaires tel que le 1-butène, le 1-héxène, le 1-octène ou un mélange d’alpha-oléfines linéaires.The present invention relates to an oligomerization process implemented in a gas/liquid reactor comprising a recycling loop of the gas overhead. In particular, the process relates to the oligomerization of ethylene into linear alpha-olefins such as 1-butene, 1-hexene, 1-octene or a mixture of linear alpha-olefins.
ART ANTERIEURPRIOR ART
L’invention concerne le domaine des procédés d’oligomérisation mettant en œuvre des réacteurs gaz/liquide encore appelés colonne à bulles.Du fait du caractère exothermique des réactions d’oligomérisation, les colonnes à bulles comprennent également une boucle de recirculation consistant à soutirer une fraction liquide, la refroidir et la réintroduire dans l’enceinte réactionnelle. Ladite boucle de recirculation permet d’obtenir une bonne homogénéité des concentrations et de contrôler la température dans l’ensemble du volume réactionnel, du fait de la bonne capacité de transfert thermique liée à la boucle de recirculation.The invention relates to the field of oligomerization processes implementing gas/liquid reactors also called bubble column . Due to the exothermic nature of the oligomerization reactions, the bubble columns also include a recirculation loop consisting of withdrawing a liquid fraction, cooling it and reintroducing it into the reaction chamber. Said recirculation loop makes it possible to obtain good homogeneity of the concentrations and to control the temperature in the whole of the reaction volume, due to the good heat transfer capacity associated with the recirculation loop.
Un inconvénient rencontré dans les procédés d’oligomérisation lors de la mise en œuvre de ce type de colonne est la gestion de la phase gazeuse encore appelée ciel gazeux. En effet, ledit ciel gazeux comprend des composés gazeux peu solubles dans la phase liquide, des composés partiellement solubles dans le liquide mais inertes, des produits de réaction d’oligomérisation, ainsi que de l’éthylène gazeux non dissous dans ledit liquide. Le passage de l’éthylène gazeux de la phase liquide vers la phase gazeuse (ou ciel) est un phénomène appelé perçage. Or le ciel gazeux est purgé afin d’éliminer lesdits composés gazeux. Lorsque la quantité d’éthylène gazeux présente dans le ciel gazeux est importante la purge du ciel gazeux entraine notamment une perte en éthylène non négligeable ce qui nuit à la productivité, à l’économie de ressources et au coût du procédé d’oligomérisation.A drawback encountered in oligomerization processes during the implementation of this type of column is the management of the gas phase also called gas overhead. Indeed, said gaseous headspace comprises gaseous compounds that are not very soluble in the liquid phase, compounds that are partially soluble in the liquid but inert, oligomerization reaction products, as well as gaseous ethylene not dissolved in said liquid. The passage of ethylene gas from the liquid phase to the gas phase (or sky) is a phenomenon called piercing. However, the gaseous headspace is purged in order to eliminate said gaseous compounds. When the quantity of gaseous ethylene present in the gaseous headspace is large, the purging of the gaseous headspace leads in particular to a significant loss of ethylene, which is detrimental to the productivity, the saving of resources and the cost of the oligomerization process.
Afin d’améliorer l’efficacité du procédé d’oligomérisation en terme de productivité, d’économie de ressources et de coût, il est donc indispensable de limiter notamment la perte en éthylène n’ayant pas réagi contenu dans le ciel gazeux afin d’améliorer sa conversion dans ledit procédé tout en conservant une bonne sélectivité en alpha oléfines linéaires souhaitées.In order to improve the efficiency of the oligomerization process in terms of productivity, saving of resources and cost, it is therefore essential to limit in particular the loss of unreacted ethylene contained in the gaseous headspace in order to improve its conversion in said process while maintaining good selectivity for the desired linear alpha olefins.
Les procédés de l’art antérieur mettant en œuvre une boucle de recirculation, telle que illustrée à la
La demanderesse a décrit des procédés dans les demandes WO2019/011806 et WO2019/011609 permettant d’augmenter la surface de contact entre la partie supérieure de la fraction liquide et le ciel gazeux par l’intermédiaire de moyens de dispersion ou de vortex afin de favoriser le passage de l’éthylène contenu dans le ciel gazeux vers la phase liquide au niveau de l’interface liquide/gaz. Ces procédés ne sont cependant pas suffisants lorsque la quantité d’éthylène dans le ciel gazeux est importante du fait d’un fort taux de perçage.The applicant has described processes in applications WO2019/011806 and WO2019/011609 making it possible to increase the contact surface between the upper part of the liquid fraction and the gaseous headspace by means of dispersion or vortex means in order to promote the passage of the ethylene contained in the gaseous headspace towards the liquid phase at the level of the liquid/gas interface. However, these processes are not sufficient when the quantity of ethylene in the gaseous headspace is high due to a high penetration rate.
De plus lors de ces recherches, la demanderesse a constaté que dans un réacteur fonctionnant à débit constant d’éthylène gazeux injecté, la quantité d’éthylène dissous et donc le taux de perçage est dépendant des dimensions des réacteurs mettant en œuvre le procédé et notamment de la hauteur de la phase liquide. En effet, plus la hauteur est faible, plus le temps durant lequel l’éthylène gazeux parcourt la phase liquide pour se dissoudre est faible et plus le taux de perçage est élevé.In addition, during this research, the applicant has found that in a reactor operating at a constant flow rate of injected ethylene gas, the quantity of dissolved ethylene and therefore the rate of penetration is dependent on the dimensions of the reactors implementing the process and in particular the height of the liquid phase. Indeed, the lower the height, the lower the time during which the gaseous ethylene travels through the liquid phase to dissolve and the higher the penetration rate.
L’objet de la présente invention vise à surmonter les inconvénients de l’art antérieur de manière à améliorer les performances d’un procédé d’oligomérisation.The object of the present invention aims to overcome the drawbacks of the prior art so as to improve the performance of an oligomerization process.
De manière surprenante, la demanderesse a découvert un nouveau procédé d’oligomérisation mettant un œuvre une étape de séparation gaz-liquide d’une fraction soutirée dans la partie inférieure de la phase liquide et qui permet d’optimiser la dissolution de l’éthylène gazeux engagé dans le procédé et la productivité en alpha-oléfines, et ce quelles que soient les dimensions du réacteur mis en œuvre. En particulier, le procédé permet l’obtention sélective d’alpha-oléfines linéaires telle que le 1-butène, le 1-héxène, le 1-octène ou un mélange d’alpha-oléfines linéaires.Surprisingly, the applicant has discovered a new oligomerization process implementing a step of gas-liquid separation of a fraction withdrawn from the lower part of the liquid phase and which makes it possible to optimize the dissolution of ethylene gas. involved in the process and the productivity of alpha-olefins, regardless of the size of the reactor used. In particular, the process allows the selective production of linear alpha-olefins such as 1-butene, 1-hexene, 1-octene or a mixture of linear alpha-olefins.
Un avantage du procédé selon l’invention est de permettre de réduire de façon simple et économique le phénomène de perçage de l’éthylène gazeux dans le ciel gazeux dans un procédé d’oligomérisation, en augmentant le temps d’ascension des bulles d’éthylène dans la phase liquide quelles que soient les dimensions du réacteur.An advantage of the process according to the invention is to make it possible to reduce in a simple and economical way the phenomenon of gaseous ethylene piercing in the gaseous headspace in an oligomerization process, by increasing the rise time of the ethylene bubbles in the liquid phase whatever the dimensions of the reactor.
Un autre avantage du procédé selon l’invention est de permettre d’augmenter la hauteur du réacteur et donc la hauteur de la phase liquide sans modifier le volume du réacteur ni de la phase liquide mis en œuvre dans une réaction d’oligomérisation, ce qui permet d’améliorer la dissolution de l’éthylène gazeux et donc de limiter le phénomène de perçage pour un volume de phase liquide donné.Another advantage of the process according to the invention is to make it possible to increase the height of the reactor and therefore the height of the liquid phase without modifying the volume of the reactor or of the liquid phase used in an oligomerization reaction, which makes it possible to improve the dissolution of gaseous ethylene and therefore to limit the phenomenon of piercing for a given volume of liquid phase.
DESCRIPTION SOMMAIRE DE L’INVENTIONBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
Un objet de la présente invention concerne un procédé d’oligomérisation d’éthylène gazeux mis en œuvre dans un réacteur gaz/liquide à une pression comprise entre 0,1 et 10,0 MPa, à une température comprise entre 30 et 200°C comprenant les étapes suivantes :An object of the present invention relates to a process for the oligomerization of gaseous ethylene implemented in a gas/liquid reactor at a pressure comprised between 0.1 and 10.0 MPa, at a temperature comprised between 30 and 200° C. comprising the following steps:
a) une étape d’introduction d’un système catalytique d’oligomérisation dans le réacteur comprenant une enceinte réactionnelle comprenant une phase liquide dans une zone inférieure et une phase gazeuse dans une zone supérieure,a) a step of introducing a catalytic oligomerization system into the reactor comprising a reaction chamber comprising a liquid phase in a lower zone and a gaseous phase in an upper zone,
b) une étape d’introduction de l’éthylène gazeux dans la zone inférieure de l’enceinte réactionnelle,b) a step of introducing gaseous ethylene into the lower zone of the reaction enclosure,
c) une étape de soutirage d’au moins une fraction comprenant une partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeux,c) a step of withdrawing at least one fraction comprising part of the liquid phase and gaseous ethylene,
d) une étape de séparation de la fraction soutirée à l’étape c) en une fraction liquide et une fraction gazeuse comprenant de l’éthylène,d) a step of separating the fraction withdrawn in step c) into a liquid fraction and a gaseous fraction comprising ethylene,
e) une étape de refroidissement d’au moins une partie de la fraction liquide séparée à l’étape d),e) a step of cooling at least part of the liquid fraction separated in step d),
f) une étape d’introduction de la fraction refroidie à l’étape e) dans la partie supérieure de la phase liquide de l’enceinte réactionnelle.f) a step of introducing the fraction cooled in step e) into the upper part of the liquid phase of the reaction chamber.
De préférence, le procédé comprend en outre une étape g) d’introduction de la fraction gazeuse comprenant de l’éthylène séparée à l’étape d) dans la phase liquide contenue dans l’enceinte réactionnelle.Preferably, the method further comprises a step g) of introducing the gaseous fraction comprising ethylene separated in step d) into the liquid phase contained in the reaction enclosure.
De préférence, la fraction gazeuse comprenant de l’éthylène séparée à l’étape d) est introduite dans la phase liquide dans la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle.Preferably, the gaseous fraction comprising ethylene separated in step d) is introduced into the liquid phase in the lower part of the reaction enclosure.
De préférence, la fraction gazeuse séparée à l’étape d) est mélangée avec l’éthylène gazeux introduit à l’étape b).Preferably, the gaseous fraction separated in stage d) is mixed with the gaseous ethylene introduced in stage b).
De préférence, le procédé comprend en outre une étape h) de recyclage d’une fraction gazeuse soutirée de la phase gazeuse de l’enceinte réactionnelle et introduite au niveau de la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle dans la phase liquide.Preferably, the method further comprises a step h) of recycling a gaseous fraction withdrawn from the gaseous phase of the reaction enclosure and introduced at the level of the lower part of the reaction enclosure into the liquid phase.
De préférence, la phase gazeuse soutirée à l’étape h) est introduite dans l’enceinte réactionnelle en mélange avec l’éthylène gazeux introduit à l’étape b) et/ou à l’étape optionnelle g).Preferably, the gaseous phase withdrawn in step h) is introduced into the reaction chamber mixed with the gaseous ethylene introduced in step b) and/or in optional step g).
De préférence, l’étape d) est mise en œuvre au moyen d’un ballon de séparation gaz-liquide, un décanteur et/ou d’un flash.Preferably, step d) is implemented using a gas-liquid separation drum, a decanter and/or a flash.
De préférence, le soutirage mis en œuvre à l’étape c) est réalisé dans la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle, de préférence sous le niveau de l’introduction d’éthylène gazeux, et de préférence dans le fond de l’enceintePreferably, the withdrawal implemented in step c) is carried out in the lower part of the reaction enclosure, preferably below the level of the introduction of gaseous ethylene, and preferably in the bottom of the enclosure.
De préférence, la fraction liquide séparée à l’étape d) est divisée en deux flux, un premier flux dit principal est envoyé vers l’étape f) de refroidissement, et un second flux est envoyé vers une section aval.Preferably, the liquid fraction separated in step d) is divided into two streams, a first so-called main stream is sent to cooling step f), and a second stream is sent to a downstream section.
De préférence, la phase liquide dans la zone inférieure de l’enceinte réactionnelle présente un taux de saturation en éthylène dissous supérieur à 70,0 %.Preferably, the liquid phase in the lower zone of the reaction enclosure has a dissolved ethylene saturation rate greater than 70.0%.
De préférence, à l’étape b) un flux d’hydrogène gazeux est introduit dans l’enceinte réactionnelle, avec un débit représentant 0,2 à 5,0 % en masse du débit d’éthylène entrant.Preferably, in step b) a flow of hydrogen gas is introduced into the reaction chamber, with a flow representing 0.2 to 5.0% by mass of the incoming ethylene flow.
Un autre objet de la présente invention concerne un réacteur gaz/liquide encore appelé dispositif réactionnel pour la mise en œuvre du procédé décrit précédemment comprenant :Another object of the present invention relates to a gas/liquid reactor also called a reaction device for implementing the method described above, comprising:
- une enceinte réactionnelle i), de forme allongée le long de l’axe vertical contenant une phase liquide située dans une zone inférieure comprenant des produits de la réaction, de l’éthylène dissous et gazeux, d’un système catalytique et d’un éventuel solvant, et une phase gazeuse située dans une zone supérieure au-dessus de la zone inférieure et comprenant de l’éthylène gazeux,- a reaction chamber i), of elongated shape along the vertical axis containing a liquid phase located in a lower zone comprising reaction products, dissolved and gaseous ethylene, a catalytic system and a optional solvent, and a gaseous phase located in an upper zone above the lower zone and comprising gaseous ethylene,
- un moyen d’introduction de l’éthylène gazeux ii), dans ladite enceinte réactionnelle et éventuellement mettant en œuvre un moyen de distribution de l’éthylène gazeux au sein de ladite phase liquide de l’enceinte réactionnelle,- a means for introducing ethylene gas ii), into said reaction chamber and optionally implementing a means for distributing ethylene gas within said liquid phase of the reaction chamber,
- un moyen d’introduction du système catalytique iii), dans le dispositif réactionnel , un moyen de soutirage iv) dans la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle apte à soutirer une fraction comprenant une partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeux,- a means for introducing the catalytic system iii), into the reaction device, a withdrawal means iv) in the lower part of the reaction chamber capable of withdrawing a fraction comprising part of the liquid phase and ethylene gas ,
- un moyen de séparation v) de la fraction comprenant une partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeux de manière à obtenir une fraction liquide et une fraction gazeuse comprenant de l’éthylène,- a means for separating v) the fraction comprising part of the liquid phase and gaseous ethylene so as to obtain a liquid fraction and a gaseous fraction comprising ethylene,
- une boucle de recirculation vi) de la fraction liquide vers un échangeur thermique permettant le refroidissement dudit liquide, et un moyen d’introduction dudit liquide refroidi, ladite introduction étant réalisée dans la phase liquide dans la partie supérieure de la zone inférieure de l’enceinte réactionnelle.- a recirculation loop vi) of the liquid fraction towards a heat exchanger allowing the cooling of said liquid, and a means of introducing said cooled liquid, said introduction being carried out in the liquid phase in the upper part of the lower zone of the reaction chamber.
De préférence, le dispositif comprend en outre une boucle de recycle de la phase gazeuse dans la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle.Preferably, the device further comprises a loop for recycling the gaseous phase in the lower part of the reaction enclosure.
De préférence, l’introduction de la fraction gazeuse soutirée est réalisée par le moyen d’introduction de l’éthylène gazeux ii).Preferably, the introduction of the gaseous fraction drawn off is carried out by the means for introducing ethylene gas ii).
De préférence, le moyen d’introduction ii) est choisi parmi une conduite, un réseau de conduites, un distributeur multitubulaire et une plaque perforée.Preferably, the means of introduction ii) is chosen from among a pipe, a network of pipes, a multitubular distributor and a perforated plate.
DEFINITIONS & ABREVIATIONSDEFINITIONS & ABBREVIATIONS
Dans l’ensemble de la description, les termes ou abréviations ci-après ont le sens suivant.Throughout the description, the terms or abbreviations below have the following meaning.
On entend par oligomérisation toute réaction d’addition d’une première oléfine sur une seconde oléfine, identique ou différente de la première. L’oléfine ainsi obtenue a pour formule brute CnH2noù n est égal ou supérieur à 4.By oligomerization is meant any addition reaction of a first olefin to a second olefin, which is identical to or different from the first. The olefin thus obtained has the molecular formula C n H 2n where n is equal to or greater than 4.
On entend par alpha-oléfine linéaire une oléfine sur laquelle la double liaison est située en position terminale de la chaine alkyle linéaire.By linear alpha-olefin is meant an olefin on which the double bond is located in the terminal position of the linear alkyl chain.
On entend par système catalytique une espèce chimique qui permet la mise en œuvre de la catalyseur. Le système catalytique peut être un précurseur métallique comprenant un ou plusieurs atomes métalliques ou un mélange de composés permettant de catalyser une réaction chimique, et plus spécifiquement une réaction d’oligomérisation d’oléfines. Le mélange de composés comprend au moins un précurseur métallique. Le mélange de composés peut en outre comprendre un agent activateur. Le mélange de composés peut comprendre un additif. Le composé ou le mélange de composés peuvent optionnellement être en présence d’un solvant.By catalytic system is meant a chemical species which allows the implementation of the catalyst. The catalytic system can be a metal precursor comprising one or more metal atoms or a mixture of compounds making it possible to catalyze a chemical reaction, and more specifically an olefin oligomerization reaction. The mixture of compounds includes at least one metal precursor. The mixture of compounds may further comprise an activating agent. The mixture of compounds may include an additive. The compound or the mixture of compounds can optionally be in the presence of a solvent.
On entend par phase liquide, le mélange de l’ensemble des composés qui se trouvent à un état physique liquide dans les conditions de température et de pression de l’enceinte réactionnelle.The term “liquid phase” means the mixture of all the compounds which are in a liquid physical state under the temperature and pressure conditions of the reaction chamber.
On entend par phase gazeuse, encore appelée ciel gazeux, le mélange de l’ensemble des composés qui se trouvent à l’état physique gaz dans les conditions de température et de pression de l’enceinte réactionnelle : sous forme de bulles présentes dans le liquide, et également dans la partie haute du réacteur (ciel du réacteur).Gas phase, also called gas overhead, means the mixture of all the compounds which are in the physical gas state under the temperature and pressure conditions of the reaction chamber: in the form of bubbles present in the liquid , and also in the upper part of the reactor (head of the reactor).
On entend par zone inférieure de l’enceinte réactionnelle, la partie de l’enceinte comprenant la phase liquide, de l’éthylène gazeux, les produits de la réaction tels que l’alpha oléfine linéaire souhaitée (i.ebutène-1, hexène-1, octène-1 ou le mélange d’alpha-oléfines linéaires) le système catalytique et optionnellement un solvant.By lower zone of the reaction chamber is meant the part of the chamber comprising the liquid phase, gaseous ethylene, the reaction products such as the desired linear alpha olefin ( ie butene-1, hexene-1 , octene-1 or the mixture of linear alpha-olefins) the catalytic system and optionally a solvent.
On entend par zone supérieure de l’enceinte réactionnelle, la partie de l’enceinte se situant au sommet de l’enceinte, c’est-à-dire directement au-dessus de la zone inférieure et constitué du ciel gazeux.The upper zone of the reaction chamber means the part of the chamber located at the top of the chamber, i.e. directly above the lower zone and consisting of the gaseous headspace.
On entend par partie inférieure latérale de l’enceinte réactionnelle une partie de l’enveloppe du réacteur située en partie basse et sur le côté.By lower lateral part of the reaction chamber is meant a part of the reactor envelope located in the lower part and on the side.
On entend par gaz incondensable une espèce sous forme physique gaz qui ne se dissout que partiellement dans le liquide aux conditions de température et de pression de l’enceinte réactionnelle, et qui peut, dans certaines conditions, s’accumuler dans le ciel du réacteur (exemple ici : l’éthane).By incondensable gas is meant a species in physical gas form which dissolves only partially in the liquid under the temperature and pressure conditions of the reaction enclosure, and which can, under certain conditions, accumulate in the top of the reactor ( example here: ethane).
On entend par t/h, la valeur d’un débit exprimée en tonne par heure et par kg/s, la valeur d’un débit en kilogramme par seconde.We understand by t/h, the value of a flow expressed in tons per hour and by kg/s, the value of a flow in kilograms per second.
On désigne par les termes réacteur ou dispositif, l’ensemble des moyens permettant la mise en œuvre du procédé d’oligomérisation selon l’invention, tel que notamment l’enceinte réactionnelle et la boucle de recirculation.The terms reactor or device designate all the means allowing the implementation of the oligomerization process according to the invention, such as in particular the reaction chamber and the recirculation loop.
On entend par partie inférieure le quart inférieur de l’enceinte réactionnelle contenant la phase liquide.The term “lower part” means the lower quarter of the reaction chamber containing the liquid phase.
On entend par partie supérieure, le quart supérieur de l’enceinte réactionnelle contenant la phase liquide.By upper part is meant the upper quarter of the reaction chamber containing the liquid phase.
On entend par éthylène gazeux frais, l’éthylène extérieur au procédé introduit à l’étape b) par le moyen ii) du procédé selon l’invention.By fresh gaseous ethylene is meant the ethylene external to the process introduced in step b) by means ii) of the process according to the invention.
On entend par flash, une séparation gaz/liquide effectué par un changement de pression et/ou température.Flash means a gas/liquid separation effected by a change in pressure and/or temperature.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Il est précisé que, dans toute cette description, l’expression « compris(e) entre … et … » doit s’entendre comme incluant les bornes citées.It is specified that, throughout this description, the expression “included between … and …” must be understood as including the limits mentioned.
Dans le sens de la présente invention, les différents modes de réalisation présentés peuvent être utilisés seul ou en combinaison les uns avec les autres, sans limitation de combinaison.Within the meaning of the present invention, the various embodiments presented can be used alone or in combination with each other, without limitation of combination.
Dans le sens de la présente invention, les différents plages de paramètres pour une étape donnée tels que les plages de pression et les plages de température peuvent être utilisées seules ou en combinaison. Par exemple, dans le sens de la présente invention, une plage de valeur préférée de pression peut être combinée avec une plage de valeur de température plus préférée.Within the meaning of the present invention, the various ranges of parameters for a given stage such as the pressure ranges and the temperature ranges can be used alone or in combination. For example, within the meaning of the present invention, a preferred pressure value range can be combined with a more preferred temperature value range.
La présente invention concerne un procédé d’oligomérisation de l’éthylène mis en œuvre dans un réacteur gaz/liquide à une pression comprise entre 0,1 et 10,0 MPa, à une température comprise entre 30 et 200°C comprenant les étapes suivantes :The present invention relates to a process for the oligomerization of ethylene implemented in a gas/liquid reactor at a pressure comprised between 0.1 and 10.0 MPa, at a temperature comprised between 30 and 200°C comprising the following steps :
a) une étape d’introduction d’un système catalytique d’oligomérisation dans le réacteur comprenant une enceinte réactionnelle comprenant une phase liquide dans une zone inférieure et une phase gazeuse dans une zone supérieure,a) a step of introducing a catalytic oligomerization system into the reactor comprising a reaction chamber comprising a liquid phase in a lower zone and a gaseous phase in an upper zone,
b) une étape d’introduction de l’éthylène gazeux dans la zone inférieure de l’enceinte réactionnelle,b) a step of introducing gaseous ethylene into the lower zone of the reaction enclosure,
c) une étape de soutirage d’au moins une fraction comprenant une partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeux,c) a step of withdrawing at least one fraction comprising part of the liquid phase and gaseous ethylene,
d) une étape de séparation de la fraction soutirée à l’étape c) en une fraction liquide et une fraction gazeuse comprenant de l’éthylèned) a step of separating the fraction withdrawn in step c) into a liquid fraction and a gaseous fraction comprising ethylene
e) une étape de refroidissement d’au moins une partie de la fraction liquide séparée à l’étape d),e) a step of cooling at least part of the liquid fraction separated in step d),
f) une étape d’introduction de la fraction refroidie à l’étape e) dans la partie supérieure de la phase liquide de l’enceinte réactionnelle,f) a step of introducing the fraction cooled in step e) into the upper part of the liquid phase of the reaction chamber,
g) une étape optionnelle d’introduction de la fraction gazeuse comprenant de l’éthylène séparée à l’étape d) dans la phase liquide contenue dans l’enceinte réactionnelle,g) an optional step of introducing the gaseous fraction comprising ethylene separated in step d) into the liquid phase contained in the reaction chamber,
h) une étape optionnelle de recyclage d’une fraction gazeuse soutirée de la phase gazeuse de l’enceinte réactionnelle et introduite au niveau de la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle dans la phase liquide.h) an optional step of recycling a gaseous fraction withdrawn from the gaseous phase of the reaction enclosure and introduced at the level of the lower part of the reaction enclosure into the liquid phase.
Avantageusement le procédé selon l’invention présente un taux de saturation en éthylène dissous dans la phase liquide supérieur à 70,0 %, de préférence entre 70,0 et 100 %, de préférence entre 80,0 et 100 %, de manière préférée compris entre 80,0 et 99,0 %, de préférence entre 85,0 et 99,0 % et de manière encore plus préférée entre 90,0 et 98,0 %.Advantageously, the process according to the invention has a saturation rate of dissolved ethylene in the liquid phase greater than 70.0%, preferably between 70.0 and 100%, preferably between 80.0 and 100%, preferably comprised between 80.0 and 99.0%, preferably between 85.0 and 99.0% and even more preferably between 90.0 and 98.0%.
Le taux de saturation en éthylène dissous peut être mesuré par toute méthode connue de l’Homme du métier et par exemple par l’analyse chromatographique en phase gaz (couramment appelée GC) d’une fraction de la phase liquide soutirée de l’enceinte réactionnelle.The dissolved ethylene saturation rate can be measured by any method known to those skilled in the art and for example by gas chromatographic analysis (commonly called GC) of a fraction of the liquid phase withdrawn from the reaction chamber. .
Un autre avantage du procédé selon l’invention est de permettre d’avoir un débit de soutirage à l’étape c) adapté de manière à obtenir une fraction comprenant un mélange de liquide et d’éthylène gazeux. Ainsi ledit soutirage permet de ralentir l’ascension de l’éthylène gazeux introduit dans l’enceinte réactionnelle ce qui permet d’améliorer la saturation en éthylène dans la phase liquide et donc la productivité du procédé.Another advantage of the process according to the invention is to make it possible to have a withdrawal rate in step c) adapted so as to obtain a fraction comprising a mixture of liquid and gaseous ethylene. Thus said withdrawal makes it possible to slow down the rise of the gaseous ethylene introduced into the reaction chamber, which makes it possible to improve the saturation of ethylene in the liquid phase and therefore the productivity of the process.
Un autre avantage du procédé selon l’invention est de permettre une augmentation du rapport hauteur sur diamètre du réacteur, en conservant le même temps de séjour, ce qui permet d’améliorer la dissolution de l’éthylène dans le réacteur, et donc les performances du procédé.Another advantage of the process according to the invention is to allow an increase in the height to diameter ratio of the reactor, while maintaining the same residence time, which makes it possible to improve the dissolution of ethylene in the reactor, and therefore the performance. of the process.
PROCEDE D’OLIGOMERISATIONOLIGOMERIZATION PROCESS
Le procédé d’oligomérisation de l’éthylène selon l’invention permet de produire des alpha oléfines linéaires par la mise en contact d’éthylène, d’un système catalytique et éventuellement en présence d’un solvant.The ethylene oligomerization process according to the invention makes it possible to produce linear alpha olefins by bringing ethylene into contact with a catalytic system and optionally in the presence of a solvent.
Tous les systèmes catalytiques connus de l’Homme du métier et aptes à être mis en œuvre dans les procédés de dimérisation, de trimérisation, de tétramérisation et plus généralement dans les procédés d’oligomérisation selon l’invention, font partie du domaine de l’invention. Lesdits systèmes catalytiques ainsi que leurs mises en œuvres sont notamment décrits dans les demandes FR2984311, FR2552079, FR3019064, FR3023183, FR3042989 ou encore dans la demande FR3045414.All the catalytic systems known to those skilled in the art and capable of being implemented in the dimerization, trimerization, tetramerization processes and more generally in the oligomerization processes according to the invention, are part of the field of invention. Said catalytic systems as well as their implementations are described in particular in applications FR2984311, FR2552079, FR3019064, FR3023183, FR3042989 or even in application FR3045414.
De préférence, les systèmes catalytiques comprennent, de préférence sont constitués de :Preferably, the catalytic systems comprise, preferably consist of:
- un précurseur métallique de préférence à base de nickel, de titane ou de chrome,- a metallic precursor preferably based on nickel, titanium or chromium,
- optionnellement un agent activateur,- optionally an activating agent,
- optionnellement un additif, et- optionally an additive, and
- optionnellement un solvant.- optionally a solvent.
Le précurseur métalliqueThe metallic precursor
Le précurseur métallique utilisé dans le système catalytique est choisi parmi les composés à base de nickel, de titane ou de chrome.The metal precursor used in the catalytic system is chosen from compounds based on nickel, titanium or chromium.
Dans un mode de réalisation, le précurseur métallique est à base de nickel et préférentiellement comprend du nickel de degré d’oxydation (+II). De préférence, le précurseur de nickel est choisi parmi les carboxylates de nickel(II) tel que par exemple le 2-éthylhexanoate de nickel, les phénates de nickel(II), les naphténates de nickel(II), l'acétate de nickel(II), le trifluoroacétate de nickel(II), le triflate de nickel(II), l'acétylacétonate de nickel(II), l'hexafluoroacétylacétonate de nickel(II), le chlorure de π-allylnickel(II), le bromure de π-allylnickel(II), le dimère du chlorure de methallylnickel(II), l'hexafluorophosphate de η3-allylnickel(II), l'hexafluorophosphate de η3-methallylnickel(II) et le 1,5-cyclooctadiényle de nickel(II), sous leur forme hydratée ou non, pris seul ou en mélange.In one embodiment, the metal precursor is nickel-based and preferably comprises nickel of oxidation state (+II). Preferably, the nickel precursor is chosen from nickel(II) carboxylates such as, for example, nickel 2-ethylhexanoate, nickel(II) phenates, nickel(II) naphthenates, nickel(II) acetate, II), nickel(II) trifluoroacetate, nickel(II) triflate, nickel(II) acetylacetonate, nickel(II) hexafluoroacetylacetonate, π-allylnickel(II) chloride, nickel(II) bromide, π-allylnickel(II), methallylnickel(II) chloride dimer, η 3 -allylnickel(II) hexafluorophosphate, η 3 -methallylnickel(II) hexafluorophosphate and nickel 1,5-cyclooctadienyl( II), in their hydrated or non-hydrated form, taken alone or as a mixture.
Dans un second mode de réalisation, le précurseur métallique est à base de titane et préférentiellement comprend un composé aryloxy ou alcoxy du titane.In a second embodiment, the metal precursor is titanium-based and preferably comprises an aryloxy or alkoxy compound of titanium.
Le composé alcoxy du titane répond avantageusement à la formule générale [Ti(OR)4] dans laquelle R est un radical alkyle linéaire ou ramifié. Parmi les radicaux alcoxy préférés, on peut citer à titre d’exemple non limitatifs : le tétraéthoxy, le tétraisopropoxy, le tétra-n-butoxy et le tétra-2-éthyl-hexyloxy.The titanium alkoxy compound advantageously corresponds to the general formula [Ti(OR) 4 ] in which R is a linear or branched alkyl radical. Among the preferred alkoxy radicals, mention may be made by way of non-limiting example of: tetraethoxy, tetraisopropoxy, tetra-n-butoxy and tetra-2-ethyl-hexyloxy.
Le composé aryloxy du titane répond avantageusement à la formule générale [Ti(OR’)4] dans laquelle R’ est un radical aryle substitué ou non par des groupements alkyle ou aryle. Le radical R’ peut comporter des substituants à base d’hétéroatome. Les radicaux aryloxy préférés sont choisis parmi le phénoxy, le 2-méthylphénoxy, le 2,6-diméthylphénoxy, le 2,4,6-triméthylphénoxy, le 4-méthylphénoxy, le 2-phénylphénoxy, le 2,6-diphénylphénoxy, le 2,4,6-triphénylphénoxy, le 4-phénylphénoxy, le 2-tert-butyl-6-phénylphénoxy, le 2,4-ditertbutyl-6-phénylphénoxy, le 2,6-diisopropylphénoxy, le 2,6-ditert-butylphénoxy, le 4-méthyl-2,6-ditert-butylphénoxy, le 2,6-dichloro-4-tert-butylphénoxy et le 2,6-dibromo-4-tert-butylphénoxy, le radical biphénoxy, le binaphtoxy, le 1,8-naphtalène-dioxy.The titanium aryloxy compound advantageously corresponds to the general formula [Ti(OR') 4 ] in which R' is an aryl radical substituted or not by alkyl or aryl groups. The R' radical may contain substituents based on heteroatoms. The preferred aryloxy radicals are chosen from phenoxy, 2-methylphenoxy, 2,6-dimethylphenoxy, 2,4,6-trimethylphenoxy, 4-methylphenoxy, 2-phenylphenoxy, 2,6-diphenylphenoxy, 2 ,4,6-triphenylphenoxy, 4-phenylphenoxy, 2-tert-butyl-6-phenylphenoxy, 2,4-ditertbutyl-6-phenylphenoxy, 2,6-diisopropylphenoxy, 2,6-ditert-butylphenoxy, 4-methyl-2,6-ditert-butylphenoxy, 2,6-dichloro-4-tert-butylphenoxy and 2,6-dibromo-4-tert-butylphenoxy, the biphenoxy radical, binaphthoxy, 1,8 -naphthalene-dioxy.
Selon un troisième mode de réalisation, le précurseur métallique est à base de chrome et préférentiellement comprend un sel de chrome (II), un sel de chrome (III), ou un sel de degré d'oxydation différent pouvant comporter un ou plusieurs anions identiques ou différents, tels que par exemple des halogénures, des carboxylates, des acétylacétonates, des anions alcoxy ou aryloxy. De préférence, le précurseur à base de chrome est choisi parmi CrCl3, CrCl3(tétrahydrofurane)3, Cr(acétylacétonate)3, Cr(naphténate)3, Cr(2-éthylhexanoate)3, Cr(acétate)3.According to a third embodiment, the metal precursor is chromium-based and preferably comprises a chromium (II) salt, a chromium (III) salt, or a salt with a different degree of oxidation which may comprise one or more identical anions. or different, such as for example halides, carboxylates, acetylacetonates, alkoxy or aryloxy anions. Preferably, the chromium-based precursor is chosen from CrCl 3 , CrCl 3 (tetrahydrofuran) 3 , Cr(acetylacetonate) 3 , Cr(naphthenate) 3 , Cr(2-ethylhexanoate) 3 , Cr(acetate) 3 .
La concentration en nickel, en titane ou en chrome, est comprise entre 0,001 et 300,0 ppm en masse de métal atomique par rapport à la masse réactionnelle, de préférence entre 0,002 et 100,0 ppm, préférentiellement entre 0,003 et 50,0 ppm, plus préférentiellement entre 0,05 et 20,0 ppm et encore plus préférentiellement entre 0,1 et 10,0 ppm en masse de métal atomique par rapport à la masse réactionnelle.The nickel, titanium or chromium concentration is between 0.001 and 300.0 ppm by mass of atomic metal relative to the reaction mass, preferably between 0.002 and 100.0 ppm, preferentially between 0.003 and 50.0 ppm , more preferably between 0.05 and 20.0 ppm and even more preferably between 0.1 and 10.0 ppm by mass of atomic metal relative to the reaction mass.
L’agent activateurThe activating agent
Optionnellement, quel que soit le précurseur métallique, le système catalytique comprend un ou plusieurs agents activateurs choisis parmi les composés à base d’aluminium tels que le dichlorure de méthylaluminium (MeAlCl2), le dichloroéthylaluminium (EtAlCl2), le sesquichlorure d'éthylaluminium (Et3Al2Cl3), le chlorodiéthylaluminium (Et2AlCl), le chlorodiisobutylaluminium (i-Bu2AlCl), le triéthylaluminium (AlEt3), le tripropylaluminium (Al(n-Pr)3), le triisobutylaluminium (Al(i-Bu)3), le diéthyl-éthoxyaluminium (Et2AlOEt), le méthylaluminoxane (MAO), l'éthylaluminoxane et les méthylaluminoxanes modifiés (MMAO).Optionally, whatever the metal precursor, the catalytic system comprises one or more activating agents chosen from aluminum-based compounds such as methylaluminum dichloride (MeAlCl 2 ), dichloroethylaluminum (EtAlCl 2 ), ethylaluminum sesquichloride (Et 3 Al 2 Cl 3 ), chlorodiethylaluminum (Et 2 AlCl), chlorodiisobutylaluminum (i-Bu 2 AlCl), triethylaluminum (AlEt 3 ), tripropylaluminum (Al(n-Pr) 3 ), triisobutylaluminum (Al (i-Bu) 3 ), diethyl-ethoxyaluminum (Et 2 AlOEt), methylaluminoxane (MAO), ethylaluminoxane and modified methylaluminoxanes (MMAO).
L’additifThe additive
Optionnellement, le système catalytique comprend un ou plusieurs additifs.Optionally, the catalytic system comprises one or more additives.
L’additif est choisi parmi les composés phosphorés monodentés, des composés phosphorés bidentés, des composés phosphorés tridentés, des composés oléfiniques, des composés aromatiques, des composés azotés, des bipyridines, des diimines, des éthers monodentés, des éthers bidentés, des thioéthers monodentés, des thioéthers bidentés, des carbènes monodentés ou bidentés, des ligands mixtes tels que des phosphinopyridines, des iminopyridines, des bis(imino)pyridinesThe additive is chosen from monodentate phosphorus compounds, bidentate phosphorus compounds, tridentate phosphorus compounds, olefinic compounds, aromatic compounds, nitrogen compounds, bipyridines, diimines, monodentate ethers, bidentate ethers, monodentate thioethers , bidentate thioethers, monodentate or bidentate carbenes, mixed ligands such as phosphinopyridines, iminopyridines, bis(imino)pyridines
Lorsque le système catalytique est à base de nickel, l’additif est choisi parmiWhen the catalytic system is nickel-based, the additive is chosen from
- les composés de type azoté, tels que la triméthylamine, la triéthylamine, le pyrrole, le 2,5-diméthylpyrrole, la pyridine, la 2-méthylpyridine, la 3-méthylpyridine, la 4-méthylpyridine, la 2-méthoxypyridine, la 3-méthoxypyridine, la 4-méthoxypyridine, la 2-fluoropyridine, la 3-fluoropyridine, la 3-triflurométhylpyridine, la 2-phénylpyridine, la 3-phénylpyridine, la 2-benzylpyridine, la 3,5-diméthylpyridine, la 2,6-diterbutylpyridine et la 2,6-diphénylpyridine, la quinoline, la 1,10-phénanthroline, N-méthylpyrrole, N-butylpyrrole N-méthylimidazole, le N-butylimidazole, la 2,2’-bipyridine, la N,N'-diméthyl-éthane-1,2-diimine, la N,N'-di-t-butyl-éthane-1,2-diimine, la N,N'-di-t-butyl-butane-2,3-diimine, la N,N'-diphényl-éthane-1,2-diimine, la N,N'-bis-(diméthyl-2,6-phényl)-éthane-1,2-diimine, la N,N'-bis-(diisopropyl-2,6-phényl)-éthane-1,2-diimine, la N,N'-diphényl-butane-2,3-diimine, la N,N'-bis-(diméthyl-2,6-phényl)-butane-2,3-diimine, la N,N'-bis-(diisopropyl-2,6-phényl)-butane-2,3-diimine, ou- nitrogen-type compounds, such as trimethylamine, triethylamine, pyrrole, 2,5-dimethylpyrrole, pyridine, 2-methylpyridine, 3-methylpyridine, 4-methylpyridine, 2-methoxypyridine, 3 -methoxypyridine, 4-methoxypyridine, 2-fluoropyridine, 3-fluoropyridine, 3-trifluromethylpyridine, 2-phenylpyridine, 3-phenylpyridine, 2-benzylpyridine, 3,5-dimethylpyridine, 2,6- diterbutylpyridine and 2,6-diphenylpyridine, quinoline, 1,10-phenanthroline, N-methylpyrrole, N-butylpyrrole N-methylimidazole, N-butylimidazole, 2,2'-bipyridine, N,N'-dimethyl -ethane-1,2-diimine, N,N'-di-t-butyl-ethane-1,2-diimine, N,N'-di-t-butyl-butane-2,3-diimine, N,N'-diphenyl-ethane-1,2-diimine, N,N'-bis-(dimethyl-2,6-phenyl)-ethane-1,2-diimine, N,N'-bis-( diisopropyl-2,6-phenyl)-ethane-1,2-diimine, N,N'-diphenyl-butane-2,3-diimine, N,N'-bis-(dimethyl-2,6-phenyl) -butane-2,3-diimine, N,N'-bis-(diisopropyl-2,6-phenyl)-butane-2,3-d imine, or
- les composés de type phosphine choisi indépendamment parmi la tributylphosphine, la triisopropylphosphine, la tricyclopentylphosphine, la tricyclohexylphosphine, la triphénylphosphine, la tris(o-tolyl)phosphine, le bis(diphénylphosphino)éthane, l’oxyde de trioctylphosphine, l’oxyde de triphénylphosphine, la triphénylphosphite, ou- phosphine-type compounds chosen independently from tributylphosphine, triisopropylphosphine, tricyclopentylphosphine, tricyclohexylphosphine, triphenylphosphine, tris(o-tolyl)phosphine, bis(diphenylphosphino)ethane, trioctylphosphine oxide, triphenylphosphine, triphenylphosphite, or
- les composés répondant à la formule générale (I) ou un des tautomères dudit composé :- the compounds corresponding to the general formula (I) or one of the tautomers of said compound:
dans laquellein which
- A et A’, identiques ou différents, sont indépendamment un oxygène ou une liaison simple entre l’atome de phosphore et un atome de carbone,- A and A', identical or different, are independently an oxygen or a single bond between the phosphorus atom and a carbon atom,
- les groupements R1aet R1bsont indépendamment choisis parmi les groupements méthyle, trifluorométhyle, éthyle, n-propyle, i-propyle, n-butyle, i-butyle, t-butyle, pentyle, cyclohexyle, adamantyle, substitués ou non, contenant ou non des hétéroéléments; les groupements phényle, o-tolyle, m-tolyle, p-tolyle, mésityle, 3,5-diméthylphényle, 4-n-butylephényle, 2-méthylephényle, 4-méthoxyphényle, 2-méthoxyphényle, 3-méthoxyphényle, 4-méthoxyphényle, 2-isopropoxyphényle, 4-méthoxy-3,5-diméthylphényle, 3,5-ditert-butyl-4-méthoxyphényle, 4-chlorophenyle, 3,5-di(trifluorométhyl)phényle, benzyle, naphthyle, bisnaphthyle, pyridyle, bisphényle, furanyle, thiophényle,- the R 1a and R 1b groups are independently chosen from methyl, trifluoromethyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, t-butyl, pentyl, cyclohexyl, adamantyl groups, substituted or not, whether or not containing heteroelements; phenyl, o-tolyl, m-tolyl, p-tolyl, mesityl, 3,5-dimethylphenyl, 4-n-butylphenyl, 2-methylephenyl, 4-methoxyphenyl, 2-methoxyphenyl, 3-methoxyphenyl, 4-methoxyphenyl, 2-isopropoxyphenyl, 4-methoxy-3,5-dimethylphenyl, 3,5-ditert-butyl-4-methoxyphenyl, 4-chlorophenyl, 3,5-di(trifluoromethyl)phenyl, benzyl, naphthyl, bisnaphthyl, pyridyl, bisphenyl, furanyl, thiophenyl,
- le groupement R2est choisi indépendamment parmi les groupements méthyle, trifluorométhyle, éthyle, n-propyle, i-propyle, n-butyle, i-butyle, t-butyle, pentyle, cyclohexyle, adamantyle, substitués ou non, contenant des hétéroéléments ou non ; les groupements phényle, o-tolyle, m-tolyle, p-tolyle, mésityle, 3,5-diméthylphényle, 4-n-butylephényle, 4-méthoxyphényle, 2-méthoxyphényle, 3-méthoxyphényle, 4-méthoxyphényle, 2-isopropoxyphényle, 4-méthoxy-3,5-diméthylphényle, 3,5-ditert-butyl-4-méthoxyphényle, 4-chlorophenyle, 3,5-bis(trifluorométhyl)phényle, benzyle, naphthyle, bisnaphthyle, pyridyle, bisphényle, furanyle, thiophényle.- the R 2 group is chosen independently from methyl, trifluoromethyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, t-butyl, pentyl, cyclohexyl, adamantyl groups, substituted or not, containing heteroelements or not ; phenyl, o-tolyl, m-tolyl, p-tolyl, mesityl, 3,5-dimethylphenyl, 4-n-butylphenyl, 4-methoxyphenyl, 2-methoxyphenyl, 3-methoxyphenyl, 4-methoxyphenyl, 2-isopropoxyphenyl, 4-Methoxy-3,5-dimethylphenyl, 3,5-ditert-butyl-4-methoxyphenyl, 4-chlorophenyl, 3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl, benzyl, naphthyl, bisnaphthyl, pyridyl, bisphenyl, furanyl, thiophenyl.
Lorsque le système catalytique est à base de titane, l’additif est choisi parmi l'éther diéthylique, le diisopropyléther, le dibutyléther, le diphényléther, le 2-méthoxy-2-méthylpropane, 2-methoxy-2-méthylbutane, le diméthoxy-2,2 propane, le di(2-éthylhexyloxy)-2,2 propane, le 2,5-dihydrofurane, le tétrahydrofurane, le 2-méthoxytétrahydrofurane, le 2-méthyltétrahydrofurane, le 3-méthyltétrahydrofurane, le 2,3-dihydropyrane, le tétrahydropyrane, le 1,3-dioxolane, le 1,3-dioxane, le 1,4-dioxane, le diméthoxyéthane, di(2-méthoxyéthyl)éther, le benzofurane, le glyme et le diglyme pris seuls ou en mélange.When the catalytic system is titanium-based, the additive is chosen from diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, diphenyl ether, 2-methoxy-2-methylpropane, 2-methoxy-2-methylbutane, dimethoxy- 2,2 propane, di(2-ethylhexyloxy)-2,2 propane, 2,5-dihydrofuran, tetrahydrofuran, 2-methoxytetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 3-methyltetrahydrofuran, 2,3-dihydropyran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, di(2-methoxyethyl)ether, benzofuran, glyme and diglyme taken alone or as a mixture.
Lorsque le système catalytique est à base de chrome, l’additif est choisi parmiWhen the catalytic system is chromium-based, the additive is chosen from
- les composés de type azoté, tels que la triméthylamine, la triéthylamine, le pyrrole, le 2,5-diméthylpyrrole, la pyridine, la 2-méthylpyridine, la 3-méthylpyridine, la 4-méthylpyridine, la 2-méthoxypyridine, la 3-méthoxypyridine, la 4-méthoxypyridine, la 2-fluoropyridine, la 3-fluoropyridine, la 3-triflurométhylpyridine, la 2-phénylpyridine, la 3-phénylpyridine, la 2-benzylpyridine, la 3,5-diméthylpyridine, la 2,6-diterbutylpyridine et la 2,6-diphénylpyridine, la quinoline, la 1,10-phénanthroline, N-méthylpyrrole, N-butylpyrrole N-méthylimidazole, le N-butylimidazole, la 2,2’-bipyridine, la N,N'-diméthyl-éthane-1,2-diimine, la N,N'-di-t-butyl-éthane-1,2-diimine, la N,N'-di-t-butyl-butane-2,3-diimine, la N,N'-diphényl-éthane-1,2-diimine, la N,N'-bis-(diméthyl-2,6-phényl)-éthane-1,2-diimine, la N,N'-bis-(diisopropyl-2,6-phényl)-éthane-1,2-diimine, la N,N'-diphényl-butane-2,3-diimine, la N,N'-bis-(diméthyl-2,6-phényl)-butane-2,3-diimine, la N,N'-bis-(diisopropyl-2,6-phényl)-butane-2,3-diimine, ou- nitrogen-type compounds, such as trimethylamine, triethylamine, pyrrole, 2,5-dimethylpyrrole, pyridine, 2-methylpyridine, 3-methylpyridine, 4-methylpyridine, 2-methoxypyridine, 3 -methoxypyridine, 4-methoxypyridine, 2-fluoropyridine, 3-fluoropyridine, 3-trifluromethylpyridine, 2-phenylpyridine, 3-phenylpyridine, 2-benzylpyridine, 3,5-dimethylpyridine, 2,6- diterbutylpyridine and 2,6-diphenylpyridine, quinoline, 1,10-phenanthroline, N-methylpyrrole, N-butylpyrrole N-methylimidazole, N-butylimidazole, 2,2'-bipyridine, N,N'-dimethyl -ethane-1,2-diimine, N,N'-di-t-butyl-ethane-1,2-diimine, N,N'-di-t-butyl-butane-2,3-diimine, N,N'-diphenyl-ethane-1,2-diimine, N,N'-bis-(dimethyl-2,6-phenyl)-ethane-1,2-diimine, N,N'-bis-( diisopropyl-2,6-phenyl)-ethane-1,2-diimine, N,N'-diphenyl-butane-2,3-diimine, N,N'-bis-(dimethyl-2,6-phenyl) -butane-2,3-diimine, N,N'-bis-(diisopropyl-2,6-phenyl)-butane-2,3-d imine, or
- les composés aryloxy de formule générale [M(R3O)2-nXn]ydans laquelle- aryloxy compounds of general formula [M(R 3 O) 2-n X n ] y in which
* M est choisi parmi le magnésium, le calcium, le strontium et le baryum, de préférence le magnésium,* M is chosen from magnesium, calcium, strontium and barium, preferably magnesium,
* R3est un radical aryl contenant de 6 à 30 atomes de carbone, X est un halogène ou un radical alkyl contenant de 1 à 20 atomes de carbone,* R 3 is an aryl radical containing 6 to 30 carbon atoms, X is a halogen or an alkyl radical containing 1 to 20 carbon atoms,
* n est un nombre entier qui peut prendre les valeurs de 0 ou 1, et* n is an integer which can take the values of 0 or 1, and
* y est un nombre entier compris entre 1 et 10, de préférence y est égal à 1, 2, 3 ou 4.* y is an integer between 1 and 10, preferably y is equal to 1, 2, 3 or 4.
De préférence, le radical aryloxy R3O est choisi parmi le 4-phénylphénoxy, le 2-phénylphénoxy, le 2,6-diphénylphénoxy, le 2,4,6-triphénylphénoxy, le 2,3,5,6-tétraphénylphénoxy, le 2-tert-butyl-6-phénylphénoxy, le 2,4-ditertbutyl-6-phénylphénoxy, le 2,6-diisopropylphénoxy, le 2,6-diméthylphénoxy, le 2,6-ditert-butylphénoxy, le 4-méthyl-2,6-ditert-butylphénoxy, le 2,6-dichloro-4-tert-butylphénoxy et le 2,6-dibromo-4-tert-butylphénoxy. Les deux radicaux aryloxy peuvent être portés par une même molécule, comme par exemple le radical biphénoxy, le binaphtoxy ou le 1,8-naphtalène-dioxy, De préférence, le radical aryloxy R3O est le 2,6-diphénylphénoxy, le 2-tert-butyl-6-phénylphénoxy ou le 2,4-ditert-butyl-6-phénylphénoxy.Preferably, the aryloxy radical R 3 O is chosen from 4-phenylphenoxy, 2-phenylphenoxy, 2,6-diphenylphenoxy, 2,4,6-triphenylphenoxy, 2,3,5,6-tetraphenylphenoxy, 2-tert-butyl-6-phenylphenoxy, 2,4-ditertbutyl-6-phenylphenoxy, 2,6-diisopropylphenoxy, 2,6-dimethylphenoxy, 2,6-ditert-butylphenoxy, 4-methyl-2 ,6-ditert-butylphenoxy, 2,6-dichloro-4-tert-butylphenoxy and 2,6-dibromo-4-tert-butylphenoxy. The two aryloxy radicals can be carried by the same molecule, such as for example the biphenoxy radical, binaphthoxy or 1,8-naphthalene-dioxy, Preferably, the aryloxy radical R 3 O is 2,6-diphenylphenoxy, 2 -tert-butyl-6-phenylphenoxy or 2,4-ditert-butyl-6-phenylphenoxy.
Le solvantThe solvent
Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, le système catalytique comprend optionnellement un ou plusieurs solvants.In another embodiment according to the invention, the catalytic system optionally comprises one or more solvents.
Dans un mode de réalisation, un solvant ou un mélange de solvants peut être utilisé durant la réaction d’oligomérisation.In one embodiment, a solvent or a mixture of solvents can be used during the oligomerization reaction.
Le ou les solvants sont avantageusement choisis parmi les éthers, les alcools, les solvants halogénés et les hydrocarbures, saturés ou insaturés, cycliques ou non, aromatiques ou non, comprenant entre 1 et 20 atomes de carbone, de préférence entre 4 et 15 atomes de carbone, préférentiellement entre 4 et 12 atomes de carbone et encore plus préférentiellement entre 4 et 8 atomes de carbone.The solvent(s) are advantageously chosen from ethers, alcohols, halogenated solvents and hydrocarbons, saturated or unsaturated, cyclic or not, aromatic or not, comprising between 1 and 20 carbon atoms, preferably between 4 and 15 carbon atoms. carbon, preferably between 4 and 12 carbon atoms and even more preferably between 4 and 8 carbon atoms.
De préférence, le solvant est choisi parmi le pentane, l'hexane, le cyclohexane, le méthylcyclohexane, l'heptane, le butane ou l'isobutane, le cycloocta-1,5-diène, le benzène, le toluène, l'ortho-xylène, le mésitylène, l'éthylbenzène, le diéthyléther, le tétrahydrofurane, le 1,4-dioxane, le dichlorométhane, le dichloroéthane, le tétrachloroéthane, l’hexachloroéthane, le chlorobenzène, le dichlorobenzène, le butène, l’hexène et l’octène purs ou en mélange.Preferably, the solvent is chosen from pentane, hexane, cyclohexane, methylcyclohexane, heptane, butane or isobutane, cycloocta-1,5-diene, benzene, toluene, ortho -xylene, mesitylene, ethylbenzene, diethylether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, dichloromethane, dichloroethane, tetrachloroethane, hexachloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, butene, hexene and l pure or mixed octene.
De préférence, le solvant peut être avantageusement choisi parmi les produits de la réaction d’oligomérisation.De manière préférée, le solvant utilisé est le cyclohexane.Preferably, the solvent can advantageously be chosen from the products of the oligomerization reaction. Preferably, the solvent used is cyclohexane.
De préférence, le taux massique de solvant introduit le réacteur mis en œuvre dans le procédé selon l’invention est compris entre 0,5 et 10,0, de préférence entre 1,0 et 5,0, et de manière préférée entre 2,0 et 4,0. Le taux de solvant est le ratio massique du débit total de solvant injecté sur le débit total d’éthylène gazeux injecté dans le procédé.Preferably, the mass content of solvent introduced into the reactor used in the process according to the invention is between 0.5 and 10.0, preferably between 1.0 and 5.0, and more preferably between 2, 0 and 4.0. The solvent content is the mass ratio of the total flow of solvent injected to the total flow of ethylene gas injected into the process.
De préférence, les alpha oléfines linéaires obtenues comprennent de 4 à 20 atomes de carbone, de préférence de 4 à 18 atomes de carbones, de préférence de 4 à 10 atomes de carbones, et de préférence de 4 à 8 atomes de carbone. De manière préférée, les oléfines sont des alpha-oléfines linéaires, choisi parmi le but-1-ène, le hex-1-ène ou l’oct-1-ène.Preferably, the linear alpha olefins obtained comprise from 4 to 20 carbon atoms, preferably from 4 to 18 carbon atoms, preferably from 4 to 10 carbon atoms, and preferably from 4 to 8 carbon atoms. Preferably, the olefins are linear alpha-olefins, chosen from but-1-ene, hex-1-ene or oct-1-ene.
Avantageusement, le procédé d’oligomérisation est mis en œuvre à une pression comprise entre 0,1 et 10,0 MPa, de préférence entre 0,2 et 9,0 MPa et préférentiellement entre 0,3 et 8,0 MPa, à une température comprise entre 30 et 200°C, de préférence entre 35 et 150°C et de manière préférée entre 45 et 140°C.Advantageously, the oligomerization process is implemented at a pressure of between 0.1 and 10.0 MPa, preferably between 0.2 and 9.0 MPa and preferentially between 0.3 and 8.0 MPa, at a temperature between 30 and 200°C, preferably between 35 and 150°C and more preferably between 45 and 140°C.
De préférence, la concentration en catalyseur dans le système catalytique est comprise entre 0,001 et 300,0 ppm en masse de métal atomique par rapport à la masse réactionnelle, de préférence entre 0,002 et 100,0 ppm, préférentiellement entre 0,003 et 50,0 ppm, plus préférentiellement entre 0,05 et 20,0 ppm et encore plus préférentiellement entre 0,1 et 10,0 ppm en masse de métal atomique par rapport à la masse réactionnelle.Preferably, the catalyst concentration in the catalytic system is between 0.001 and 300.0 ppm by mass of atomic metal relative to the reaction mass, preferably between 0.002 and 100.0 ppm, preferentially between 0.003 and 50.0 ppm , more preferably between 0.05 and 20.0 ppm and even more preferably between 0.1 and 10.0 ppm by mass of atomic metal relative to the reaction mass.
Selon un mode de réalisation, le procédé d’oligomérisation est mis en œuvre en discontinu. On introduit le système catalytique, constitué comme décrit ci-dessus, dans un réacteur muni des dispositifs habituels d'agitation, de chauffage et de refroidissement, puis on pressurise par de l'éthylène à la pression désirée, et on ajuste la température à la valeur souhaitée. Le dispositif d’oligomérisation est maintenu à une pression constante par introduction d'éthylène gazeux jusqu'à ce que le volume total de liquide produit représente, par exemple, de 1 à 1000 fois le volume de la solution catalytique préalablement introduite. On détruit alors le catalyseur par tout moyen habituel connu de l'homme du métier, puis on soutire et on sépare les produits de la réaction et le solvant.According to one embodiment, the oligomerization process is implemented discontinuously. The catalytic system, constituted as described above, is introduced into a reactor equipped with the usual stirring, heating and cooling devices, then pressurized with ethylene to the desired pressure, and the temperature is adjusted to the desired value. The oligomerization device is maintained at a constant pressure by introducing gaseous ethylene until the total volume of liquid produced represents, for example, from 1 to 1000 times the volume of the catalytic solution previously introduced. The catalyst is then destroyed by any usual means known to those skilled in the art, then the reaction products and the solvent are drawn off and separated.
Selon un autre mode de réalisation, le procédé d’oligomérisation est mise en œuvre en continu. Le système catalytique, constitué comme décrit ci-dessus, est injecté en même temps que l'éthylène dans un réacteur agité par les moyens mécaniques classiques connus de l'homme du métier ou par une recirculation extérieure, et maintenu à la température souhaitée. On peut aussi injecter séparément les composants du système catalytique dans le milieu réactionnel. L'éthylène gazeux est introduit par une vanne d'admission asservie à la pression, qui maintient celle-ci constante dans le réacteur. Le mélange réactionnel est soutiré au moyen d'une vanne asservie au niveau liquide de façon à maintenir celui-ci constant. Le catalyseur est détruit en continu par tout moyen habituel connu de l'homme du métier, puis les produits issus de la réaction ainsi que le solvant sont séparés, par exemple par distillation. L'éthylène qui n'a pas été transformé peut être recyclé dans le réacteur. Les résidus de catalyseur inclus dans une fraction lourde peuvent être incinérés.According to another embodiment, the oligomerization process is implemented continuously. The catalytic system, formed as described above, is injected at the same time as the ethylene into a reactor stirred by conventional mechanical means known to those skilled in the art or by external recirculation, and maintained at the desired temperature. It is also possible to inject the components of the catalytic system separately into the reaction medium. Ethylene gas is introduced through a pressure-controlled inlet valve, which keeps the pressure constant in the reactor. The reaction mixture is withdrawn by means of a valve controlled by the liquid level so as to keep the latter constant. The catalyst is destroyed continuously by any usual means known to those skilled in the art, then the products resulting from the reaction as well as the solvent are separated, for example by distillation. Unconverted ethylene can be recycled to the reactor. Catalyst residues included in a heavy fraction can be incinerated.
Etape a) d’introduction du système catalytiqueStage a) of introduction of the catalytic system
Le procédé selon l’invention comprend une étape a) d’introduction d’un système catalytique dans un réacteur comprenant une enceinte réactionnelle comprenant une phase liquide dans une zone inférieure et une phase gazeuse dans une zone supérieure.The process according to the invention comprises a step a) of introducing a catalytic system into a reactor comprising a reaction enclosure comprising a liquid phase in a lower zone and a gaseous phase in an upper zone.
Avantageusement, l’introduction du système catalytique est réalisée dans la phase liquide contenue dans le réacteur.Advantageously, the introduction of the catalytic system is carried out in the liquid phase contained in the reactor.
De préférence, l’introduction du système catalytique peut être réalisée la phase liquide contenu dans l’enceinte réactionnelle, dans une partie de la phase liquide préalablement à l’introduction de ladite partie dans l’enceinte réactionnelle de préférence à introduite l’étape f).Preferably, the introduction of the catalytic system can be carried out with the liquid phase contained in the reaction chamber, in a part of the liquid phase prior to the introduction of said part into the reaction chamber, preferably introducing step f ).
De préférence, la pression d’introduction dans l’enceinte réactionnelle est comprise entre 0,1 et 10,0 MPa, de préférence entre 0,2 et 9,0 MPa et préférentiellement entre 0,3 et 8,0 MPa.Preferably, the pressure of introduction into the reaction enclosure is between 0.1 and 10.0 MPa, preferably between 0.2 and 9.0 MPa and preferably between 0.3 and 8.0 MPa.
De préférence la température d’introduction dans l’enceinte réactionnelle est entre 30 et 200°C, de préférence entre 35 et 150°C et de manière préférée entre 45 et 140°C.Preferably the temperature of introduction into the reaction chamber is between 30 and 200°C, preferably between 35 and 150°C and more preferably between 45 and 140°C.
Dans un mode de réalisation préféré, l’enceinte réactionnelle présente un rapport Hauteur sur Diamètre, noté H/D, supérieur à 1,5, de préférence comprise entre 1,5 et 50, de préférence entre 2 et 40, de préférence entre 2,5 et 10 et de manière très préférée entre 3 et 8.In a preferred embodiment, the reaction enclosure has a Height to Diameter ratio, denoted H/D, greater than 1.5, preferably between 1.5 and 50, preferably between 2 and 40, preferably between 2 .5 and 10 and very preferably between 3 and 8.
Un autre avantage de ce mode de réalisation est que plus le rapport H/D est élevé, meilleures sont les performances du réacteur. En effet, plus la hauteur de l’enceinte réactionnelle et donc la hauteur de la phase liquide est élevée, pour un même volume du réacteur et de la phase liquide mis en œuvre dans une réaction d’oligomérisation, plus la dissolution de l’éthylène gazeux est améliorée et donc plus le phénomène de perçage pour un volume de phase liquide donné est limité, et donc plus la sélectivité en oléfines recherchées augmente.Another advantage of this embodiment is that the higher the H/D ratio, the better the performance of the reactor. Indeed, the higher the height of the reaction chamber and therefore the height of the liquid phase, for the same volume of the reactor and of the liquid phase used in an oligomerization reaction, the more the dissolution of ethylene gas is improved and therefore the more the piercing phenomenon for a given volume of liquid phase is limited, and therefore the more the selectivity for the desired olefins increases.
Etape b) d’introduction de l’éthylène gazeuxStage b) of introducing gaseous ethylene
Le procédé selon l’invention comprend une étape b) d’introduction de l’éthylène gazeux dans la zone inférieure de l’enceinte réactionnelle. . Ledit éthylène gazeux est introduit dans la phase liquide au niveau de la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle, de préférence sur la partie inférieure latérale de l’enceinte réactionnelle. L’éthylène gazeux introduit comprend de l’éthylène gazeux frais, et de préférence, ledit éthylène gazeux frais est combiné avec de l’éthylène gazeux recyclé d’une étape de séparation ultérieure au procédé d’oligomérisation.The process according to the invention comprises a step b) of introducing gaseous ethylene into the lower zone of the reaction enclosure. . Said gaseous ethylene is introduced into the liquid phase at the level of the lower part of the reaction chamber, preferably on the lower side part of the reaction chamber. The ethylene gas introduced comprises fresh ethylene gas, and preferably said fresh ethylene gas is combined with ethylene gas recycled from a separation step subsequent to the oligomerization process.
Lors de la mise en œuvre du procédé selon l’invention, suite à l’étape l’introduction de l’éthylène gazeux, la phase liquide comprend de l’éthylène gazeux non dissous, ainsi selon les zones de l’enceinte réactionnelle, la phase liquide correspond à un mélange gaz-liquide entre notamment la phase liquide et l’éthylène gazeux.During the implementation of the process according to the invention, following the step of introducing ethylene gas, the liquid phase comprises undissolved ethylene gas, thus depending on the zones of the reaction enclosure, the liquid phase corresponds to a gas-liquid mixture between in particular the liquid phase and gaseous ethylene.
De préférence, l’éthylène gazeux est distribué par dispersion lors de son introduction dans la phase liquide inférieure de l’enceinte réactionnelle par un moyen apte à réaliser ladite dispersion de manière uniforme sur toute la section du réacteur. De préférence, le moyen de dispersion est choisi parmi un réseau distributeur avec une répartition homogène de l’injection d’éthylène sur toute la section du réacteur.Preferably, the gaseous ethylene is distributed by dispersion during its introduction into the lower liquid phase of the reaction enclosure by a means capable of carrying out said dispersion in a uniform manner over the entire section of the reactor. Preferably, the dispersion means is chosen from a distributor network with a homogeneous distribution of the injection of ethylene over the entire section of the reactor.
De préférence, la vitesse de l’éthylène gazeux en sortie des orifices est comprise entre 1,0 et 30,0 m/s. Sa vitesse superficielle (vitesse volumique de gaz divisée par la section de l’enceinte réactionnelle) est comprise entre 0,5 et 10,0 cm/s et de préférence entre 1,0 et 8,0 cm/s.Preferably, the velocity of the ethylene gas leaving the orifices is between 1.0 and 30.0 m/s. Its superficial velocity (volumic velocity of gas divided by the section of the reaction chamber) is between 0.5 and 10.0 cm/s and preferably between 1.0 and 8.0 cm/s.
De préférence, l’éthylène gazeux est introduit à un débit compris entre 0,2 et 250 t/h, de préférence entre 0,5 et 200 t/h, de préférence entre 1 et 150 t/h et de préférence entre 2 et 100 t/h.Preferably, the gaseous ethylene is introduced at a rate of between 0.2 and 250 t/h, preferably between 0.5 and 200 t/h, preferably between 1 and 150 t/h and preferably between 2 and 100 t/h.
De préférence, le débit d’éthylène gazeux introduit à l’étape b) est asservi à la pression dans l’enceinte réactionnelle.Preferably, the flow of ethylene gas introduced in step b) is controlled by the pressure in the reaction chamber.
Selon un mode particulier de mise en œuvre de l’invention, un flux d’hydrogène gazeux peut également être introduit dans l’enceinte réactionnelle, avec un débit représentant 0,2 à 5,0 % en masse du débit d’éthylène entrant, de préférence représentant entre 0,2 et 4,0%, de manière préférée entre 0,3 et 3,0% et de manière très préférée entre 0,4 et 2,0%. De préférence, le flux d’hydrogène gazeux est introduit par la conduite mise en œuvre pour l’introduction de l’éthylène gazeux.According to a particular mode of implementation of the invention, a flow of gaseous hydrogen can also be introduced into the reaction chamber, with a flow representing 0.2 to 5.0% by mass of the incoming ethylene flow, preferably representing between 0.2 and 4.0%, more preferably between 0.3 and 3.0% and very preferably between 0.4 and 2.0%. Preferably, the flow of hydrogen gas is introduced through the pipe implemented for the introduction of ethylene gas.
Etape c) de soutirage d’une fraction comprenant une partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeuxStep c) of withdrawing a fraction comprising part of the liquid phase and gaseous ethylene
Le procédé selon l’invention comprend une étape c) de soutirage d’une fraction comprenant une partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeux, de préférence dans la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle.The process according to the invention comprises a step c) of withdrawing a fraction comprising part of the liquid phase and gaseous ethylene, preferably in the lower part of the reaction enclosure.
Avantageusement, le soutirage d’une fraction comprenant une partie de la phase liquide en mélange avec de l’éthylène gazeux permet de fonctionner dans des conditions de vitesse descendante de la phase liquide telle qu’elle permet de limiter la vitesse d’ascension de l’éthylène gazeux au sein de la phase liquide contenue dans l’enceinte réactionnelle en créant un courant généré par le débit de soutirage de ladite fraction liquide-gaz.Advantageously, the withdrawal of a fraction comprising part of the liquid phase mixed with gaseous ethylene makes it possible to operate under conditions of descending speed of the liquid phase such that it makes it possible to limit the speed of ascent of the gaseous ethylene within the liquid phase contained in the reaction chamber by creating a current generated by the withdrawal rate of said liquid-gas fraction.
Le soutirage mis en œuvre à l’étape c) est, de préférence, réalisé dans la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle, de préférence sous le niveau de l’introduction d’éthylène gazeux, et de préférence dans le fond de l’enceinte. Le soutirage est mis en œuvre par tout moyen apte à réaliser le soutirage et de préférence au moyen d’une conduite éventuellement en combinaison avec une pompe.The withdrawal implemented in step c) is preferably carried out in the lower part of the reaction enclosure, preferably below the level of the introduction of gaseous ethylene, and preferably in the bottom of the pregnant. Withdrawal is carried out by any means capable of carrying out the withdrawal and preferably by means of a pipe, possibly in combination with a pump.
Dans un mode de réalisation préféré, le soutirage peut être réalisé avec une ou plusieurs conduites situées au fond du réacteur ou sur la surface latérale dans la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle, de manière à soutirer plusieurs fractions comprenant une partie de la phase liquide en mélange avec de l’éthylène gazeux.In a preferred embodiment, the withdrawal can be carried out with one or more pipes located at the bottom of the reactor or on the side surface in the lower part of the reaction enclosure, so as to withdraw several fractions comprising part of the liquid phase mixed with ethylene gas.
De préférence, le débit de soutirage est compris entre 100 et 10000 t/h, et de préférence entre 300 et 7000 t/h.Preferably, the withdrawal rate is between 100 and 10,000 t/h, and preferably between 300 and 7,000 t/h.
Etape d) de séparation en une fraction liquide et en une fraction éthylène gazeuxStage d) of separation into a liquid fraction and an ethylene gas fraction
Le procédé selon l’invention comprend une étape d) de séparation de la fraction soutirée à l’étape c) en une fraction liquide et une fraction gazeuse comprenant de l’éthylène.The process according to the invention comprises a step d) of separating the fraction withdrawn in step c) into a liquid fraction and a gaseous fraction comprising ethylene.
De préférence, l’étape d) de séparation de la fraction soutirée à l’étape c) peut être mise en œuvre par tout moyen permettant d’obtenir une fraction liquide et une fraction gazeuse. De manière préférée, l’étape d) est mis en œuvre au moyen d’un ballon de séparation gaz-liquide, un décanteur, un flash .Preferably, step d) of separation of the fraction withdrawn in step c) can be implemented by any means making it possible to obtain a liquid fraction and a gaseous fraction. Preferably, step d) is implemented by means of a gas-liquid separation drum, a decanter, a flash.
Selon un mode préféré de réalisation, une ou plusieurs fractions liquides séparées à l’étape d) peuvent être divisées en deux flux. Le premier flux dit principal est envoyé vers l’étape f) de refroidissement, et le second flux correspond à l’effluent et est envoyé vers une section aval de préférence de séparation.According to a preferred embodiment, one or more liquid fractions separated in step d) can be divided into two streams. The first so-called main stream is sent to stage f) of cooling, and the second stream corresponds to the effluent and is sent to a preferably downstream separation section.
Selon un mode préféré de réalisation, lorsque plusieurs fractions sont soutirées à l’étape c) au moyen de plusieurs conduites, chacune desdites fractions peuvent être soumises à une étape d) de séparation en une fraction liquide et une fraction gazeuse comprenant de l’éthylène au moyen de un ou plusieurs moyens de séparation.According to a preferred embodiment, when several fractions are withdrawn in step c) by means of several pipes, each of said fractions can be subjected to a step d) of separation into a liquid fraction and a gaseous fraction comprising ethylene by means of one or more separating means.
Avantageusement, le débit dudit second flux est régulé pour maintenir un niveau liquide constant dans le réacteur. De préférence, le débit dudit second flux est de 5 à 200 fois inférieur au débit liquide envoyé à l’étape de refroidissement. De préférence, le débit dudit effluent est de 5 à 150 fois inférieur, de préférence de 10 à 120 fois inférieur et de manière préférée de 20 à 100 fois inférieur.Advantageously, the flow rate of said second stream is regulated to maintain a constant liquid level in the reactor. Preferably, the flow rate of said second flow is 5 to 200 times lower than the liquid flow sent to the cooling stage. Preferably, the flow rate of said effluent is 5 to 150 times lower, preferably 10 to 120 times lower and more preferably 20 to 100 times lower.
Avantageusement la combinaison des étapes c) et d) permet de ralentir l’ascension de l’éthylène gazeux dans la phase liquide et donc de limiter le phénomène de perçage ce qui permet d’améliorer la saturation de l’éthylène dissous dans la phase liquide contenue dans l’enceinte réactionnelle et donc la productivité du procédé.Advantageously, the combination of steps c) and d) makes it possible to slow down the rise of the gaseous ethylene in the liquid phase and therefore to limit the phenomenon of piercing, which makes it possible to improve the saturation of the ethylene dissolved in the liquid phase. contained in the reaction enclosure and therefore the productivity of the process.
Etape e) de refroidissement de la fraction liquideStep e) of cooling the liquid fraction
Le procédé selon l’invention comprend une étape e) de refroidissement d’au moine une partie de la fraction liquide séparée à l’étape d), de préférence par le passage de ladite fraction dans un échangeur thermique.The method according to the invention comprises a step e) of cooling at least part of the liquid fraction separated in step d), preferably by passing said fraction through a heat exchanger.
Lorsque plusieurs fractions sont soutirées à l’étape c) et séparées à l’étape d), les fractions liquides séparées peuvent être chacune soumises à une étape e) de refroidissement, ou être combinées pour soumettre le mélange à une seule étape e) de refroidissement.When several fractions are withdrawn in step c) and separated in step d), the separated liquid fractions can each be subjected to a step e) of cooling, or be combined to subject the mixture to a single step e) of cooling.
De préférence, l’étape de refroidissement est mise en œuvre par la circulation du ou des flux principaux liquides soutirés à l’étape d), à travers un ou plusieurs échangeurs thermiques situés à l’intérieur ou à l’extérieur de l’enceinte réactionnelle et de préférence à l’extérieur.Preferably, the cooling step is implemented by the circulation of the main liquid stream(s) withdrawn in step d), through one or more heat exchangers located inside or outside the enclosure reaction and preferably outside.
Lorsque la ou les fractions liquides séparées à l’étape d), ne sont pas divisées, l’intégralité de la ou les fractions séparées est envoyée à l’étape e).When the liquid fraction(s) separated in step d) are not divided, the whole of the fraction(s) separated is sent to step e).
Dans un mode de réalisation particulier, lorsque plusieurs fractions sont soutirées à l’étape c) et séparées à l’étape d), une des fractions, de préférence constituée de phase liquide, correspond à l’effluent et est envoyée vers une section aval de préférence de séparation.In a particular embodiment, when several fractions are withdrawn in step c) and separated in step d), one of the fractions, preferably consisting of liquid phase, corresponds to the effluent and is sent to a downstream section preferably separation.
L’échangeur thermique permet de diminuer la température de la fraction liquide de 1,0 à 30,0°C, de préférence entre 2,0 et 20°C, de préférence entre 2,0 et 15,0°C, de préférence entre 2,5 et 10,0°C, de préférence de 3,0 à 9,0°C, de préférence de 4,0 à 8,0°C. Avantageusement le refroidissement de la fraction liquide permet de maintenir la température du milieu réactionnel dans les gammes de température souhaitées.The heat exchanger makes it possible to reduce the temperature of the liquid fraction from 1.0 to 30.0°C, preferably between 2.0 and 20°C, preferably between 2.0 and 15.0°C, preferably between 2.5 and 10.0°C, preferably 3.0 to 9.0°C, preferably 4.0 to 8.0°C. Advantageously, the cooling of the liquid fraction makes it possible to maintain the temperature of the reaction medium within the desired temperature ranges.
Etape f) d’introduction d’une fraction liquide refroidieStep f) introducing a cooled liquid fraction
Le procédé selon l’invention comprend une étape f) d’introduction d’une ou plusieurs fractions liquides refroidies à l’étape e).The process according to the invention comprises a step f) of introducing one or more cooled liquid fractions in step e).
L’introduction de la ou des fractions liquides refroidies issues de l’étape e) est, de préférence, réalisée dans la phase liquide de l’enceinte réactionnelle, de préférence dans la partie supérieure de ladite enceinte, par tout moyen connu de l’Homme du métier.The introduction of the cooled liquid fraction or fractions from step e) is preferably carried out in the liquid phase of the reaction enclosure, preferably in the upper part of said enclosure, by any means known to the Man of the trade.
De préférence, le débit global d’introduction de la ou des fractions liquides refroidies est compris entre 100 et 10000 t/h, et de préférence entre 300 et 7000 t/h.Preferably, the overall rate of introduction of the cooled liquid fraction(s) is between 100 and 10,000 t/h, and preferably between 300 and 7,000 t/h.
Les étapes c) à f) constituent une boucle de recirculation. Si plusieurs fractions comprenant une partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeux gaz sont soumises aux étapes c) à f), le réacteur comprend alors plusieurs boucles de recirculation. Avantageusement, la ou les boucles de recirculation permettent d’effectuer l’agitation du milieu réactionnel, et ainsi d‘homogénéiser les concentrations des espèces réactives dans tout le volume liquide de l’enceinte réactionnelle.Steps c) to f) constitute a recirculation loop. If several fractions comprising part of the liquid phase and ethylene gas are subjected to steps c) to f), the reactor then comprises several recirculation loops. Advantageously, the recirculation loop(s) make it possible to stir the reaction medium, and thus to homogenize the concentrations of the reactive species throughout the liquid volume of the reaction chamber.
Etape g) optionnelle d’introduction de la fraction gazeuse comprenant de l’éthylèneStep g) optional introduction of the gaseous fraction comprising ethylene
Le procédé selon l’invention comprend une étape g) d’introduction de la ou des fractions gazeuses comprenant de l’éthylène séparées à l’étape d) dans la phase liquide contenue dans l’enceinte réactionnelle.The process according to the invention comprises a step g) of introducing the gaseous fraction or fractions comprising ethylene separated in step d) into the liquid phase contained in the reaction chamber.
De préférence, ladite ou lesdites fractions gazeuses comprenant de l’éthylène sont introduites dans la phase liquide au niveau de la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle, de préférence sur la partie inférieure latérale de l’enceinte réactionnelle.Preferably, said gaseous fraction or fractions comprising ethylene are introduced into the liquid phase at the level of the lower part of the reaction enclosure, preferably on the lower lateral part of the reaction enclosure.
De préférence, l’introduction de la ou des fractions gazeuses comprenant de l’éthylène séparée à l’étape d)est réalisée au même niveau que l’introduction de l’étape b) par un moyen apte à réaliser sa dispersion de manière uniforme sur toute la section du réacteur. De préférence, le moyen de dispersion est choisi parmi un réseau distributeur avec une répartition homogène des points d’injection de la phase gazeuse sur toute la section du réacteur.Preferably, the introduction of the gaseous fraction or fractions comprising ethylene separated in step d) is carried out at the same level as the introduction of step b) by a means capable of carrying out its dispersion in a uniform manner. over the entire section of the reactor. Preferably, the dispersion means is chosen from a distributor network with a homogeneous distribution of the injection points of the gaseous phase over the entire section of the reactor.
Dans un mode de réalisation particulier, ladite ou lesdites fractions gazeuses séparées à l’étape d) sont mélangées avec l’éthylène gazeux introduit à l’étape b). Le mélange gazeux ainsi obtenu est ensuite introduit dans l’enceinte réactionnelle.In a particular embodiment, said gaseous fraction or fractions separated in stage d) are mixed with the gaseous ethylene introduced in stage b). The gas mixture thus obtained is then introduced into the reaction chamber.
Avantageusement, l’étape g) optionnelle de recyclage de la ou des fractions gazeuses comprenant de l’éthylène issu de l’étape d) de séparation permet d’optimiser la consommation en éthylène dans le procédé d’oligomérisation.Advantageously, the optional step g) of recycling the gaseous fraction or fractions comprising ethylene resulting from the separation step d) makes it possible to optimize the consumption of ethylene in the oligomerization process.
Etape h) optionnelle de recyclage d’une fraction gazeuse soutirée de la phase gazeuseStep h) optional recycling of a gaseous fraction withdrawn from the gaseous phase
Avantageusement, le procédé peut comprendre une étape h) de recyclage d’une fraction gazeuse soutirée de la phase gazeuse de l’enceinte réactionnelle et introduite au niveau de la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle dans la phase liquide, de préférence sur la partie inférieure latérale de l’enceinte réactionnelle, de préférence en fond de l’enceinte réactionnelle. La partie inférieure désigne le quart inférieur de l’enceinte réactionnelle.Advantageously, the method can comprise a step h) of recycling a gaseous fraction withdrawn from the gaseous phase of the reaction enclosure and introduced at the level of the lower part of the reaction enclosure into the liquid phase, preferably on the part lower side of the reaction chamber, preferably at the bottom of the reaction chamber. The lower part designates the lower quarter of the reaction chamber.
L’étape h) de recyclage de la fraction gazeuse est encore appelée boucle de recycle. Le soutirage de la fraction gazeuse mis en œuvre à l’étape h) est réalisé par tout moyen apte à réaliser le soutirage et de préférence par une conduite éventuellement en combinaison avec un compresseur.Step h) of recycling the gaseous fraction is also called a recycle loop. The withdrawal of the gaseous fraction implemented in step h) is carried out by any means suitable for carrying out the withdrawal and preferably by a pipe possibly in combination with a compressor.
Avantageusement, l’étape optionnelle h) de recyclage permet également de compenser le phénomène de perçage de l’éthylène dans le ciel gazeux. Le phénomène de perçage correspond à l’éthylène gazeux qui traverse la phase liquide sans se dissoudre et qui passe dans le ciel gazeux. Lorsque le débit d’éthylène gazeux injecté et le volume de ciel sont fixés à une valeur donnée, le perçage entraine alors une augmentation de pression dans l’enceinte réactionnelle. Dans un réacteur gaz/liquide mis en œuvre selon un procédé préféré, le débit d’introduction de l’éthylène à l’étape b) est asservi à la pression dans l’enceinte réactionnelle. Ainsi, en cas d’augmentation de la pression dans le réacteur du fait d’un fort taux de perçage de l’éthylène dans la phase gazeuse, le débit d’éthylène gazeux introduit à l’étape b) diminue ce qui entraîne une diminution de la quantité d’éthylène dissous dans la phase liquide et donc de la saturation. La diminution de la saturation est préjudiciable pour la conversion de l’éthylène et s’accompagne d’une diminution de la productivité du réacteur. L’étape de recyclage d’une fraction gazeuse permet également donc d’optimiser la saturation de l’éthylène dissous et donc d’améliorer la productivité volumique du procédé.Advantageously, the optional step h) of recycling also makes it possible to compensate for the phenomenon of piercing of the ethylene in the gaseous headspace. The piercing phenomenon corresponds to gaseous ethylene which crosses the liquid phase without dissolving and which passes into the gaseous sky. When the flow rate of injected ethylene gas and the volume of sky are fixed at a given value, the drilling then leads to an increase in pressure in the reaction chamber. In a gas/liquid reactor implemented according to a preferred method, the rate of introduction of ethylene in step b) is controlled by the pressure in the reaction enclosure. Thus, in the event of an increase in the pressure in the reactor due to a high penetration rate of ethylene in the gas phase, the flow rate of gaseous ethylene introduced in stage b) decreases, which leads to a reduction of the quantity of ethylene dissolved in the liquid phase and therefore of the saturation. The decrease in saturation is detrimental for the conversion of ethylene and is accompanied by a decrease in the productivity of the reactor. The step of recycling a gaseous fraction also makes it possible to optimize the saturation of the dissolved ethylene and therefore to improve the volume productivity of the process.
La phase gazeuse soutirée à l’étape h) peut être introduite dans l’enceinte réactionnelle seule ou en mélange avec l’éthylène gazeux introduit à l’étape b) et/ou à l’étape optionnelle g). De préférence, la phase gazeuse est introduite en mélange avec l’éthylène gazeux introduit à l’étape b) et/ou à l’étape optionnelle g).The gaseous phase drawn off in step h) can be introduced into the reaction chamber alone or mixed with the gaseous ethylene introduced in step b) and/or in optional step g). Preferably, the gaseous phase is introduced mixed with the gaseous ethylene introduced in stage b) and/or in optional stage g).
Dans un mode de réalisation particulier, la phase gazeuse soutirée à l’étape h) est introduite dans l’enceinte réactionnelle par dispersion dans la phase liquide inférieure de l’enceinte réactionnelle par un moyen apte à réaliser ladite dispersion de manière uniforme sur toute la section du réacteur. De préférence, le moyen de dispersion est choisi parmi un réseau distributeur avec une répartition homogène des points d’injection de la phase gazeuse soutirée à l’étape h) sur toute la section du réacteur.In a particular embodiment, the gaseous phase withdrawn in step h) is introduced into the reaction chamber by dispersion in the lower liquid phase of the reaction chamber by a means capable of carrying out said dispersion in a uniform manner over the entire section of the reactor. Preferably, the dispersion means is chosen from among a distributor network with a homogeneous distribution of the injection points of the gaseous phase withdrawn in step h) over the entire section of the reactor.
De préférence, la vitesse de la fraction gazeuse soutirée en sortie des orifices est comprise entre 1,0 et 30,0 m/s. Sa vitesse superficielle (vitesse volumique de gaz divisée par la section de l’enceinte réactionnelle) est comprise entre 0,5 et 10,0 cm/s et de préférence entre 1,0 et 8,0 cm/s.Preferably, the speed of the gaseous fraction drawn off at the outlet of the orifices is between 1.0 and 30.0 m/s. Its superficial velocity (volumic velocity of gas divided by the section of the reaction chamber) is between 0.5 and 10.0 cm/s and preferably between 1.0 and 8.0 cm/s.
De préférence, le débit de soutirage de la fraction est compris entre 0,1 et 100 % du débit d’éthylène gazeux introduit à l’étape b), de préférence 0,5 et 90,0 %, de préférence 1,0 et 80,0 %, de préférence entre 2,0 et 70,0 %, de préférence entre 4,0 et 60,0 %, de préférence entre 5,0 et 50,0 %, de préférence entre 10,0 et 40,0 % et de manière préférée entre 15,0 et 30,0 %.Preferably, the rate of withdrawal of the fraction is between 0.1 and 100% of the rate of gaseous ethylene introduced in step b), preferably 0.5 and 90.0%, preferably 1.0 and 80.0%, preferably between 2.0 and 70.0%, preferably between 4.0 and 60.0%, preferably between 5.0 and 50.0%, preferably between 10.0 and 40, 0% and preferably between 15.0 and 30.0%.
Avantageusement, le débit de soutirage de la fraction gazeuse à l’étape h) est asservi à la pression au sein de l’enceinte réactionnelle ce qui permet de maintenir la pression à une valeur ou une gamme de souhaitée et donc de compenser le phénomène de perçage de l’éthylène gazeux dans le ciel.Advantageously, the rate of withdrawal of the gaseous fraction in step h) is controlled by the pressure within the reaction chamber, which makes it possible to maintain the pressure at a desired value or range and therefore to compensate for the phenomenon of piercing ethylene gas in the sky.
Dans un mode de réalisation particulier, la fraction gazeuse soutirée à l’étape h) est divisée en deux flux, un premier flux gazeux dit principal est recyclé directement dans l’enceinte réactionnelle, et un second flux gazeux.In a particular embodiment, the gaseous fraction withdrawn in step h) is divided into two streams, a first so-called main gaseous stream is recycled directly into the reaction enclosure, and a second gaseous stream.
Dans un mode de réalisation préféré, ledit second flux gazeux correspond à une purge du ciel gazeux, qui permet d’éliminer une partie des gaz incondensables.In a preferred embodiment, said second gas flow corresponds to a purge of the gaseous headspace, which makes it possible to eliminate part of the incondensable gases.
De préférence, le débit de du second flux gazeux est compris entre 0,005 et 1,00 % du débit d’éthylène introduit à l’étape b), de préférence entre 0,01 et 0,50 %.Preferably, the flow rate of the second gas stream is between 0.005 and 1.00% of the flow rate of ethylene introduced in step b), preferably between 0.01 and 0.50%.
Dispositif réactionnel d’oligomérisationOligomerization reaction device
De nombreux réacteurs mettant en œuvre une phase liquide et une phase gazeuse sont constitués d’une enceinte réactionnelle comprenant une phase liquide dans une zone inférieure comprenant de l’éthylène gazeux et une phase gazeuse dans une zone supérieure, une ou plusieurs boucles de recirculation d’une fraction liquide vers un ou plusieurs échangeurs thermiques permettant le refroidissement de la fraction liquide avant sa réintroduction dans l’enceinte réactionnelle. Le débit de la ou des boucles de recirculation permet l’obtention d’une bonne homogénéisation des concentrations et de contrôler la température dans la phase liquide au sein de l’enceinte réactionnelle.Many reactors implementing a liquid phase and a gas phase consist of a reaction chamber comprising a liquid phase in a lower zone comprising gaseous ethylene and a gas phase in an upper zone, one or more recirculation loops of a liquid fraction to one or more heat exchangers allowing the cooling of the liquid fraction before its reintroduction into the reaction chamber. The flow rate of the recirculation loop(s) makes it possible to obtain good homogenization of the concentrations and to control the temperature in the liquid phase within the reaction chamber.
Le dispositif réactionnel mis en œuvre par le procédé selon l’invention appartient au domaine des réacteurs gaz/liquide tels que des colonnes à bulles. En particulier, le dispositif réactionnel selon l’invention comprend les éléments suivants :The reaction device implemented by the process according to the invention belongs to the field of gas/liquid reactors such as bubble columns. In particular, the reaction device according to the invention comprises the following elements:
- une enceinte réactionnelle i), de forme allongée le long de l’axe vertical contenant une phase liquide située dans une zone inférieure comprenant, et de préférence constituée, des produits de la réaction, de l’éthylène dissous et gazeux, d’un système catalytique et d’un éventuel solvant, et une phase gazeuse située dans une zone supérieure au-dessus de la zone inférieure comprenant de l’éthylène gazeux, ainsi que les gaz incondensables (éthane notamment),- a reaction chamber i), of elongated shape along the vertical axis containing a liquid phase located in a lower zone comprising, and preferably consisting of, reaction products, dissolved and gaseous ethylene, a catalytic system and a possible solvent, and a gaseous phase located in an upper zone above the lower zone comprising gaseous ethylene, as well as incondensable gases (ethane in particular),
- un moyen d’introduction de l’éthylène gazeux ii), dans ladite enceinte réactionnelle et éventuellement mettant en œuvre un moyen de distribution de l’éthylène gazeux au sein de ladite phase liquide de l’enceinte réactionnelle,- a means for introducing ethylene gas ii), into said reaction chamber and optionally implementing a means for distributing ethylene gas within said liquid phase of the reaction chamber,
- un moyen d’introduction du système catalytique iii) dans le dispositif réactionnel,- a means of introducing the catalytic system iii) into the reaction device,
- un moyen de soutirage iv) dans la partie inférieure, de préférence au fond, de l’enceinte réactionnelle pour le soutirage d’une fraction comprenant un partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeux,- a withdrawal means iv) in the lower part, preferably at the bottom, of the reaction chamber for withdrawing a fraction comprising part of the liquid phase and ethylene gas,
- un moyen de séparation v) de la fraction comprenant un partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeux de manière à obtenir une fraction liquide et une fraction gazeuse comprenant de l’éthylène,- a means for separating v) the fraction comprising part of the liquid phase and ethylene gas so as to obtain a liquid fraction and a gaseous fraction comprising ethylene,
- une boucle de recirculation vi) de la fraction liquide vers un échangeur thermique permettant le refroidissement dudit liquide, et un moyen d’introduction dudit liquide refroidi, ladite introduction étant réalisée dans la phase liquide dans la partie supérieure de la zone inférieure de l’enceinte réactionnelle.- a recirculation loop vi) of the liquid fraction towards a heat exchanger allowing the cooling of said liquid, and a means of introducing said cooled liquid, said introduction being carried out in the liquid phase in the upper part of the lower zone of the reaction chamber.
i) une enceinte réactionnellei) a reaction chamber
Selon l’invention, toute enceinte réactionnelle connue de l’Homme du métier et apte à mettre en œuvre le procédé selon l’invention est envisageable.According to the invention, any reaction chamber known to those skilled in the art and able to implement the method according to the invention can be envisaged.
Dans un mode de réalisation préféré, l’enceinte réactionnelle présente un rapport Hauteur sur Diamètre, noté H/D, supérieur à 1,5, de préférence comprise entre 1,5 et 50, de préférence entre 2 et 40, de préférence entre 2,5 et 10 et de manière très préférée entre 3 et 5.In a preferred embodiment, the reaction enclosure has a Height to Diameter ratio, denoted H/D, greater than 1.5, preferably between 1.5 and 50, preferably between 2 and 40, preferably between 2 5 and 10 and very preferably between 3 and 5.
En effet un rapport H/D supérieur à 1,5 permet d’augmenter la hauteur de l’enceinte réactionnelle et donc la hauteur de la phase liquide sans modifier le volume du réacteur ni de la phase liquide mis en œuvre dans une réaction d’oligomérisation, ce qui a pour effet d’améliorer la dissolution de l’éthylène gazeux et donc de limiter le phénomène de perçage pour un volume de phase liquide donné.Indeed, an H/D ratio greater than 1.5 makes it possible to increase the height of the reaction chamber and therefore the height of the liquid phase without modifying the volume of the reactor or of the liquid phase used in a reaction of oligomerization, which has the effect of improving the dissolution of gaseous ethylene and therefore of limiting the phenomenon of piercing for a given volume of liquid phase.
De préférence, l’enceinte réactionnelle comprend un moyen de purge des gaz incondensables au niveau de la phase gazeuse.Preferably, the reaction chamber comprises a means for purging the incondensable gases at the level of the gas phase.
De préférence, l’enceinte réactionnelle comprend également un capteur de pression, permettant de contrôler la pression au sein de l’enceinte réactionnelle, et de préférence de maintenir constante la pression. De préférence, en cas de diminution de la pression, ladite pression est maintenue constante par l’introduction d’éthylène gazeux dans l’enceinte réactionnelle.Preferably, the reaction enclosure also comprises a pressure sensor, making it possible to control the pressure within the reaction enclosure, and preferably to maintain the pressure constant. Preferably, in the event of a decrease in pressure, said pressure is kept constant by the introduction of gaseous ethylene into the reaction chamber.
Selon l’invention, en cas de phénomène de perçage de l’éthylène dans la phase gazeuse, ladite pression est maintenue constante par la mise en œuvre du moyen de soutirage iv) .According to the invention, in the event of the phenomenon of ethylene piercing in the gas phase, said pressure is kept constant by the implementation of the withdrawal means iv).
Ainsi le moyen de soutirage d’une fraction comprenant un mélange de liquide et d’éthylène gazeux combiné à un moyen de séparation gaz/liquide permet avantageusement en cas de perçage de l’éthylène de maintenir à une valeur donnée la saturation en éthylène dissous dans la phase liquide de la zone inférieure.Thus, the means for withdrawing a fraction comprising a mixture of liquid and gaseous ethylene combined with a gas/liquid separation means advantageously makes it possible, in the event of the ethylene being pierced, to maintain the saturation of ethylene dissolved in it at a given value. the liquid phase of the lower zone.
De préférence, l’enceinte réactionnelle comprend également un capteur de niveau liquide, ledit niveau est maintenu constant en modulant le débit de l’effluent soutiré à l’étape c). De préférence, le capteur de niveau est situé à l’interface entre la phase liquide et le ciel gazeux.Preferably, the reaction enclosure also comprises a liquid level sensor, said level is kept constant by modulating the flow rate of the effluent withdrawn in step c). Preferably, the level sensor is located at the interface between the liquid phase and the gaseous headspace.
Dans un mode de réalisation particulier, l’enceinte réactionnelle comprend également un moyen de soutirage d’une fraction liquide correspondant à l’effluent et ladite fraction pouvant être envoyée vers une section aval de préférence de séparation.In a particular embodiment, the reaction chamber also comprises means for withdrawing a liquid fraction corresponding to the effluent and said fraction being able to be sent to a preferably downstream section for separation.
ii) un moyen d’introduction de l’éthylèneii) a means of introduction of ethylene
Selon l’invention, l’enceinte réactionnelle i) comprend un moyen d’introduction de l’éthylène gazeux, de préférence situé dans la partie inférieure de ladite enceinte, et plus préférenciellement dans la partie inférieure latérale.According to the invention, the reaction enclosure i) comprises a means for introducing ethylene gas, preferably located in the lower part of said enclosure, and more preferably in the lower side part.
De préférence le moyen d’introduction ii) de l’éthylène est choisi parmi une conduite, un réseau de conduites, un distributeur multitubulaire, une plaque perforée ou tout autre moyen connu de l’Homme du métier.Preferably, the means for introducing ii) the ethylene is chosen from a pipe, a network of pipes, a multitubular distributor, a perforated plate or any other means known to those skilled in the art.
Dans un mode de réalisation particulier, le moyen d’introduction de l’éthylène est situé dans la boucle de recirculation iv).In a particular embodiment, the means for introducing ethylene is located in the recirculation loop iv).
De préférence, un distributeur gazeux, qui est un dispositif permettant de disperser la phase gaz de manière uniforme sur toute la section liquide, est positionné à l’extrémité du moyen d’introduction ii) au sein de l’enceinte réactionnelle i). Ledit dispositif comprend un réseau de conduites perforées, dont le diamètre des orifices est compris entre 1,0 et 12,0 mm, de préférence entre 3,0 et 10,0 mm, pour former des bulles d’éthylène dans le liquide de dimension millimétrique.Preferably, a gas distributor, which is a device allowing the gas phase to be dispersed uniformly over the entire liquid section, is positioned at the end of the introduction means ii) within the reaction chamber i). Said device comprises a network of perforated pipes, the diameter of the orifices of which is between 1.0 and 12.0 mm, preferably between 3.0 and 10.0 mm, to form ethylene bubbles in the liquid of dimension millimeter.
iii) un moyen d’introduction du système catalytiqueiii) a means of introduction of the catalytic system
Selon l’invention, le dispositif réactionnel comprend un moyen d’introduction iii) du système catalytique.According to the invention, the reaction device comprises a means for introducing iii) the catalytic system.
Avantageusement, le moyen l’introduction du système catalytique peut être tout moyen tel qu’une conduite apte à introduire une fraction liquide pouvant contenir le système catalytique dans l’enceinte réactionnelle i).Advantageously, the means for introducing the catalytic system can be any means such as a pipe capable of introducing a liquid fraction which may contain the catalytic system into the reaction chamber i).
De préférence, le moyen d’introduction iii) est situé sur la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle, et de préférence en fond de ladite enceinte.Preferably, the introduction means iii) is located on the lower part of the reaction enclosure, and preferably at the bottom of said enclosure.
Selon une variante de réalisation, l’introduction du système catalytique est réalisée dans la boucle de recirculation.According to a variant embodiment, the introduction of the catalytic system is carried out in the recirculation loop.
Le moyen d’introduction iii) du système catalytique est choisi parmi tout moyen connu de l’Homme du métier et de préférence est une conduite.The means of introduction iii) of the catalytic system is chosen from any means known to those skilled in the art and preferably is a pipe.
Dans le mode de réalisation où le système catalytique est mis en œuvre en présence d’un solvant ou d’un mélange de solvants, ledit solvant est introduit par un moyen d’introduction situé dans la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle, de préférence en fond de l’enceinte réactionnelle ou encore dans la boucle de recirculation.In the embodiment where the catalytic system is implemented in the presence of a solvent or a mixture of solvents, said solvent is introduced by means of introduction located in the lower part of the reaction enclosure, preferably at the bottom of the reaction chamber or in the recirculation loop.
iv) un moyen de soutirage d’une fraction comprenant une partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeuxiv) means for withdrawing a fraction comprising part of the liquid phase and gaseous ethylene
Selon l’invention, l’enceinte réactionnelle i) comprend un ou plusieurs moyens de soutirage iv) d’une fraction comprenant une partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeux.According to the invention, the reaction chamber i) comprises one or more means for withdrawing iv) a fraction comprising part of the liquid phase and gaseous ethylene.
De préférence le ou les moyens de soutirage sont sur la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle, de préférence au fond, de manière à réaliser le soutirage d’une fraction comprenant un mélange gaz-liquide.Preferably the withdrawal means or means are on the lower part of the reaction enclosure, preferably at the bottom, so as to carry out the withdrawal of a fraction comprising a gas-liquid mixture.
Les moyens de soutirage selon la présente invention sont choisis parmi tous moyens connus de l’homme du métier apte à réaliser le soutirage d’une fraction liquide et/ou gazeuse, sans être limitatif, lesdits moyens peuvent être une conduite seule ou en combinaison avec une pompe.The withdrawal means according to the present invention are chosen from any means known to those skilled in the art capable of carrying out the withdrawal of a liquid and/or gaseous fraction, without being limiting, said means may be a pipe alone or in combination with a pump.
v) un moyen de séparation gaz/liquidev) a gas/liquid separation means
Selon l’invention, le dispositif réactionnel comprend un moyen de séparation gaz/liquide v) d’une fraction comprenant une partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeux, en une fraction liquide et une fraction gazeuse comprenant de l’éthylène.According to the invention, the reaction device comprises a means for gas/liquid separation v) of a fraction comprising part of the liquid phase and gaseous ethylene, into a liquid fraction and a gaseous fraction comprising ethylene.
De préférence, si le dispositif comprend plusieurs moyens de soutirage iv), alors ledit dispositif comprend plusieurs moyens de séparation gaz/liquide v). Dans un mode réalisation particulier, le nombre de moyens de séparation v) est égal au nombre de moyens de soutirage iv).Preferably, if the device comprises several withdrawal means iv), then said device comprises several gas/liquid separation means v). In a particular embodiment, the number of separation means v) is equal to the number of withdrawal means iv).
Ledit moyen de séparation gaz/liquide peut être tout dispositif connu de l’homme du métier apte à séparer un mélange liquide, gaz. Ainsi sans être limitatif ledit moyen peut être par exemple un ballon de séparation gaz/liquide, un décanteur, un séparateur flash.Said gas/liquid separation means can be any device known to those skilled in the art capable of separating a liquid/gas mixture. Thus, without being limiting, said means may for example be a gas/liquid separation drum, a decanter, a flash separator.
Ladite fraction gazeuse comprenant de l’éthylène peut avantageusement être introduite dans l’enceinte réactionnelle par l’intermédiaire du moyen d’introduction de l’éthylène gazeux ii). De préférence, ladite fraction gazeuse est préalablement compressée par l’intermédiaire d’un compresseur ou de tout autre dispositif connu de l’Homme du métier.Said gaseous fraction comprising ethylene can advantageously be introduced into the reaction chamber via the means for introducing ethylene gas ii). Preferably, said gaseous fraction is compressed beforehand by means of a compressor or any other device known to those skilled in the art.
vi) une boucle de recirculationvi) a recirculation loop
Selon l’invention, l’homogénéité de la phase liquide, ainsi que la régulation de la température au sein de l’enceinte réactionnelle sont réalisées par l’utilisation d’une boucle de recirculation comprenant l’envoi de la fraction liquide séparée par le moyen de séparation gaz- liquide v) vers un ou plusieurs échangeur(s) thermique(s) permettant le refroidissement dudit liquide, et un moyen d’introduction dudit liquide refroidi dans la phase liquide dans la partie supérieure de l’enceinte réactionnelle.According to the invention, the homogeneity of the liquid phase, as well as the regulation of the temperature within the reaction enclosure are achieved by the use of a recirculation loop comprising the sending of the liquid fraction separated by the gas-liquid separation means v) to one or more heat exchanger(s) allowing said liquid to be cooled, and a means for introducing said cooled liquid into the liquid phase in the upper part of the reaction chamber.
La ou les boucles de recirculation peuvent avantageusement être mise en œuvre par tout moyen nécessaire et connu de l’Homme du métier, tel que, une pompe , un moyen apte à réguler le débit de la fraction liquide soutirée, ou encore une conduite de purge d’au moins une partie de la fraction liquide.The recirculation loop(s) can advantageously be implemented by any means necessary and known to those skilled in the art, such as a pump, a means capable of regulating the flow rate of the liquid fraction withdrawn, or even a purge line of at least a part of the liquid fraction.
Le ou les échangeur(s) thermique(s) apte(s) à refroidir la fraction liquide est (sont) choisi(s) parmi tout moyen connu de l’Homme du métier.The heat exchanger(s) capable of cooling the liquid fraction is (are) chosen from any means known to those skilled in the art.
La ou les boucles de recirculation permettent une bonne homogénéisation des concentrations et de contrôler la température dans la phase liquide au sein de l’enceinte réactionnelle.The recirculation loop(s) allow good homogenization of the concentrations and control of the temperature in the liquid phase within the reaction chamber.
vii) une boucle optionnelle de recycle du ciel gazeuxvii) an optional overhead gas recycle loop
Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif comprend une boucle de recycle de la phase gazeuse dans la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle pouvant contenir la phase liquide. Ladite boucle comprenant un moyen de soutirage d’une fraction gazeuse au niveau de la phase gazeuse de l’enceinte réactionnelle et un moyen d’introduction de ladite fraction gazeuse soutirée dans la phase liquide dans la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle.In a preferred embodiment, the device comprises a loop for recycling the gaseous phase in the lower part of the reaction enclosure which can contain the liquid phase. Said loop comprising means for drawing off a gaseous fraction at the level of the gaseous phase of the reaction enclosure and means for introducing said gaseous fraction withdrawn into the liquid phase in the lower part of the reaction enclosure.
Avantageusement, la boucle de recycle permet également de compenser le phénomène de perçage et d’éviter l’augmentant de la pression dans l’enceinte réactionnelle, tout en maintenant la saturation en éthylène dissous dans la phase liquide à une valeur souhaitée.Advantageously, the recycle loop also makes it possible to compensate for the phenomenon of piercing and to avoid increasing the pressure in the reaction chamber, while maintaining the saturation of ethylene dissolved in the liquid phase at a desired value.
Avantageusement, la boucle de recycle permet également d’améliorer la productivité volumique du dispositif et donc de diminuer les coûts. Dans un mode de réalisation préféré, la boucle de recycle comprend en outre un compresseur.Advantageously, the recycling loop also makes it possible to improve the volumetric productivity of the device and therefore to reduce costs. In a preferred embodiment, the recycle loop further includes a compressor.
Dans un mode de réalisation, l’introduction de la fraction gazeuse soutirée est réalisée par le moyen d’introduction de l’éthylène gazeux ii).In one embodiment, the introduction of the withdrawn gaseous fraction is carried out by the means for introducing ethylene gas ii).
Dans un autre mode de réalisation, l’introduction de la fraction gazeuse soutirée est réalisée par un distributeur gazeux qui est un dispositif permettant de disperser la phase gaz de manière uniforme sur toute la section liquide, est positionné à l’extrémité du moyen d’introduction au sein de l’enceinte réactionnelle i). Ledit dispositif comprend un réseau de conduites perforées, dont le diamètre des orifices est compris entre 1,0 et 12,0 mm, de préférence entre 3,0 et 10,0 mm, pour former des bulles d’éthylène dans le liquide de dimension millimétrique.In another embodiment, the introduction of the gaseous fraction drawn off is carried out by a gaseous distributor which is a device making it possible to disperse the gas phase in a uniform manner over the entire liquid section, is positioned at the end of the means of introduction into the reaction chamber i). Said device comprises a network of perforated pipes, the diameter of the orifices of which is between 1.0 and 12.0 mm, preferably between 3.0 and 10.0 mm, to form ethylene bubbles in the liquid of dimension millimeter.
De préférence le moyen d’introduction de la fraction gazeuse soutirée est choisi parmi une conduite, un réseau de conduites, un distributeur multitubulaire, une plaque perforée ou tout autre moyen connu de l’Homme du métier.Preferably, the means for introducing the withdrawn gaseous fraction is chosen from a pipe, a network of pipes, a multitubular distributor, a perforated plate or any other means known to those skilled in the art.
DESCRIPTION DES FIGURESDESCRIPTION OF FIGURES
Les figures 2, 3 et 4 illustrent schématiquement des modes de réalisation particuliers de l’objet de la présente invention sans en limiter la portée.Figures 2, 3 and 4 schematically illustrate particular embodiments of the object of the present invention without limiting its scope.
EXEMPLESEXAMPLES
Les exemples ci-dessous illustrent l’invention sans en limiter la portée.The examples below illustrate the invention without limiting its scope.
Exemple 1 : comparatif correspondant à la
Le procédé d’oligomérisation de l’éthylène est mis en œuvre dans un réacteur de type colonne à bulles. Le réacteur est opéré à une pression de 7,0 MPa et à une température de 130°C. Le volume réactionnel se compose, conformément à la figure en 1, en deux zones A et B, en une colonne de 3,34 m de diamètre et de 9,0 m de hauteur, contenant 5,0 m de hauteur liquide, et d’une boucle de recirculation ayant un volume total de 9 m3.The ethylene oligomerization process is carried out in a bubble column type reactor. The reactor is operated at a pressure of 7.0 MPa and at a temperature of 130°C. The reaction volume is composed, in accordance with the figure in 1, in two zones A and B, in a column 3.34 m in diameter and 9.0 m in height, containing 5.0 m in liquid height, and d a recirculation loop having a total volume of 9 m 3 .
La colonne est équipée d’un dispositif d’injection d’éthylène gazeux, situé à 0,7 m du fond de la colonne.The column is equipped with an ethylene gas injection device, located 0.7 m from the bottom of the column.
Le système catalytique introduit dans l’enceinte réactionnelle est un système catalytique à base de chrome à une teneur de 3,9 ppm en chrome, tel que décrit dans le brevet FR3019064, en présence de cyclohexane comme solvant.The catalytic system introduced into the reaction chamber is a chromium-based catalytic system with a chromium content of 3.9 ppm, as described in patent FR3019064, in the presence of cyclohexane as solvent.
La productivité volumique de ce réacteur est de 0,156 tonnes d’héxène-1 produit par heure et par m3de volume réactionnel.The volume productivity of this reactor is 0.156 tonnes of hexene-1 produced per hour and per m 3 of reaction volume.
Les performances de ce réacteur permettent d’avoir une saturation en éthylène dissous de 71,3 %.The performance of this reactor makes it possible to have a dissolved ethylene saturation of 71.3%.
La production en héxène-1 est de 6,25 tonnes/heure, la sélectivité en héxène-1 est de 80,1 % poids, pour une conversion de 78,0 % de l’éthylène, et le temps de séjour dans le réacteur est de 91,6 minutes, pour un taux massique de solvant de 1,0. Ledit taux de solvant est calculé comme le ratio massique du débit de solvant injecté sur le débit d’éthylène gazeux injecté.The production of hexene-1 is 6.25 tonnes/hour, the selectivity for hexene-1 is 80.1% by weight, for a conversion of 78.0% of ethylene, and the residence time in the reactor is 91.6 minutes, for a mass ratio of solvent of 1.0. Said solvent content is calculated as the mass ratio of the flow of solvent injected to the flow of ethylene gas injected.
Exemple 2 : selon l’invention correspondant à la
Le procédé d’oligomérisation selon l’invention est mis en œuvre dans un dispositif de dimensions identiques à celui mis en œuvre dans l’exemple 1, comprenant en plus et conformément à l’invention un moyen de séparation gaz-liquide de la fraction comprenant une partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeux tel que décrit à la
Le procédé d’oligomérisation de l’éthylène est mis en œuvre dans un réacteur de type colonne à bulles. Le réacteur est opéré à une pression de 7,0 MPa et à une température de 130°C.The ethylene oligomerization process is implemented in a bubble column type reactor. The reactor is operated at a pressure of 7.0 MPa and at a temperature of 130°C.
Le système catalytique introduit dans l’enceinte réactionnelle est un système catalytique à base de chrome à une teneur de 5,8 ppm en chrome, tel que décrit dans le brevet FR3019064, en présence de cyclohexane comme solvant.The catalytic system introduced into the reaction enclosure is a chromium-based catalytic system with a 5.8 ppm chromium content, as described in patent FR3019064, in the presence of cyclohexane as solvent.
La productivité volumique de ce réacteur est de 0,178 tonnes d’héxène-1 produit par heure et par m3de volume réactionnel.The productivity by volume of this reactor is 0.178 tonnes of hexene-1 produced per hour and per m 3 of reaction volume.
Les performances du procédé d’oligomérisation selon l’invention permettent d’avoir une saturation en éthylène dissous de 74,8 %.The performance of the oligomerization process according to the invention makes it possible to have a dissolved ethylene saturation of 74.8%.
La production en héxène-1 est de 9,38 tonnes/heure, la sélectivité en héxène-1 est de 81,0 % poids, pour une conversion de 76,9 % de l’éthylène, et le temps de séjour dans le réacteur est de 60,9 minutes , pour un taux massique de solvant de 1,0. Ledit taux de solvant est calculé comme le ratio massique du débit de solvant injecté sur le débit d’éthylène gazeux injecté.The production of hexene-1 is 9.38 tonnes/hour, the selectivity for hexene-1 is 81.0% by weight, for a conversion of 76.9% of ethylene, and the residence time in the reactor is 60.9 minutes, for a solvent mass ratio of 1.0. Said solvent content is calculated as the mass ratio of the flow of solvent injected to the flow of ethylene gas injected.
Ainsi le procédé selon l’invention dans lequel le soutirage d’une fraction comprenant une partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeux combiné à un moyen de séparation gaz-liquide permet clairement d’augmenter la saturation en d’éthylène dans la phase liquide ce qui permet d’améliorer la productivité du procédé d’oligomérisation avec un temps de séjour plus faible et une meilleure sélectivité en héxène-1.Thus the process according to the invention in which the withdrawal of a fraction comprising a part of the liquid phase and gaseous ethylene combined with a means of gas-liquid separation clearly makes it possible to increase the saturation of ethylene in the liquid phase, which makes it possible to improve the productivity of the oligomerization process with a shorter residence time and better selectivity for hexene-1.
Exemple 3 : selon l’invention correspondant à la
Le procédé d’oligomérisation selon l’invention est mis en œuvre dans un dispositif selon l’invention tel que décrit à l’exemple 2, à la différence que l’enceinte réactionnelle présente une hauteur de 13,3 m, avec une hauteur de liquide de 7,4 m et un diamètre interne de l’enceinte réactionnelle de 2,7. Ainsi dans cet exemple le rapport H/D est de 4,9. Le procédé d’oligomérisation de l’éthylène est mis en œuvre dans un réacteur de type colonne à bulles. Le réacteur est opéré à une pression de 7,0 MPa et à une température de 130°C.The oligomerization process according to the invention is implemented in a device according to the invention as described in Example 2, with the difference that the reaction enclosure has a height of 13.3 m, with a height of liquid of 7.4 m and an internal diameter of the reaction chamber of 2.7. Thus in this example the H/D ratio is 4.9. The ethylene oligomerization process is implemented in a bubble column type reactor. The reactor is operated at a pressure of 7.0 MPa and at a temperature of 130°C.
Le système catalytique introduit dans l’enceinte réactionnelle est un système catalytique à base de chrome à une teneur de 3,8 ppm en chrome, tel que décrit dans le brevet FR3019064, en présence de cyclohexane comme solvant.The catalytic system introduced into the reaction enclosure is a chromium-based catalytic system with a chromium content of 3.8 ppm, as described in patent FR3019064, in the presence of cyclohexane as solvent.
La productivité volumique de ce réacteur est de 0,156 tonnes d’héxène-1 produit par heure et par m3de volume réactionnel.The volume productivity of this reactor is 0.156 tonnes of hexene-1 produced per hour and per m 3 of reaction volume.
Les performances du procédé d’oligomérisation selon l’invention permettent d’avoir une saturation en éthylène dissous de 83,9 %.The performance of the oligomerization process according to the invention makes it possible to have a dissolved ethylene saturation of 83.9%.
La production en héxène-1 est de 6,25 tonnes/heure, la sélectivité en héxène-1 est de 83,2 % poids, pour une conversion de 74,1 % de l’éthylène, et le temps de séjour dans le réacteur est de 90,4 minutes, pour un taux massique de solvant de 1,0. Ledit taux de solvant est calculé comme le ratio massique du débit de solvant injecté sur le débit d’éthylène gazeux injecté.The production of hexene-1 is 6.25 tonnes/hour, the selectivity for hexene-1 is 83.2% by weight, for a conversion of 74.1% of ethylene, and the residence time in the reactor is 90.4 minutes, for a solvent mass content of 1.0. Said solvent content is calculated as the mass ratio of the flow of solvent injected to the flow of ethylene gas injected.
Ainsi le procédé selon l’invention dans lequel le rapport H/D est augmenté permet clairement d’augmenter la saturation en d’éthylène dans la phase liquide ce qui permet d’améliorer la sélectivité en héxène-1, tout en conservant la productivité du procédé d’oligomérisation avec le même temps de séjour.Thus the process according to the invention in which the H/D ratio is increased clearly makes it possible to increase the saturation of ethylene in the liquid phase, which makes it possible to improve the selectivity for hexene-1, while maintaining the productivity of the oligomerization process with the same residence time.
Exemple 4 : comparatif correspondant à la
Le procédé d’oligomérisation de l’éthylène est mis en œuvre dans un réacteur de type colonne à bulles. Le réacteur est opéré à une pression de 2,6 MPa et à une température de 45 °C. Le volume réactionnel se compose, conformément à la figure en 1, en deux zones A et B, en une colonne de 2,6 m de diamètre et de 7,1 m de hauteur, contenant 5,1 m de hauteur liquide, et d’une boucle de recirculation ayant un volume total de 3 m3.The ethylene oligomerization process is carried out in a bubble column type reactor. The reactor is operated at a pressure of 2.6 MPa and at a temperature of 45°C. The reaction volume is composed, in accordance with the figure in 1, in two zones A and B, in a column 2.6 m in diameter and 7.1 m in height, containing 5.1 m in liquid height, and d a recirculation loop having a total volume of 3 m 3 .
La colonne est équipée d’un dispositif d’injection d’éthylène gazeux, situé à 0,5 m du fond de la colonne.The column is equipped with an ethylene gas injection device, located 0.5 m from the bottom of the column.
Le système catalytique introduit dans l’enceinte réactionnelle comprend comme catalyseur de nickel le Ni(2-éthylhexanoate)2à une concentration de 3 ppm en poids de Nickel, de la tricyclohexylphosphine à un ratio molaire de 10 de tricyclohexylphosphine sur le catalyseur de Nickel, et 15 équivalents molaires de dichlorure d’éthylaluminium par rapport au catalyseur de Nickel en présence de n-heptane comme solvant.The catalytic system introduced into the reaction enclosure comprises, as nickel catalyst, Ni(2-ethylhexanoate) 2 at a concentration of 3 ppm by weight of nickel, tricyclohexylphosphine at a molar ratio of 10 of tricyclohexylphosphine to the nickel catalyst, and 15 molar equivalents of ethylaluminum dichloride relative to the nickel catalyst in the presence of n-heptane as solvent.
La productivité volumique de ce réacteur est de 0,136 tonnes de butène-1 produit par heure et par m3de volume réactionnel.The volume productivity of this reactor is 0.136 tonnes of butene-1 produced per hour and per m 3 of reaction volume.
Les performances de ce réacteur permettent d’avoir une saturation en éthylène dissous de 37,5 %.The performance of this reactor makes it possible to have a dissolved ethylene saturation of 37.5%.
La production en butène-1 est de 4,1 tonnes/heure, la sélectivité en butène-1 est de 86,5 % poids, pour une conversion de 92,5 % de l’éthylène, et le temps de séjour dans le réacteur est de 164 minutes.The production of butene-1 is 4.1 tons/hour, the selectivity for butene-1 is 86.5% by weight, for a conversion of 92.5% of ethylene, and the residence time in the reactor is 164 minutes.
Exemple 5 : selon l’invention correspondant à la
Le procédé d’oligomérisation selon l’invention est mis en œuvre dans un dispositif selon l’invention tel que décrit à l’exemple 2, à la différence que l’enceinte réactionnelle présente une hauteur de 16,2 m, avec une hauteur de liquide de 14,2 m et un diamètre interne de l’enceinte réactionnelle de 1,5 m. Ainsi dans cet exemple le rapport H/D est de 9,5. Le procédé d’oligomérisation de l’éthylène est mis en œuvre dans un réacteur de type colonne à bulles. Le réacteur est opéré à une pression de 2,6 MPa et à une température de 45 °C.The oligomerization process according to the invention is implemented in a device according to the invention as described in Example 2, with the difference that the reaction enclosure has a height of 16.2 m, with a height of liquid of 14.2 m and an internal diameter of the reaction chamber of 1.5 m. Thus in this example the H/D ratio is 9.5. The ethylene oligomerization process is implemented in a bubble column type reactor. The reactor is operated at a pressure of 2.6 MPa and at a temperature of 45°C.
Le système catalytique introduit dans l’enceinte réactionnelle comprend comme catalyseur de nickel le Ni(2-éthylhexanoate)2à une concentration de 2,9 ppm en poids de Nickel, de la tricyclohexylphosphine à un ratio molaire de 10 de tricyclohexylphosphine sur le catalyseur de Nickel, et 15 équivalents molaires de dichlorure d’éthylaluminium par rapport au catalyseur de Nickel en présence de n-heptane comme solvant.The catalytic system introduced into the reaction enclosure comprises, as nickel catalyst, Ni(2-ethylhexanoate) 2 at a concentration of 2.9 ppm by weight of nickel, tricyclohexylphosphine at a molar ratio of 10 of tricyclohexylphosphine on the catalyst of Nickel, and 15 molar equivalents of ethylaluminum dichloride with respect to the Nickel catalyst in the presence of n-heptane as solvent.
La productivité volumique de ce réacteur est de 0,136 tonnes de butène-1 produit par heure et par m3de volume réactionnel.The volume productivity of this reactor is 0.136 tonnes of butene-1 produced per hour and per m 3 of reaction volume.
Les performances du procédé d’oligomérisation selon l’invention permettent d’avoir une saturation en éthylène dissous de 80,8 %.The performance of the oligomerization process according to the invention makes it possible to have a dissolved ethylene saturation of 80.8%.
La production en butène-1 est de 4,1 tonnes/heure, la sélectivité en butène-1 est de 90,5 % poids, pour une conversion de 83,9 % de l’éthylène, et le temps de séjour dans le réacteur est de 151 minutes.The production of butene-1 is 4.1 tonnes/hour, the selectivity for butene-1 is 90.5% by weight, for a conversion of 83.9% of ethylene, and the residence time in the reactor is 151 minutes.
Ainsi le procédé selon l’invention dans lequel le soutirage d’une fraction comprenant une partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeux combiné à un moyen de séparation gaz-liquide en combinaison d’un rapport H/D élevé permet clairement d’augmenter la saturation en d’éthylène dans la phase liquide ce qui permet d’améliorer la sélectivité en butène-1, tout en conservant la productivité du procédé d’oligomérisation avec le même temps de séjour.Thus the process according to the invention in which the withdrawal of a fraction comprising a part of the liquid phase and gaseous ethylene combined with a means of gas-liquid separation in combination with a high H / D ratio clearly makes it possible to increase the ethylene saturation in the liquid phase, which makes it possible to improve the butene-1 selectivity, while maintaining the productivity of the oligomerization process with the same residence time.
Claims (15)
a) une étape d’introduction d’un système catalytique d’oligomérisation dans le réacteur comprenant une enceinte réactionnelle comprenant une phase liquide dans une zone inférieure et une phase gazeuse dans une zone supérieure,
b) une étape d’introduction de l’éthylène gazeux dans la zone inférieure de l’enceinte réactionnelle,
c) une étape de soutirage d’au moins une fraction comprenant une partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeux,
d) une étape de séparation de la fraction soutirée à l’étape c) en une fraction liquide et une fraction gazeuse comprenant de l’éthylène,
e) une étape de refroidissement d’au moins une partie de la fraction liquide séparée à l’étape d),
f) une étape d’introduction de la fraction refroidie à l’étape e) dans la partie supérieure de la phase liquide de l’enceinte réactionnelle.Process for the oligomerization of gaseous ethylene implemented in a gas/liquid reactor at a pressure of between 0.1 and 10.0 MPa, at a temperature of between 30 and 200° C. comprising the following steps:
a) a step of introducing a catalytic oligomerization system into the reactor comprising a reaction chamber comprising a liquid phase in a lower zone and a gaseous phase in an upper zone,
b) a step of introducing gaseous ethylene into the lower zone of the reaction enclosure,
c) a step of withdrawing at least one fraction comprising part of the liquid phase and gaseous ethylene,
d) a step of separating the fraction withdrawn in step c) into a liquid fraction and a gaseous fraction comprising ethylene,
e) a step of cooling at least part of the liquid fraction separated in step d),
f) a step of introducing the fraction cooled in step e) into the upper part of the liquid phase of the reaction enclosure.
- une enceinte réactionnelle i), de forme allongée le long de l’axe vertical contenant une phase liquide située dans une zone inférieure comprenant des produits de la réaction, de l’éthylène dissous et gazeux, d’un système catalytique et d’un éventuel solvant, et une phase gazeuse située dans une zone supérieure au-dessus de la zone inférieure et comprenant de l’éthylène gazeux,
- un moyen d’introduction de l’éthylène gazeux ii), dans adite enceinte réactionnelle et éventuellement mettant en œuvre un moyen de distribution de l’éthylène gazeux au sein de ladite phase liquide de l’enceinte réactionnelle,
- un moyen d’introduction du système catalytique iii), dans le dispositif réactionnel , un moyen de soutirage iv) dans la partie inférieure de l’enceinte réactionnelle apte à soutirer une fraction comprenant une partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeux,
- un moyen de séparation v) de la fraction comprenant une partie de la phase liquide et de l’éthylène gazeux de manière à obtenir une fraction liquide et une fraction gazeuse comprenant de l’éthylène,
- une boucle de recirculation vi) de la fraction liquide vers un échangeur thermique permettant le refroidissement dudit liquide, et un moyen d’introduction dudit liquide refroidi, ladite introduction étant réalisée dans la phase liquide dans la partie supérieure de la zone inférieure de l’enceinte réactionnelle.Reaction device for carrying out the process according to any one of Claims 1 to 11, comprising:
- a reaction chamber i), of elongated shape along the vertical axis containing a liquid phase located in a lower zone comprising reaction products, dissolved and gaseous ethylene, a catalytic system and a optional solvent, and a gaseous phase located in an upper zone above the lower zone and comprising gaseous ethylene,
- a means for introducing ethylene gas ii), into said reaction chamber and optionally implementing a means for distributing ethylene gas within said liquid phase of the reaction chamber,
- a means for introducing the catalytic system iii), into the reaction device, a withdrawal means iv) in the lower part of the reaction chamber capable of withdrawing a fraction comprising part of the liquid phase and ethylene gas ,
- a means for separating v) the fraction comprising part of the liquid phase and the gaseous ethylene so as to obtain a liquid fraction and a gaseous fraction comprising ethylene,
- a recirculation loop vi) of the liquid fraction towards a heat exchanger allowing the cooling of said liquid, and a means of introducing said cooled liquid, said introduction being carried out in the liquid phase in the upper part of the lower zone of the reaction chamber.
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