BRPI1006423B1

BRPI1006423B1 - Método para inibir a formação de materiais incrustrantes

Info

Publication number: BRPI1006423B1
Application number: BRPI1006423-0A
Authority: BR
Inventors: King Mary; Russell Mcdaniel Cato
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2018-04-17
Also published as: KR101329863B1; MY156752A; TWI488956B; BRPI1006423A2; JP2012522104A; AR075957A1; US8118995B2; TW201038726A; EP2414490A1; CN102378807A; WO2010117509A1; BRPI1006423B8; CN102378807B; EP2414490B1; US20100243537A1; KR20120001791A; JP5600733B2

Description

(54) Título: MÉTODO PARA INIBIR A FORMAÇÃO DE MATERIAIS INCRUSTRANTES (51) Int.CI.: C10G 70/00; C10G 75/00; C07C 7/148; C10G 9/00 (30) Prioridade Unionista: 31/03/2009 US 12/415,373 (73) Titular(es): GENERAL ELECTRIC COMPANY (72) Inventor(es): MARY KING; CATO RUSSELL MCDANIEL

1/10 “MÉTODO PARA INIBIR A FORMAÇÃO DE MATERIAIS INCRUSTANTES”

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a métodos para reduzir a incrustação no processamento de hidrocarbonetos e, em particular, para reduzir a incrustação de polímero de aldol no processamento de hidrocarbonetos.

Antecedentes da Invenção [002] Compostos de olefina como etileno, propileno, butileno e amileno, podem ser formados a partir do craqueamento pirolítico de petroquímicos leves. Durante o processo de craqueamento, as reações secundárias também podem ocorrer, produzindo aldeídos. Como resultado, a corrente do produto de hidrocarboneto craqueado também pode conter quantidades significativas de aldeídos.

[003] A corrente do produto de hidrocarboneto craqueado é resfriado para remover a maior parte dos hidrocarbonetos mais pesados e é, então, comprimido. Quando a corrente de hidrocarboneto craqueado atravessa uma lavagem básica para remover compostos ácidos, como dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio, os aldeídos são submetidos à polimerização para formar polímeros de condensação conhecidos como polímeros de aldol ou óleo vermelho. Os polímeros de aldol são essencialmente insolúveis na lavagem alcalina e no meio de hidrocarboneto e podem depositar-se nas superfícies internas do equipamento de processo. Esses depósitos podem restringir o fluxo através do equipamento, o que causa um aumento da queda de pressão ao longo do recipiente de tratamento, resultando em uma perda de capacidade e um aumento dos custos operacionais. Se deixada sem tratamento, a deposição dos componentes de incrustação pode resultar no desligamento prematuro de uma operação de craqueamento.

[004] Muitos dos aditivos disponíveis para o tratamento de

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2/10 processos petroquímicos para a remoção de aldeídos não são ecológicos. Por exemplo, aditivos contendo nitrogênio podem contaminar fluxos de águas residuais, requerendo tratamento antes da descarga.

[005] Faz-se necessário um tratamento que seja efetivo e ecológico para reduzir a incrustação e minimizar a deposição de compostos de incrustação durante o estágio de lavagem básica do processamento de petroquímicos.

Descrição Resumida da Invenção [006] Em uma realização, a presente invenção se relaciona a um método para inibir a formação de materiais incrustantes incluindo a colocação de um meio de hidrocarboneto contendo compostos de aldeído em contato com um anti-incrustante enquanto trata o meio de hidrocarboneto com uma lavagem básica, em que dito anti-incrustante inclui um açúcar redutor.

[007] As diversas realizações fornecem métodos melhorados para reduzir a formação nociva de aldol e inibir a incrustação no processamento de petroquímicos. Os métodos não são tóxicos, não são perigosos e são ambientalmente seguros.

Breve Descrição da Figura [008] A Figura 1 é um gráfico mostrando a resposta de turbidez de um açúcar redutor e quantidades variáveis de um dispersante. O gráfico é uma razão molar de glicose para acetaldeído vs. % turbidez.

Descrição Detalhada da Invenção [009] As formas singulares ''um, uma e ''o incluem referentes plurais a não ser que o contexto dite claramente o contrário. Os pontos finais de todas as extensões que recitam a mesma característica são independentemente combináveis e inclusivos do ponto final recitado. Todas as referências são incorporadas aqui por referência.

[010] O modificador cerca de usado em conexão com uma

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3/10 quantidade inclui o valor citado e tem o sentido ditado pelo contexto (por exemplo, inclui as extensões de tolerância associadas com a medição da quantidade em particular).

[011] “Opcional” ou Opcionalmente quer dizer que o evento ou circunstância descrita subsequentemente pode ou não ocorrer, ou que o material identificado subsequentemente pode ou não estar presente, e que a descrição inclui momentos onde o evento ou circunstância ocorre ou onde o material está presente, e instâncias onde o evento ou circunstância não ocorre ou o material não está presente.

[012] Em uma realização, um método para inibir a formação de materiais incrustantes incluindo fazer com que o meio de hidrocarboneto contendo compostos de aldeído entre em contato com um anti-incrustante enquanto trata o meio de hidrocarboneto com uma lavagem básica, em que dito anti-incrustante inclui um açúcar redutor.

[013] O anti-incrustante inclui um açúcar redutor. É pensado que o açúcar redutor compete com aldeídos em submeter-se a reações de condensação de aldol na lavagem básica. Os produtos formados das reações de condensação têm uma multiplicidade de grupos hidroxila e são solúveis na lavagem básica, podendo ser removidos com a lavagem básica. O açúcar redutor e os compostos formados são não nocivos ao meio ambiente, ao meio de hidrocarboneto ou ao equipamento de processamento.

[014] O açúcar redutor pode ser qualquer tipo de composto tendo um grupo de açúcar que é solúvel em ou compatível com a lavagem básica. Em uma realização o açúcar redutor pode ser um sacarídeo contendo um grupo aldeído e tendo um carbono anomérico na configuração cadeia aberta ou forma livre na qual o carbono anomérico não está trancado em uma ligação acetal ou cetal. Em outra realização, o açúcar redutor pode ser um sacarídeo de aldose.

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4/10 [015] Em outra realização, o açúcar redutor pode ser um açúcar de Cetose tento um grupo cetona, que pode se isomerizar para uma aldose na forma de cadeia aberta. Os sacarídeos podem incluir monossacarídeos, dissacarídeos ou oligossacarídeos e podem ou não ter um ou mais grupos hidroxila removidos, trocados ou modificados, desde que pelo menos um carbono anomérico esteja livre na configuração de cadeia aberta. Existem muitos açúcares redutores e qualquer açúcar redutor pode ser usado. Em uma realização, o açúcar redutor inclui, mas não está limitado a, glicose, glicosamina, acetil glicosamina, frutose, lactose, galactose, manose, maltose, ribose, xilose, lixose, ramnose, celobiose, arabinose ou misturas dos mesmos. Em uma realização, o açúcar redutor pode ser uma mistura de açúcares redutores, em outra realização, o açúcar redutor pode ser uma mistura de glicose e frutose. Em uma realização, o açúcar redutor pode ser uma mistura ou melaço de açúcares redutores derivados da hidrólise de sacarídeos, como dissacarídeos ou sacarídeos mais elevados.

[016] O anti-incrustante é presente em qualquer quantidade efetiva para reduzir a incrustação de aldol. Em uma realização, um excesso pode ser adicionado. Em outra realização, o anti-incrustante é usado em uma razão molar do anti-incrustante para compostos de aldeído em uma quantidade de cerca de 0,1:1 a cerca de 10:1. Em outra realização, o anti-incrustante é adicionado em uma razão molar do anti-incrustante para compostos de aldeído em uma quantidade de cerca de 0,4:1 a cerca de 5:1. Em outra realização, uma razão molar de anti-incrustante para compostos de aldeído de pelo menos 1:1 é adicionada. Em outra realização a razão molar de anti-incrustante para compostos de aldeído é de cerca de 1:1 a cerca de 10:1. Em outra realização, o anti-incrustante é presente em uma razão molar de anti-incrustante para compostos de aldeído de cerca de 1:1 a cerca de 3:1 Em outra realização, a razão molar de anti-incrustante para compostos de aldeído é de cerca de 1:1.

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5/10 [017] Em uma realização, o anti-incrustante pode estar na forma de uma solução. Em outra realização, o anti-incrustante está em uma solução aquosa. Em uma realização, o anti-incrustante pode ser adicionado ao meio de hidrocarboneto simultaneamente com a lavagem básica Em outra realização, o anti-incrustante pode ser adicionado à lavagem básica antes de entrar em contato com o meio de hidrocarboneto.

[018] O meio de hidrocarboneto pode ser qualquer tipo de meio de hidrocarboneto. Em uma realização, o meio de hidrocarboneto pode ser uma corrente de hidrocarboneto craqueado da pirólise de hidrocarbonetos, como petroquímicos. Em uma realização, os petroquímicos podem ser craqueados piroliticamente a uma temperatura de até cerca de 926⁰ C. Em outra realização, os petroquímicos podem ser craqueados piroliticamente em uma temperatura na extensão de cerca de 843⁰C a cerca de 910⁰C. Em uma realização, a corrente de hidrocarboneto craqueado pode ser da pirólise de etano, propano, butano, nafta ou misturas dos mesmos. Em outra realização, o meio de hidrocarboneto inclui olefinas. Em outra realização, os compostos olefina incluem, mas não estão limitados a, etileno, propileno, butadieno, amileno ou misturas dos mesmos.

[019] O meio de hidrocarboneto pode conter qualquer quantidade de compostos de aldeído e qualquer quantidade de compostos de aldeído pode ser tratada. Em uma realização, a concentração de compostos de aldeído no meio de hidrocarboneto irá se estender de cerca de 0,5 ppm a cerca de 4000 ppm. Em outra realização, os compostos de aldeído estão presentes no meio de hidrocarboneto em uma quantidade de cerca de 1 ppm a cerca de 1000 ppm. Em outra realização os compostos de aldeído estão presentes no meio de hidrocarboneto em uma quantidade de cerca de 3 ppm a cerca de 500 ppm.

[020] O meio de hidrocarboneto é tratado com uma lavagem básica. A lavagem básica pode ser qualquer lavagem alcalina tendo um pH de

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6/10 mais de 7,0. Em uma realização, a lavagem básica é uma lavagem cáustica. Em outra realização, a lavagem básica inclui, mas não está limitado a, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio ou alcanolaminas.

[021] O meio de hidrocarboneto pode ser lavado com qualquer método adequado ou meio para fazer com que o meio de hidrocarboneto entre em contato com a solução básica. Em uma realização, a lavagem básica pode ser um purificador de gás alcalino. Em outra realização, o meio de hidrocarboneto pode entrar em contato com uma lavagem básica em colunas de prato ou de recheio utilizando qualquer um dos diversos elementos de recheio, ou contatores de aspersão. O modo de fluxo dentro de uma lavagem básica pode ser ou fluxo cruzado ou fluxo de contracorrente, ou ambos.

[022] Em uma realização a corrente cáustica pode ser introduzida na porção superior de um sistema de lavagem cáustica e o meio de hidrocarboneto pode ser introduzido em uma porção mais baixa. O cáustico introduzido no sistema de lavagem cáustica flui para baixo dentro do recipiente enquanto o meio de hidrocarboneto flui para cima através do sistema de lavagem cáustica, por meio do qual o meio de hidrocarboneto entra em contato íntimo com a corrente cáustica.

[023] Em outra realização, aditivos podem ser adicionados com o anti-incrustante. Em uma realização, os aditivos podem ser dispersantes, tensoativos, antiespumantes, inibidores de corrosão, sequestrantes de oxigênio, antioxidantes, desativadores de metais ou antipolimerizantes. Em uma realização, um dispersante pode ser adicionado. Em outra realização, o dispersante pode ser um sulfonato de naftaleno. Em uma realização, o dispersante pode ser adicionado em uma quantidade de cerca de 10 ppm a cerca de 10.000 ppm. Em outra realização, o dispersante pode ser adicionado em uma quantidade de cerca de 100 ppm a cerca de 1000 ppm.

[024] Para que aqueles versados na técnica possam melhor pôr

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7/10 em prática a presente revelação, os seguintes exemplos são dados como ilustração e não como limitação.

Exemplos

Exemplo 1 [025] As soluções estoque de diversos açúcares em água desionizada foram preparadas em concentrações na faixa de 0,25 M (celobiose), 0,5 M (acetilglicosamina), 10 M (glicosamina, ramnose) a 2,0 M (glicose, maltose, frutose, sacarose, xilose, arabinose, lixose, ribose). Um conjunto de oito amostras para cada açúcar foi preparado ao adicionar alíquotas da solução estoque de açúcar de tal modo que o equivalente molar de açúcar em relação ao acetaldeído em cada garrafa de amostra fosse de 0, 0,2,0,4,0,6,0,8 , 1,0, 1,5 , e 3,0, respectivamente.

[026] Uma alíquota de 16 mL alíquota de uma solução de 12,5% de hidróxido de sódio foi adicionada a cada garrafa de amostra. Uma solução estoque de açúcar, como preparada acima, foi adicionada à garrafa de amostra e 0,10 mL de uma solução estoque de acetaldeído de 50% peso/peso em água desionizada foi então adicionada (para aqueles conjuntos de amostras usando as soluções estoque de açúcar mais diluídas (ou seja, < 1 M), uma alíquota de 13 mL de solução de 15,4% NaOH foi usada ao invés da solução de 12,5% NaOH). O volume nas garrafas de amostra foi imediatamente ajustado para 20,0 mL usando água desionizada para que a concentração final de NaOH em cada garrafa foi de 10%.

[027] As amostras foram bem agitadas e então incubadas por 24 horas em um forno configurado em uma extensão de 40 °C a 50 °C. A turbidez de cada amostra foi medida em NTU usando um Turbidímetro Hach 2100N. Para comparar o impacto dos açúcares sobre a turbidez, as amostras em cada conjunto foram normalizadas contra a amostra em branco contendo 0 equivalentes molares de açúcar. Os resultados são mostrados

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8/10 na Tabela 1.

Tabela 1

Amostra	MR¹ 0,0 (%T)	MR¹ 0,2 (%T)	MR¹ 0,4 (%T)	MR¹ 0,6 (%T)	MR¹ 0,8 (%T)	MR¹ 1,0 (%T)	MR¹ 1,5 (%T)	MR¹ 3,0 (%T)
CE-1 Sacarose	100,0	101,5	104,5	104,4	106,1	103,7	109,1	114,1
1 Glicose	100,0	32,9	16,3	9,0	5,9	4,6	1,8	0,6
2 Ribose	100,0	20,7	6,5	2,2	0,9	0,4	0,2	0,1
3 Arabinose	100,0	22,5	6,2	2,6	1,1	0,6	0,3	0,1
4 Xilose	100,0	21,3	7,5	3,4	1,9	1,0	0,4	0,1
5 Lixose	100,0	24,3	7,4	3,2	1,5	0,9	0,4	0,1
6 Ramnose	100,0	14,8	7,9	6,0	5,1	3,1	1,8	0,9
7 Maltose	100,0	19,2	7,9	4,5	3,6	2,2	1,0	0,5
8 Celobiose	100,0	18,3	5,0	3,9	2,5	1,5	0,7	N/A
9 Glicosamina	100,0	19,9	3,3	1,1	0,6	0,4	0,2	0,1
10 Acetil Glicosamina	100,0	48,6	26,1	18,7	13,8	12,0	7,6	4,1
11 Frutose	100,0	29,5	12,2	4,9	2,7	1,1	0,2	0,1

¹MR = Razão molar (açúcar:aldeído) [028] A % Turbidez melhora (diminui) com a adição de redutores de açúcar mostrando que produtos insolúveis estão diminuindo. A turbidez também melhora com o aumento da razão molar de açúcar redutor para compostos aldeído. A turbidez não melhora com a adição de um açúcar nãoredutor, sacarose (CE-I).

Exemplo 2 [029] De uma solução estoque de 2,0 M de glicose, cinco conjuntos de amostras foram preparadas de tal forma que cada conjunto consistia de nove amostras contendo 0, 0,2 , 0,4 , 0,6 , 0,8 , 1,0 , 1,5 , 3,0 , e

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5,0 equivalentes molares de cada um de glicose com relação a acetaldeído. Uma alíquota de 16 mL de uma solução de 12,5% de hidróxido de sódio foi adicionada para cada garrafa de amostra. Uma solução estoque de açúcar foi adicionada para cada garrafa de amostra e uma solução estoque de 0,10 mL de 50% peso/peso de acetaldeído em água desionizada.

[030] Uma solução estoque de 10% peso/peso de dispersante de polímero sulfonado de naftaleno em água desionizada foi preparada usando DAXAD* 14C da Hampshire Chemical Corp. Todas as garrafas de amostra em um conjunto foram dosadas com 0,05 mL da solução estoque de DAXAD(R) 14C. Todas as garrafas de amostra no segundo conjunto foram dosadas com 0,10 mL da solução estoque de DAXAD(R) 14C. Todas as garrafas de amostra no terceiro conjunto foram dosadas com 0,15 mL da solução estoque de DAXAD* 14C, e todas as garrafas de amostra no quarto conjunto foram dosadas com 0,20 mL da solução estoque de DAXAD(R) 14C. Nenhuma solução estoque de DAXAD(R) 14C foi adicionada ao quinto conjunto de garrafas de amostra. O volume em cada uma das garrafas de amostra foi ajustado para 20,0 mL, usando água deionizada para que a concentração final de NaOH em cada garrafa foi de 10%.

[031] Tais amostras foram bem agitadas e então incubadas por 24 horas em um forno configurado para 40 °C. A turbidez de cada amostra foi medida em NTU usando um Turbidímetro Hach 2100N. As amostras em cada conjunto foram normalizadas contra a amostra em branco contendo 0 equivalentes molares de glicose. Os resultados são mostrados na Figura 1.

[032] O dispersante não interfere significativamente com ou melhora o açúcar redutor para remover a turbidez. O dispersante tem um efeito leve sobre a turbidez somente a níveis muito baixos de açúcar redutor.

[033] Embora as realizações típicas tenham sido descritas para propósitos ilustrativos, as descrições antecedentes não devem ser

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10/10 consideradas como uma limitação ao escopo da presente. Consequentemente, diversas modificações, adaptações e alternativas podem ser pensadas para alguém versado na técnica sem abandonar o espírito e escopo do que foi tratado aqui.

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Claims

Reivindicações

1. MÉTODO PARA INIBIR A FORMAÇÃO DE MATERIAIS INCRUSTANTES, caracterizado pelo fato de que compreende colocar um meio de hidrocarboneto contendo compostos de aldeído em contato com um antiincrustante enquanto trata o meio de hidrocarboneto com uma lavagem básica, em que dito anti-incrustante compreende um açúcar redutor.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o açúcar redutor é um sacarídeo que contém um grupo aldeído e que possui um carbono anomérico em uma configuração de cadeia aberta.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o açúcar redutor é um sacarídeo de aldose.
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o açúcar redutor é selecionado a partir do grupo que consiste em glicose, glicosamina, acetil glicosamina, frutose, galactose, lactose, manose, maltose, ribose, xilose, lixose, ramnose, celobiose, arabinose e misturas dos mesmos.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o açúcar redutor é uma mistura de glicose e frutose.
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o açúcar redutor é derivado da hidrólise de um sacarídeo.
7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um excesso molar do anti-incrustante entra em contato com o meio de hidrocarboneto.
8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o anti-incrustante é adicionado em uma razão molar do antiincrustante para compostos de aldeído em uma quantidade de cerca de 0,1:1 a cerca de 10:1, preferencialmente de cerca de 0,2:1 a cerca de 1,5:1.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado

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2/3 pelo fato de que o anti-incrustante é adicionado em uma razão molar do antiincrustante para compostos de aldeído em uma quantidade de cerca de 0,4:1 a cerca de 5:1.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o anti-incrustante está em uma solução aquosa.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o anti-incrustante é adicionado ao meio de hidrocarboneto simultaneamente com a lavagem básica.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o anti-incrustante é adicionado à lavagem básica antes de entrar em contato com o meio de hidrocarboneto.
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de hidrocarboneto é uma corrente de hidrocarboneto craqueado a partir da pirólise de hidrocarbonetos.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a corrente de hidrocarboneto craqueado é proveniente da pirólise de etano, propano, butano, nafta ou misturas dos mesmos.
15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a lavagem básica tem um pH maior do que 7,0 e compreende hidróxido de sódio, hidróxido de potássio ou alcanolaminas.
16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreende ainda a adição de um aditivo.
17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o aditivo é adicionado em uma quantidade de cerca de 10 ppm a cerca de 10000 ppm.
18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o aditivo é adicionado em uma quantidade de cerca de 100 ppm a cerca de 1000 ppm.

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19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o aditivo é um dispersante.
20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o dispersante é sulfonato de naftaleno.

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1/1 % Turbidez