Процесс селективной димеризации пропилена в 4-метил-1-пен-тен реализован на практике фирмой British Petroleum, использу­ющей катализатор типа щелочной металл на карбонатах щелоч­ных металлов. Опубликованная этой фирмой информация о техно­логии процесса [151, 170] носит в основном рекламный характер. Более подробно описаны работы советских исследователей, также создавших опытно-промышленное производство 4-метил-1-пентена [143]. Высокое давление и большое время контакта затрудняет использование техники псевдоожижения катализатора. Поэтому процесс целесообразнее вести в реакторе со стационарным слоем. Для выбора оптимальной конструкции реактора рассмотрены [148]: а) «изотермический» кожухотрубчатый аппарат с загрузкой катализатора в трубки и отводом тепла через их стенки хладаген­том, кипящем в межтрубном пространстве; б) адиабатический ре­актор; в) секционированный реактор, в котором тепло отводится между адиабатическими ступенями.

Изотермический кожухотрубчатый реактор сложен в изготов­лении и требует применения системы теплосъема при помощи ор­ганических теплоносителей. В то же время он обеспечивает сте­пень превращения пропилена за проход 20—30 %.

Адиабатический реактор прост по конструкции и надежен в эксплуатации, но работоспособен лишь при малой степени превра­щения сырья. Расчеты процесса в адиабатическом аппарате для случая димеризации пропилена показали, что в оптимальных усло­виях степень его превращения не должна превышать 6—7 %. При проведении расчетов использовалась следующая математическая модель реактора идеального вытеснения:

где с_г — концентрация гексенов в реакционной смеси, моль/м³; I-—текущая длина катализаторного слоя, м; d_p — диаметр реактора, м; w — скорость реак­ции, кг/(м³-ч); М_г— мол. масса гексенов; V_o — начальный объемный расход реакционной смеси, м³/ч; с_п — концентрация пропилена в реакционной смеси, моль/м³; М_п— мол. масса пропилена; Т — текущая температура в слое катали­затора, К; β — коэффициент (безразмерный), учитывающий теплоту побочных реакций; q — теплота реакции, кДж/кг; G — массовый расход реакционной сме­си, кг/ч; С_р— изобарная теплоемкость, кДж/(кг-К).

Хотя модели идеального вытеснения носят приближенный ха­рактер, они могут быть использованы в данном случае для опре­деления степени превращения сырья и оценки эффективности про­цесса.

Выбор оптимального режима проведения процесса проводится с учетом данных [148] по изменению селективности и эксплуата­ционных расходов при варьировании степени превращения.

Анализ показывает [148], что оптимальный режим реализуется при степени превращения пропилена ≈ 10%. Оптимальным реак­ционным устройством является двухступенчатый адиабатический реактор с промежуточным охлаждением реакционных газов. Дан­ные математического моделирования процесса и опыт его освое­ния в опытно-промышленных масштабах подтвердили этот вывод.

На установке синтеза 4-метил-1-пентена (рис. 27) пропилен из сырьевой емкости 1 насосами 2 подается в испаритель 3, где испа­ряется и перегревается до 140—150°С. С такой температурой он поступает в первый по ходу реактор 4, заполненный катализато­ром натрий на карбонате калия. Реакция проводится под давле­нием  ≈ 10,0 МПа. Степень превращения пропилена в первом ре- акторе составляет 5—6 %. За счет тепла реакции поток разогрева­ется до ≈ 170°С. Реакционные газы охлаждаются в промежуточ­ном холодильнике 5 до 140—150 °С и направляются во второй ре­актор 6, где процесс также ведется до нагрева реакционной смеси не выше 170°С. После реактора второй ступени степень превра­щения пропилена достигает 9—10%. Далее реакционная смесь дросселируется до давления 1,5—1,8 МПа и направляется на раз­деление.

Рис. 27. Принципиальная схема произвюдства 4-метил-1-пентена димермзацией пропилена на трегерном щелочнометалличе­ском катализаторе [1431: / — пропилен; //—катализатор (загрузка периодическая); /// — непрореагировавшее сырье; IV — отдувка; V—легкая фракция; VI— 4-метил-1-пентен; VII — 4-ме-тил-2-пентен; VIII—1-гексен; IX-тяжелые продукты, /—сырьевая емкость; 2—сырье­вой насос; 3—испаритель; 4, 6— реакторы; 5 —холодильник; 7— депропиленизатор; 8—колонна отгонки леркой фракции; 9 — ко­лонна выделения 4-метил-1-пентена полимеризационной чистоты; 10—колонна 4-метил-2-пенте-иов; 11 — колонна выделения 1-гексена полимеризационной чистоты.