CN111378506A - 阻垢剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种阻垢剂及其制备方法。该阻垢剂包括抗氧剂、阻聚剂和分散剂，抗氧剂、阻聚剂和分散剂的重量比为(2～10)：(5～20)：(10～30)。通过优化抗氧剂、阻聚剂和分散剂的组成和配比，得到了阻垢效果良好的阻垢剂。本发明的阻垢剂可用于抑制、减缓石油加工过程中各种设备的结焦积垢，尤其适用于以重质原料油(如蜡油、渣油、油浆等)为原料的设备及管道，使装置保持长周期安全运转。并且，本发明的阻垢剂油溶性好，使用方便，对环境无污染。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，具体而言，涉及一种阻垢剂及其制备方法。
背景技术
在石油加工过程中，根据加工工艺的要求，几乎所有的油料都需要被加热到一定的温度进行反应，有的甚至需要加热到500℃以上的高温，重质油料在一定的温度下在管道和换热器内流动、滞留，其中含硫、氮、氧和金属等杂质的、相对分子量偏大的非烃化合物，便会产生缩合、聚合，并逐渐在设备及管道上的表面上产生沉积物，常称此为结垢。
随着世界范围内原油变重和质量变差，石油加工条件变得更加苛刻，炼油设备和管道结垢问题日益突出。为了石油资源的深度利用而开发的石油加工工艺，如重油催化裂化、渣油加氢处理等，均以重质油为加工原料，这就更加加剧了结垢物的形成，使一些装置的设备和管道结构现象十分严重，影响到了装置的正常操作和企业的经济效益。严重时，还会堵塞设备和管道，造成装置停工，这样不仅缩短了装置的运行周期，还给安全带来了隐患。用阻垢剂来抑制石油加工设备和管道结构的方便、有效，而又经济，因此在国内都得到了广泛应用。
现有的阻垢剂对于以重质油为原料的设备及管道阻垢效果不如轻质油，阻垢剂延缓设备结焦效果只有60％～70％，不能满足以重质油为原料的设备及管道阻垢需要。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种阻垢剂及其制备方法，以解决现有的阻垢剂不能满足以重质油为原料的设备及管道阻垢需要的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种阻垢剂，包括抗氧剂、阻聚剂和分散剂，抗氧剂、阻聚剂和分散剂的重量比为(2～10)：(5～20)：(10～30)。
进一步地，抗氧剂、阻聚剂和分散剂的重量比为(2～4)：(10～15)：(15～20)。
进一步地，抗氧剂为屏蔽酚和/或芳胺，优选抗氧剂为屏蔽酚和芳胺的混合物，更优选屏蔽酚和芳胺的重量比为(5～1)：1。
进一步地，阻聚剂为烷基水杨酸与有机胺类的反应物，优选烷基水杨酸和有机胺类的重量比为(1～4)：1。
进一步地，分散剂选自聚异丁烯丁二酰亚胺和聚异丁烯丁二酰亚胺的衍生物中的任一种或多种。
进一步地，阻垢剂还包括有机溶剂，优选有机溶剂选自粗白油、柴油或煤油中的任一种或多种，更优选有机溶剂与抗氧剂的重量比为(25～35)：(1～5)。
进一步地，阻垢剂还包括清净剂，优选清净剂与抗氧剂的重量比为(1～5)：(1～5)。
进一步地，清净剂为聚异丁烯胺和/或聚醚胺，优选清净剂为聚异丁烯胺和聚醚胺的混合物，更优选聚异丁烯胺和聚醚胺的重量比为(4～1)：1。
进一步地，阻垢剂还包括金属钝化剂，优选金属钝化剂为复合有机胺的烷基酚盐，更优选金属钝化剂与抗氧剂的重量比为(1～5)：(2～10)。
根据本发明的另一方面，提供了一种上述的阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：将包括抗氧剂、阻聚剂和分散剂的原料混合，得到阻垢剂，抗氧剂、阻聚剂和分散剂的重量比为(2～10)：(5～20)：(10～30)。
进一步地，制备方法包括以下步骤：S1，将有机溶剂搅拌并加热，优选搅拌的速度为500～1500r/min，优选加热的温度为55～65℃；S2，将包括抗氧剂、阻聚剂和分散剂的第一原料与有机溶剂混合并恒温搅拌，得到阻垢剂，优选搅拌的速度为800～1000r/min，优选搅拌的温度为60～65℃，优选搅拌的时间为60～120min。
进一步地，上述原料还包括清净剂和/或金属钝化剂，优选清净剂、金属钝化剂和抗氧剂的重量比为(2～10)：(1～5)：(2～10)。
应用本发明的技术方案，提供了一种阻垢剂，该阻垢剂包括抗氧剂、阻聚剂和分散剂，通过优化抗氧剂、阻聚剂和分散剂的组成和配比，得到了阻垢效果良好的阻垢剂。本发明的阻垢剂可用于抑制、减缓石油加工过程中各种设备的结焦积垢，尤其适用于以重质原料油(如蜡油、渣油、油浆等)为原料的设备及管道，使装置保持长周期安全运转。并且，本发明的阻垢剂油溶性好，使用方便，对环境无污染。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明所提供的一种动态评价装置的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、保温箱；2、油料罐；3、热油泵；4、测量油浆入口温度热电偶；5、积垢测试管；6、加热炉；7、测量油浆出口温度热电偶；8、冷却器；9、轻油洗罐。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
正如背景技术所描述的，现有的阻垢剂不能满足以重质油为原料的设备及管道阻垢需要。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种阻垢剂，包括抗氧剂、阻聚剂和分散剂，抗氧剂、阻聚剂和分散剂的重量比为(2～10)：(5～20)：(10～30)。
应用本发明的技术方案，通过优化抗氧剂、阻聚剂和分散剂的组成和配比，得到了阻垢效果良好的阻垢剂。本发明的阻垢剂可用于抑制、减缓石油加工过程中各种设备的结焦积垢，尤其适用于以重质原料油(如蜡油、渣油、油浆等)为原料的设备及管道，使装置保持长周期安全运转。并且，本发明的阻垢剂油溶性好，使用方便，对环境无污染。
在本发明的上述阻垢剂中，优选地，抗氧剂、阻聚剂和分散剂的重量比为(2～4)：(10～15)：(15～20)。通过优化阻垢剂中抗氧剂、阻聚剂和分散剂的组成和配比，从而进一步提高阻垢剂延缓设备结焦效果，尤其是以重质原料油(如蜡油、渣油、油浆等)为原料的设备及管道，使装置保持长周期安全运转。
在本发明的上述阻垢剂中，优选地，抗氧剂为屏蔽酚和/或芳胺中，更为优选地，抗氧剂为屏蔽酚和芳胺的混合物，进一步优选地，屏蔽酚和芳胺的重量比为(5～1)：1。选择上述两种材料按照上述比例混合得到的抗氧剂能够有效延缓重质油原料中聚合物的氧化进程，上述抗氧剂并不局限为上述优选的材料，本领域技术人员可以根据实际需求进行选取。
在本发明的上述阻垢剂中，优选地，阻聚剂为烷基水杨酸与有机胺类的反应物，更为优选地，烷基水杨酸和有机胺类的重量比为(1～4)：1。选择上述两种材料按照上述比例反应得到的阻聚剂能够有效抑制重质油原料中非烃化合物聚合作用的进行，上述阻聚剂并不局限为上述优选的材料，本领域技术人员可以根据实际需求进行选取。
在本发明的上述阻垢剂中，优选地，分散剂选自聚异丁烯丁二酰亚胺和聚异丁烯丁二酰亚胺的衍生物中的任一种或多种，其中，上述聚异丁烯丁二酰亚胺以及聚异丁烯丁二酰亚胺的衍生物的分子量均在在1000以上。选择上述材料作为分散剂能够有效提高阻垢剂中各组分的相容性，并防止重质油原料中非烃化合物的聚合，上述分散剂并不局限为上述优选的材料，本领域技术人员可以根据实际需求进行选取。
在本发明的上述阻垢剂中，优选地，阻垢剂还包括有机溶剂，更为优选地，有机溶剂选自粗白油、柴油或煤油中的任一种或多种，其中，上述粗白油的性质包括：粘度(20℃)≤20.0mm2/s，凝点≤-35℃，闪点(开口)≥80℃。进一步优选地，有机溶剂与抗氧剂的重量比为(25～35)：(1～5)。选择上述材料作为溶剂能够使阻垢剂中各组分充分溶解，上述有机溶剂并不局限为上述优选的材料，本领域技术人员可以根据实际需求进行选取。
在本发明的上述阻垢剂中，为了将设备及管道上的表面上产生沉积物分散、清除并抑制沉积物的产生，优选地，阻垢剂还包括清净剂，更为优选地，清净剂与抗氧剂的重量比为(1～5)：(1～5)。
在本发明的上述阻垢剂中，优选地，清净剂为聚异丁烯胺和/或聚醚胺，上述聚异丁烯胺与聚醚胺的分子量均在1000以上。更为优选地，清净剂为聚异丁烯胺和聚醚胺的混合物，进一步优选地，聚异丁烯胺和聚醚胺的重量比为(4～1)：1。选择上述两种材料按照上述比例混合得到的清净剂能够有效分散、清除设备及管道上的表面上产生沉积物，上述清净剂并不局限为上述优选的材料，本领域技术人员可以根据实际需求进行选取。
在本发明的上述阻垢剂中，优选地，阻垢剂还包括金属钝化剂，更为优选地，金属钝化剂为复合有机胺的烷基酚盐，进一步优选地，金属钝化剂与抗氧剂的重量比为(1～5)：(2～10)。金属钝化剂能够有效抑制金属对油品氧化的催化作用，常与抗氧剂共用，上述金属钝化剂并不局限为上述优选的材料，本领域技术人员可以根据实际需求进行选取。
根据本申请的另一个方面，提供了上述阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：将包括抗氧剂、阻聚剂和分散剂的原料混合，得到阻垢剂，抗氧剂、阻聚剂和分散剂的重量比为(2～10)：(5～20)：(20～30)。
在上述阻垢剂的制备方法中，将重量比为(2～10)：(5～20)：(10～30)的抗氧剂、阻聚剂和分散剂混合得到阻垢剂。上述制备方法制得阻垢剂可用于抑制、减缓石油加工过程中各种设备的结焦积垢，尤其适用于以重质原料油(如蜡油、渣油、油浆等)为原料的设备及管道，使装置保持长周期安全运转。并且，上述阻垢剂油溶性好，使用方便，对环境无污染。
在本发明的上述制备方法中，优选地，抗氧剂、阻聚剂和分散剂的重量比为(2～4)：(10～15)：(15～20)。通过优化阻垢剂中抗氧剂、阻聚剂和分散剂的组成和配比，从而进一步提高阻垢剂延缓设备结焦效果，尤其是以重质原料油(如蜡油、渣油、油浆等)为原料的设备及管道，使装置保持长周期安全运转。
在一种优选地实施方式中，为了使阻垢剂的各组分分散均匀，上述制备方法包括以下步骤：S1，将有机溶剂搅拌并加热，更为优选地，搅拌的速度为500～1500r/min，加热的温度为55～65℃；S2，将包括抗氧剂、阻聚剂和分散剂的第一原料与有机溶剂混合并恒温搅拌，得到阻垢剂，更为优选地，搅拌的速度为800～1000r/min，搅拌的温度为60～65℃，搅拌的时间为60～120min。
在上述优选地实施方式中，为了提高上述制备方法制得的阻垢剂延缓设备结焦效果，优选地，上述原料还包括清净剂和/或金属钝化剂，更为优选地，清净剂、金属钝化剂和抗氧剂的重量比为(2～10)：(1～5)：(2～10)。
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。
实施例1～12
本实施例提供的阻垢剂的制备步骤如下：
S1，将有机溶剂搅拌并加热，搅拌的速度为400r/min，加热的温度为50℃；
S2，将表1中的原料混合并恒温搅拌，得到阻垢剂，搅拌的速度为400r/min，搅拌的温度为50℃，搅拌的时间为55min。
实施例13
本实施例与实施例2的区别在于：
在步骤S1中，搅拌的速度为500r/min，加热的温度为55℃。
实施例14
本实施例与实施例2的区别在于：
在步骤S1中，搅拌的速度为1500r/min，加热的温度为65℃。
实施例15
本实施例与实施例2的区别在于：
在步骤S2中，搅拌的速度为500r/min，搅拌的温度为65℃，搅拌的时间为60min。
实施例16
本实施例与实施例2的区别在于：
在步骤S2中，搅拌的速度为1500r/min，搅拌的温度为55℃，搅拌的时间为60min。
对比例1
本实施例的阻垢剂与实施例1的区别在于：
本实施例的阻垢剂中有机溶剂的含量为100％。
对比例2
本实施例的阻垢剂中抗氧剂、阻聚剂和分散剂的组分如表1所示。
表1
为验证本发明阻垢剂的使用效果，进行了实验室动态评价试验。
如图1所示，阻垢剂阻垢效果的动态评价装置是根据传热学原理设计而成的，包括顺序连通的油料罐2、热油泵3、加热炉6、冷却器8以及轻油洗罐9，其中，油料罐2设置于保温箱1的内部进行保温，加热炉6的入口设置有第一热电偶4，用于测量入口处油浆的温度，加热炉6的内部设置有积垢测试管5，加热炉6的出口设置有第二热电偶7，用于测量出口处油浆的温度。
上述动态评价装置的基本思想是采用一根碳钢管(即积垢测试管5)，使油浆在管内连续流动，刚开始运行时，由于污垢尚未在测试管的内表面沉积，此时总传热热阻只是碳钢管壁传热热阻；随着装置运行，不断有污垢在测试管内表面上积聚，形成了积垢层，阻碍了热量的传递，此时传热总热阻为管壁热阻和积垢热阻之和。
实验室动态评价试验采用的油料为辽阳石化减压渣油，阻垢剂的加入量为100μg/g，反应器初始出口温度300℃，实验时间24h。阻垢率可表示为：阻垢率＝[ΔT空白-ΔT加阻垢剂]/ΔT空白×100％。
实施例1～16的阻垢剂实验室动态评价结果见表2。
表2
| / | ΔT | 阻垢率/％ |
| 对比例1 | 18 | 0 |
| 实施例1 | 4.0 | 77.8 |
| 实施例2 | 2.0 | 88.9 |
| 实施例3 | 2.3 | 88.0 |
| 实施例4 | 2.7 | 85.0 |
| 实施例5 | 2.2 | 87.8 |
| 实施例6 | 2.5 | 86.1 |
| 实施例7 | 3.5 | 80.6 |
| 实施例8 | 3.0 | 83.3 |
| 实施例9 | 3.2 | 82.2 |
| 实施例10 | 3.6 | 80.0 |
| 实施例11 | 2.0 | 88.9 |
| 实施例12 | 2.3 | 87.2 |
| 实施例13 | 2.2 | 87.8 |
| 实施例14 | 1.9 | 89.4 |
| 实施例15 | 1.9 | 89.4 |
| 实施例16 | 1.8 | 90.0 |
比较实施例1～16和对比例1可以看出，本发明的阻垢剂能够有效抑制、减缓石油加工过程中各种设备的结焦积垢，均能够具有优异的阻垢率，且阻垢剂由抗氧剂、阻聚剂、清净剂、金属钝化剂和分散剂组成时，其阻垢率能够达到80％以上，能够满足以重质油为原料的设备及管道阻垢需要。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、本发明的阻垢剂可用于抑制、减缓石油加工过程中各种设备的结焦积垢，尤其适用于以重质原料油(如蜡油、渣油、油浆等)为原料的设备及管道，使装置保持长周期安全运转；
2、本发明的阻垢剂油溶性好，使用方便，对环境无污染。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种阻垢剂，其特征在于，包括抗氧剂、阻聚剂和分散剂，所述抗氧剂、所述阻聚剂和所述分散剂的重量比为(2～10)：(5～20)：(10～30)。
2.根据权利要求1所述的阻垢剂，其特征在于，所述抗氧剂、所述阻聚剂和所述分散剂的重量比为(2～4)：(10～15)：(15～20)。
3.根据权利要求1或2所述的阻垢剂，其特征在于，所述抗氧剂为屏蔽酚和/或芳胺，优选所述抗氧剂为所述屏蔽酚和所述芳胺的混合物，更优选所述屏蔽酚和所述芳胺的重量比为(5～1)：1。
4.根据权利要求1或2所述的阻垢剂，其特征在于，所述阻聚剂为烷基水杨酸与有机胺类的反应物，优选所述烷基水杨酸和所述有机胺类的重量比为(1～4)：1。
5.根据权利要求1或2所述的阻垢剂，其特征在于，所述分散剂选自聚异丁烯丁二酰亚胺和聚异丁烯丁二酰亚胺的衍生物中的任一种或多种。
6.根据权利要求1或2中所述的阻垢剂，其特征在于，所述阻垢剂还包括有机溶剂，优选所述有机溶剂选自粗白油、柴油或煤油中的任一种或多种，更优选所述有机溶剂与所述抗氧剂的重量比为(25～35)：(1～5)。
7.根据权利要求1或2中所述的阻垢剂，其特征在于，所述阻垢剂还包括清净剂，优选所述清净剂与所述抗氧剂的重量比为(1～5)：(1～5)。
8.根据权利要求7所述的阻垢剂，其特征在于，所述清净剂为聚异丁烯胺和/或聚醚胺，优选所述清净剂为所述聚异丁烯胺和所述聚醚胺的混合物，更优选所述聚异丁烯胺和所述聚醚胺的重量比为(4～1)：1。
9.根据权利要求1或2中任一项所述的阻垢剂，其特征在于，所述阻垢剂还包括金属钝化剂，优选所述金属钝化剂为复合有机胺的烷基酚盐，更优选所述金属钝化剂与所述抗氧剂的重量比为(1～5)：(2～10)。
10.一种权利要求1至8中任一项所述的阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将包括抗氧剂、阻聚剂和分散剂的原料混合，得到所述阻垢剂，所述抗氧剂、所述阻聚剂和所述分散剂的重量比为(2～10)：(5～20)：(10～30)。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1，将有机溶剂搅拌并加热，优选所述搅拌的速度为500～1500r/min，优选所述加热的温度为55～65℃；
S2，将包括所述抗氧剂、所述阻聚剂和所述分散剂的第一原料与所述有机溶剂混合并恒温搅拌，得到所述阻垢剂，优选所述搅拌的速度为800～1000r/min，优选所述搅拌的温度为60～65℃，优选所述搅拌的时间为60～120min。
12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述原料还包括清净剂和/或金属钝化剂，优选所述清净剂、所述金属钝化剂和所述抗氧剂的重量比为(2～10)：(1～5)：(2～10)。
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