Процессы олигомеризации олефинов на фосфорнокислотном катализаторе включают узлы подготовки сырья, собственно кон­тактирования и разделения продуктов реакции.

Срок службы фосфорнокислотных катализаторов и количество олигомера, полученного с единицы их массы, существенно зависит от  содержания  в используемом  сырье  примесей  каталитических ядов, в частности азотистых соединений, которые попадают в оле­фины из щелочных промывных вод или с установок абсорбционной очистки от сероводорода. Анализ отравленных твердых катализа­торов показал, что азот концентрируется уже в первых слоях ка­тализатора и  при  содержании  азота  в  катализаторе  6,1—0,2 %  показатели работы установок резко ухудшаются [186, 188].

Помимо аммиака и содержащихся в сырье органических осно­ваний, как каталитические яды, действуют примеси кислорода (более 2 ∙10^-3 %) и бутадиена. Последние приводят к отложениям различных углистых соединений на поверхности катализатора и к его дезактивации.

Система подготовки используемого в процессе сырья зависит от его вида и концентрации олефинов. Чаще всего при использова­нии фракции С₃—С₄ газов нефтепереработки она включает в себя узел щелочной и водной отмывки, с помощью которой удаляют меркаптаны, сероводород и азотистые соединения [186]. Однако есть сведения, что такая доочистка недостаточна [188]. Для уда­ления примесей диолефинов и кислорода сырьевой поток целесо­образно подвергать гидроочистке. Использование в качестве сырья высокоочищенного концентрированного пропилена, выделенного из газов пиролиза, значительно уменьшает сложность технологи­ческой схемы процесса олигомеризации за счет исключения из нее системы предварительной подготовки сырья и улучшает условия проведения реакции.

Как отмечалось выше, эффективность работы фосфорно-кислотных катализаторов зависит от состава содержащихся в них фос­форных кислот. Оптимальной активностью обладают смеси орто-и пирофосфорной кислот.

Известно, что в процессе эксплуатации фосфорнокислотные ка­тализаторы постоянно обезвоживаются как за счет протекания реакций гидратации олефинов с образованием простых эфиров и спиртов, так и физического уноса воды.

Для поддержания катализатора в форме, соответствующей его оптимальной активности, над ним должно быть определенное пар­циальное давление водяного пара. Понятно, что величина этого давления зависит от температуры, при которой ведется процесс. Так по данным [191] при 70°С повышение давления водяного пара от 0,13 до 2,0 МП а снижает активность катализатора примерно в 25 раз [191]. При 120°С такое же изменение давления водяного пара приводит к возрастанию активности катализатора в 5 раз, а дальнейшее увеличение давления пара резко уменьшает активность катализатора.

Такая чувствительность катализатора к изменению давления паров воды (т. е. влажности сырья) делает управление процессом довольно сложным, особенно если учесть, что во время эксплуата­ции катализатор постепенно теряет активность и это приходится компенсировать повышением температуры.

Концентрация кислоты определяет не только активность, но и срок службы катализатора. Поэтому сырье в промышленных про­цессах должно содержать такое количество воды, которое обеспе­чивает поддержание концентрации кислоты в пределах 103—110 %. При меньшей концентрации не только уменьшается активность катализатора, но и растет унос кислоты. При более высокой кон­центрации усиливается сопряженная полимеризация и увеличи­вается количество образующихся смолистых полиолефинов, кото­рые, отлагаясь на катализаторе, экранируют его поверхность, за­трудняют доступ сырья и таким образом дезактивируют катализатор.

Для поддержания активности катализатора на оптимальном уровне, требуется корректировка влажности сырья в зависимости от температуры процесса. Такую корректировку удобно проводить, используя график, предложенный специалистами фирмы UOP для процесса «общей полимеризации» [187, с. 37].

Хотя изучение кинетики реакций показало [186, 193], что удов­летворительные степени превращения олефинов достигаются уже при давлениях ≈ 2,0 МПа, промышленные установки работают под давлением до 8,0 МПа, так как при высоком давлении увели­чивается срок службы катализатора. По-видимому, высокое дав­ление способствует лучшему смыванию полимера с активной по­верхности.

Выбор температурного диапазона процессов олигомеризации также проводится, исходя из условий удлинения срока работы ка­тализатора за счет подавления реакции сопряженной полиме­ризации.

Процесс олигомеризации как на разбавленном, так и на кон­центрированном пропилене, проводится при 180—230 °С под дав­лением 1,7—8 МПа, с объемной скоростью 0,8—10 м3/(м3∙ч). Сте­пень превращения олефинов при этом составляет 80—92 %, а съем олигомеров достигает 1500—2000 кг/(м3∙ч). Поскольку реакция сопровождается выделением тепла (104—125 кДж/моль олигомера), то конструкция реакционного аппарата и скорость подачи сырья определяются необходимостью обеспечения надежного и эф­фективного теплосъема. Реакции олигомеризации осуществляют в кожухотрубчатых аппаратах, реакторах башенного типа с послой­ным расположением твердого катализатора, а также в аппаратах типа «труба в трубе».

В кожухотрубчатых реакторах катализатор находится в труб­ках диаметром 50—100 мм. Съем тепла реакции осуществляется кипящим в межтрубном пространстве теплоносителем (обычно обессоленной водой) под давлением 0,3—0,5 МПа.

Реакторы башенного типа представляют собой цилиндрические колонны, в которых катализатор находится в специальных «корзи­нах», расположенных одна над другой. Температура реакционных газов на входе в слои катализатора поддерживается одинаковой (обычно около 180°С) путем впрыска части жидкого сырья или рециркулирующего парафинового компонента между слоями ка­тализатора.  

Аппараты типа труба в трубе имеют диаметр до 150 мм, а каждый реактор («свеча») помещается в отдельную рубашку с ки­пящей водой. Десять-двенадцать свечей объединяются параллельно в одну реакционную систему, имеющую общий сырьевой поток и одну систему теплосъема.