CN102732286A - 一种防焦阻垢分散剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防焦阻垢分散剂及其制备方法和应用。向工作流体中加入权利要求所述防焦阻垢分散剂，加入量是工作流体中防焦阻垢分散剂有效组分的含量为10～5000μg/g。所提供的防焦阻垢分散剂将增溶、分散、终止自由基链反应和钝化金属表面的功能有机地结合在一起，性能稳定，高温不易分解，使防焦阻垢分散剂效率大大增强。此外，本发明防焦阻垢分散剂的制备具有原材料易得，生产简便易行的特点。

Description

一种防焦阻垢分散剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于石油炼制及石油化工领域，特别是涉及一种用于石油炼制及石油化工过程中高温和易结垢部位的新型防焦阻垢分散剂以及其制备方法和应用。
背景技术
随着国内外原油生产需求状况，国内所炼制和加工的原油重质化趋势不断加深，原料油变重变劣给石油炼制及石油加工带来很大困难，如延迟焦化、渣油加氢处理、加氢裂化、常减压蒸馏和裂解制烯烃等装置的某些设备（如管线、加热炉管、换热器、裂解炉等）由于提高温度极易形成结焦，这些焦垢阻塞管线，使加热炉热效率降低，换热器换热效率降低，裂解炉使用周期降低，严重影响了这些装置的生产效率，增加了装置能耗，缩短了开工周期，使装置的经济效益无法达到最大化。
目前，解决此类问题的主要方法是在易结焦、结垢的物流中添加一定量的防垢剂，以延缓和清除积垢。本发明提供的防焦阻垢分散剂集防止、延缓和清垢功能于一身，能有效解决上述问题。
近年来，大量的研究和工业应用结果表明：使用防焦阻垢分散剂能有效地阻止和延缓石油炼制和石油化工过程中焦垢的形成。如USP5139643公开了聚链烯基琥珀酰亚胺的磷类衍生物的制备及使用。USP4578178公开的聚链烯基硫代磷酸酯和USP4775459它的第二主族阳离子盐类。在USP4024051中，有机含磷酸及其盐可用作抗垢剂。CN1394939A公开了一种阻焦剂及其制备和应用。CN10899327A公开了一种高温设备阻焦剂及其制备和应用。
此外，对于抗垢相关的专利还有USP4775458和USP4828674。
发明内容
本发明目的在于提供一种可以用于石油炼制及石油加工的高温过程的防焦阻垢分散剂，是一种防焦阻垢分散剂及其制备方法和应用。
本发明的技术方案如下：
一种防焦阻垢分散剂，至少含有一种结构通式如式(1)或（2）的化合物为有效组分：
Figure BDA00001822039000021
或
Figure BDA00001822039000022
其中R1为聚链烯基，分子量为200～5000；n为2～12的整数；R2为H或烃基，R3为H或烷基，R4为H或烷基，R3、R4可为相同或不同的烷基。
所述的聚链烯基是指直链或支链的聚链烯基。
所述的聚链烯基为聚乙烯基、聚丙烯基、聚异丁烯基、聚戊烯基或聚己烯基。
所述的烷基是碳原子为2～12的烷基。
本发明的防焦阻垢分散剂的制备方法，该制备方法包括下列步骤：（1）五硫化二磷与醇于压力为0.1Mpa、温度50～200℃的反应条件下生成结构式如式（3）或（4）的硫代磷酸酯类化合物，该反应也可以在有机溶剂中进行：
Figure BDA00001822039000023
（2）聚链烯基琥珀酰亚胺、醛和结构式（3）的产物于0.1Mpa、温度60～75℃，摩尔比为1：1：1的反应条件下经曼尼希反应生成结构式如式（1）的产物
Figure BDA00001822039000024
或聚链烯基琥珀酰亚胺、醛和结构式（3）或（4）的产物于0.1Mpa、温度60～75℃，摩尔比为1：2：2的反应条件下生成结构式如（2）的产物。
Figure BDA00001822039000025
聚链烯基琥珀酰亚胺的结构式如下所示：
所述的步骤（1）的反应在有机溶剂中进行。
所述的有机溶剂是苯、甲苯、二甲苯、溶剂油、煤油；所述的醛为甲醛；所述的醇是乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇。
本发明的防焦阻垢分散剂在石油炼制及石油加工过程中有关设备和产品中的应用，其应用方法是：向工作流体中加入权利要求所述防焦阻垢分散剂，加入量是工作流体中防焦阻垢分散剂有效组分的含量为10～5000μg/g。
工作流体包括进料油、回流油或是直接应用到常减压蒸馏、催化裂化、加氢裂化、渣油加氢、延迟焦化、减粘裂化或乙烯裂解加工过程的防焦阻垢分散。
本发明的优点在于：
本发明所提供的防焦阻垢分散剂将增溶、分散、终止自由基链反应和钝化金属表面的功能有机地结合在一起，性能稳定，高温不易分解，使防焦阻垢分散剂效率大大增强。此外，本发明防焦阻垢分散剂的制备具有原材料易得，生产简便易行的特点。
具体实施方式：
下面实例是对本发明的进一步说明。
实施例1
硫代磷酸二丁酯的合成：
在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器、氮气保护系统及硫化氢吸收系统的四口烧瓶中，加入0.4mol的正丁醇和100ml的混合二甲苯，开动搅拌升温，缓慢分次加入五硫化二磷0.1mol,注意控制加热速度并保持温度在80℃，通氮气，加料完毕后保温3h，降温过滤，备用。
实施例2
防焦阻垢分散剂的制备：
将0.1mol聚异丁烯丁二酰亚胺、0.1mol甲醛和0.1mol实例1的产物加入到四口烧瓶中，在60～75℃下保温2h，生成如下结构的产物即为试剂1：
Figure BDA00001822039000032
或将0.1mol聚异丁烯丁二酰亚胺、0.2mol甲醛和0.2mol实例1的产物加入到四口烧瓶中，在60～75℃下保温2h，生成如下结构的产物即为试剂2：
Figure BDA00001822039000041
聚异丁烯基琥珀酰亚胺的结构式如下所示：
Figure BDA00001822039000042
其中R1为聚异丁烯基，分子量为200～5000；n为2～12的整数。
实施例3
将减压渣油300g装入500ml四口瓶中，分别加入试剂1500μg/g，加入试剂2500μg/g和空白共三组实验，在四口瓶上加装回流冷凝管，在油中加入A3钢试片，加热至400℃恒温16h后，将试片取出用石油醚洗涤后称重，减压渣油的静态抗垢实验结果见表1。
表1减压渣油的静态抗垢实验结果
Figure BDA00001822039000043
由表1可以看出，在静态实验情况下，试剂1和试剂2对减压渣油的抗垢率大于80%。
实施例4
将乙烯裂解急冷油样品270g和裂解气油30g装入500ml四口瓶中，分别加入试剂11000μg/g，加入试剂21000μg/g和空白共三组实验，在四口瓶上加装回流冷凝管，加热至180℃恒温16h后，测定样品的运动粘度，乙烯急冷油的静态抗垢实验结果见表2。
表2乙烯急冷油的静态抗垢实验结果
Figure BDA00001822039000044
由表2可以看出，在静态实验情况下，试剂1和试剂2对乙烯裂解急冷油的抗垢率大于20%。
实施例5
将乙烯裂解急冷油样品240g和裂解气油60g装入500ml四口瓶中，分别加入试剂11000μg/g，加入试剂21000μg/g和空白共三组实验，在四口瓶上加装回流冷凝管，在搅拌情况下，加热至180℃恒温16h后，测定样品的运动粘度，乙烯急冷油的动态抗垢实验结果见表3。
表3乙烯急冷油的动态抗垢实验结果
Figure BDA00001822039000051
由表3可以看出，在动态实验情况下，试剂1和试剂2对乙烯裂解急冷油的抗垢率大于30%。
实施例6
将催化裂化油浆样品300g装入500ml四口瓶中，分别加入试剂1200μg/g，加入试剂2200μg/g和空白共三组实验，在四口瓶上加装回流冷凝管，在搅拌情况下，加热至290℃恒温16h后，测定样品的运动粘度，催化裂化油浆的动态抗垢实验结果见表4。
表4催化裂化油浆的动态抗垢实验结果
Figure BDA00001822039000052
由表4可以看出，在动态实验情况下，试剂1和试剂2对乙烯裂解急冷油的抗垢率大于20%。

Claims (9)

1.一种防焦阻垢分散剂，其特征在于：至少含有一种结构通式如式(1)和（2）的化合物为有效组分：
Figure FDA00001822038900011
或
Figure FDA00001822038900012
其中R1为聚链烯基，分子量为200～5000；n为2～12的整数；R2为H或烃基，R3为H或烷基，R4为H或烷基，R3、R4可为相同或不同的烷基。
2.根据权利要求1所述的防焦阻垢分散剂，其特征在于：所述的聚链烯基R1是指直链或支链的聚链烯基。
3.根据权利要求1所述的防焦阻垢分散剂，其特征在于：所述的聚链烯基为聚乙烯基、聚丙烯基、聚异丁烯基、聚戊烯基或聚己烯基。
4.根据权利要求2所述的防焦阻垢分散剂，其特征在于：所述的烷基是碳原子为2～12的烷基。
5.根据权利要求1所述防焦阻垢分散剂的制备方法，其特征在于：该制备方法包括下列步骤：
（1）五硫化二磷与醇于压力为0.1Mpa、温度50～200℃的反应条件下生成结构式如式（3）或（4）的硫代磷酸酯类化合物：
其中R3为H或烷基，R4为H或烷基，R3、R4可为相同或不同的烷基。
（2）聚链烯基琥珀酰亚胺、醛和结构式（3）的产物于0.1Mpa、温度60～75℃，摩尔比为1：1：1的反应条件下经曼尼希反应生成结构式如式（1）的产物。
或聚链烯基琥珀酰亚胺、醛和结构式（3）、（4）的产物于0.1Mpa、温度60～75℃，摩尔比为1：2：2的反应条件下生成结构式如（2）的产物。
Figure FDA00001822038900022
其中R1为聚链烯基，分子量为200～5000；n为2～12的整数；R2为H或烃基，R3为H或烷基，R4为H或烷基，R3、R4可为相同或不同的烷基。聚链烯基琥珀酰亚胺的结构式如下所示：
Figure FDA00001822038900023
其中R1为聚链烯基，分子量为200～5000；n为2～12的整数。
6.根据权利要求5所述的防焦阻垢分散剂的制备方法，其特征在于：步骤1）的反应在有机溶剂中进行。
7.根据权利要求5所述的防焦阻垢分散剂的制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂是苯、甲苯、二甲苯、溶剂油或煤油；所述的醛为甲醛；所述的醇是乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇或辛醇。
8.权利要求1所述防焦阻垢分散剂应用，其特征是：向工作流体中加入防焦阻垢分散剂，加入量是工作流体中防焦阻垢分散剂有效组分的含量为10～5000μg/g。
9.权利要求8所述的应用，其特征是所述的工作流体包括进料油、回流油或是直接应用到常减压蒸馏、催化裂化、加氢裂化、渣油加氢、延迟焦化、减粘裂化或乙烯裂解加工过程的防焦阻垢分散。
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