CN1305786C - 一种用于乙烯装置裂解气压缩机的阻垢剂及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于乙烯装置裂解气压缩机的阻垢剂及其使用方法。本发明的阻垢剂由亚磷酸酯类化合物、芳香族胺类化合物与有机溶剂组成，使用时以一定浓度加入洗油或洗水中即可。本发明在阻垢效果好的前提下，克服了现有阻垢剂成本高、粘度大等缺陷。

Description

一种用于乙烯装置裂解气压缩机的阻垢剂及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种用于乙烯装置裂解气压缩机的阻垢剂及其使用方法。
背景技术：
裂解气压缩机是乙烯装置的关键核心设备，其运行状态直接关系到企业乙烯装置的运行周期和经济效益，所以裂解气压缩机的平稳运行就显得非常重要。而裂解气压缩机结垢是影响其正常运行的主要问题，裂解气压缩机内的有机垢主要是由裂解气中的不饱和烃聚合而成的，特别是丁二烯和苯乙烯的聚合。
常用的方法是加注洗油或洗水(洗油通常为粗裂解汽油，洗水为中性的工艺水)，主要有两个作用，其一是冷却作用，冷却裂解气，减缓聚合发生；其二是冲刷作用，把附着在叶轮及壳体内的聚合物冲刷掉。
但上述阻垢方法不能从根本上消除聚合反应的根源，更不能满足乙烯装置的“安、稳、长、满、优”的运行要求。为了使裂解气压缩机达到最佳操作性能，确保长周期，满负荷、连续运行，国外有人提出使用阻垢剂随同洗油或洗水注入压缩机各段的入口管线，用以阻止压缩机有机垢的形成。例如：Combiatul Petrochimin公司的专利，RO66123，1981提出的以对苯二胺类为阻垢剂；还有美国Nalco公司提出的(见专利US 5288394，1994，以及US 5160425，1992)以酰肼(RCONHNH2)为阻垢剂。上述阻垢剂，可以有效地抑制压缩机系统中生成有机垢层，比单独采用洗油或洗水的方法效果好。近几年，国内有的乙烯装置采用进口的Nalco公司的酰肼类EC3144阻垢剂，随同洗油或洗水一同注入裂解气压缩机内，阻垢效果不错。见《黑龙江石油化工》2000年第11卷和《乙烯工业》1999，11(3)43-46的报道。但上述阻垢剂仍存在一定的缺陷，首先苯二胺类和酰肼类的价格较高，通常单价为15万元左右，而且所制得的阻垢剂运动粘度较大(在20℃时为11.7)，因此增加了乙烯装置的能耗和成本。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种阻垢效果好、成本低、粘度小的复合阻垢剂及其使用方法。从而有效地延长乙烯装置裂解气压缩机的运行时间，同时对后续产品加工没有影响，使乙烯装置的生产过程获得更好的经济效益。
发明要点：
本发明为一种用于乙烯装置裂解气压缩机的阻垢剂，由有效成份A组份、B组份及有机溶剂组成，其特征是：A组份与B组份的质量比为0.1～10∶1，最好为0.8～2∶1，其中：A组份选自亚磷酸酯类化合物中的一种；B组份为草酰胺、N-亚硝酸二苯胺、吗啉、草酰胺与N-亚硝酸二苯胺的混合物或吗啉与N-亚硝酸二苯胺的混合物。
上述A组份最好为亚磷酸三苯酯(TPP)或二苯基-基亚磷酸酯(ODP)。
所说的有机溶剂为C5-C10的烃类，其用量没有严格要求，但以使阻垢剂的运动粘度在20℃时保持为1～2的范围为好。
本发明还提供了一种用于乙烯装置裂解气压缩机的阻垢剂的使用方法，上述阻垢剂以不低于1ppm的质量浓度添加入洗油或洗水中。阻垢剂在洗油或洗水中的质量浓度较好的用量为1～2000ppm；更好的用量为1～1000ppm；最好为1～500ppm。
本发明是在对乙烯装置裂解气压缩机结垢原理研究的基础上得到的，研究表明压缩机叶轮及套罩里形成的有机垢是由裂解气中的烯烃聚合反应生成，而且主要是丁二烯和苯乙烯的聚合，并且聚合反应属自由基引发反应。
丁二烯端基聚合物的生成是属于游离基的聚合反应，一旦生成就会以此为核心成指数增长，通过1、4位或1、2位聚合，形成爆米花状的端基聚合物，该反应为放热反应，其热效应为57-630英热单位/磅。由于聚合物是固体，反应发生在固体内部，热散很少，温度上升又加速了反应的进行，而这种有机垢有时会自身支化蔓延、不易终止，并且十分坚硬而且不溶于已知的溶剂。因此，单纯用大量洗油或洗水只能减轻压缩机里的聚合结垢的趋势，并不能从根本上阻止聚合物的形成和清除已有的有机垢。所起到的冲刷作用也仅是把聚合物的沉降位置转移而已。而本发明的阻垢剂，具有组份的相乘效应，具有极强的捕捉活性自由基能力，活性自由基一旦与其接触就迅速生成稳定基团，从而有效地抑制介质中双烯烃的结垢。同时上述化合物粘度小与介质的相容性极好，在后续系统碱洗塔中不需要添加减粘剂。因此对后续工艺及产品没有影响。本发明的阻垢剂还具有成本低等优势。
具体实施方式：
实施例1-10：
在不断搅拌下，以质量计，在市售2#溶剂(商品排号，主要成份为烃类)中分别加入表1中所示的A组分和B组分，使其混合均匀，即制得本发明的裂解气压缩机阻垢剂。按照GB/T265-88的方法进行测定，阻垢剂的运动粘度在20℃时为1-2，明显低于进口剂的粘度11-12，并且制得的阻垢剂成本比进口剂低35％左右。
表1：实施例1-10阻垢剂的组份及配比(表中的数据均为质量份数)
  A组份   B组份   有机溶剂
  TPP   ODP   草酰胺   N-亚硝酸二苯胺   吗啉   2#溶剂
  实施例1   35份   20份   45份
  实施例2   25份   25份   50份
  实施例3   25份   30份   45份
  实施例4   40份   20份   40份
  实施例5   30份   25份   45份
  实施例6   35份   20份   45份
  实施例7   30份   15份   10份   45份
  实施例8   30份   10份   15份   45份
  实施例9   30份   10份   10份   50份
  实施例10   25份   10份   10份   55份
实施例11：
把例1之阻垢剂按500ppm随洗油(粗裂解汽油)加入裂解气压缩机一段入口管线，其一段的吸入压力为129kPaA，排出压力为263kPaA，流量为67.75kg/h。吸入温度为40.7℃，排出温度为87.6℃，原洗油中未加阻垢剂。经3个月的运行后，压缩机叶轮上的垢层明显变薄，部分表面已经洁净。一段出口裂解气按照GB/T509-88的标准测定胶质含量为1.4mg/100ml。
实施例12：
把例2之阻垢剂按250ppm量随洗油加入裂解气压缩机一段入口管线，其一段的吸入压力为129kPaA，排出压力为263kPaA，流量为67.75kg/h。吸入温度为40.7℃，排出温度为87.6℃，原洗油中未加阻垢剂。经3个月的运行后，压缩机叶轮上的垢层明显变薄，部分表面已经洁净。一段出口裂解气按照GB/T509-88的标准测定胶质含量为1.2mg/100ml。
实施例13：
把例4之阻垢剂按150ppm量随洗油加入裂解气压缩机一段入口管线，其一段的吸入压力为129kPaA，排出压力为263kPaA，流量为67.75kg/h。吸入温度为40.7℃，排出温度为87.6℃，原洗油中未加阻垢剂。经3个月的运行后，压缩机叶轮上的垢层明显变薄，部分表面已经洁净。一段出口裂解气按照GB/T509-88的标准测定胶质含量为1.5mg/100ml。
实施例14：
把例5之阻垢剂按100ppm量随洗油加入裂解气压缩机一段入口管线，其一段的吸入压力为129kPaA，排出压力为263kPaA，流量为67.75kg/h。吸入温度为40.7℃，排出温度为87.6℃，原洗油中未加阻垢剂。经3个月的运行后，压缩机叶轮上的垢层明显变薄，部分表面已经洁净。一段出口裂解气按照GB/T509-88的标准测定胶质含量为1.2mg/100ml。
实施例15：
把例5之阻垢剂按50ppm量随洗油加入裂解气压缩机一段入口管线，其一段的吸入压力为129kPaA，排出压力为263kPaA，流量为67.75kg/h。吸入温度为40.7℃，排出温度为87.6℃，原洗油中未加阻垢剂。经3个月的运行后，压缩机叶轮上的垢层明显变薄，部分表面已经洁净。一段出口裂解气按照GB/T509-88的标准测定胶质含量为1.25mg/100ml。
实施例16：
把例6之阻垢剂按50ppm量随洗油加入裂解气压缩机一段入口管线，其一段的吸入压力为129kPaA，排出压力为263kPaA，流量为67.75kg/h。吸入温度为40.7℃，排出温度为87.6℃，原洗油中未加阻垢剂。经3个月的运行后，压缩机叶轮上的垢层明显变薄，部分表面已经洁净。一段出口裂解气按照GB/T509-88的标准测定胶质含量为1.45mg/100ml。
实施例17：
把例7之阻垢剂按50ppm量随洗水加入裂解气压缩机一段入口管线，其一段的吸入压力为129kPaA，排出压力为263kPaA，流量为67.75kg/h，吸入温度为40.7℃，排出温度为87.6℃，原洗水中未加阻垢剂。经三个月的运行后，一段压缩机低压缸内的结垢物部分被清洗掉。一段出口裂解气按照GB/T509-88的标准测定胶质含量为1.4mg/100ml。
实施例18：
把例8之阻垢剂按5ppm量随洗水加入裂解气压缩机一段入口管线，其一段的吸入压力为129kPaA，排出压力为263kPaA，流量为67.75kg/h，吸入温度为40.7℃，排出温度为87.6℃，原洗水中未加阻垢剂。经三个月的运行后，一段压缩机低压缸内的结垢物部分被清洗掉。一段出口裂解气按照GB/T509-88的标准测定胶质含量为1.2mg/100ml。
实施例19：
把例9之阻垢剂按10ppm量随洗油加入裂解气压缩机二段入口管线，其二段的吸入压力为249KPaA，排出压力为504KPaA，流量为65.8kg/h，吸入温度为38.9℃，排出温度为84.8℃，原洗油中注入进口阻垢剂。经4个月的运行后，发现转子和流道上只有极少量的聚合物，而且聚合物的性质、颜色发生了变化，质地变得疏松易除。垢样由原来的黑色变为黄褐色。二段出口裂解气按照GB/T509-88的标准测定胶质量为1.1mg/100ml。
实施例20：
把例10之阻垢剂，按2ppm量随洗水加入裂解气压缩机二段入口管线，其二段的吸入压力为249kPaA，排出压力为504kPaA，流量为65.8kg/h，原洗水中注入进口阻垢剂。经4个月的运行后，发现转子叶轮上的垢层变薄，部分表面洁净处有一层钝化膜形成。二段出口裂解气按照GB/T509-88的标准测定胶质量为1.2mg/100ml。说明该阻垢剂的综合性能良好。

Claims (7)

1.一种用于乙烯装置裂解气压缩机的阻垢剂，由有效成份A组份、B组份及有机溶剂组成，其特征是：A组份与B组份的质量比为0.1～10∶1，其中：
A组份选自亚磷酸酯类化合物中的一种；
B组分为草酰胺、N-亚硝酸二苯胺、吗啉、草酰胺与N-亚硝酸二苯胺的混合物或吗啉与N-亚硝酸二苯胺的混合物；
有机溶剂为C5-C10的烃类，有机溶剂的用量使阻垢剂的运动粘度在20℃时为1～2。
2.根据权利要求1的阻垢剂，其特征是：A组份为亚磷酸三苯酯或二苯基-辛基亚磷酸酯。
3.根据权利要求1或2的阻垢剂，其特征是：A组份与B组份的质量比为0.8～2∶1。
4.一种用于乙烯装置裂解气压缩机的阻垢剂的使用方法，将权利要求1或2或3的阻垢剂以不低于1ppm的质量浓度添加入洗油或洗水中。
5.根据权利要求4的使用方法，其特征是：阻垢剂在洗油或洗水中的质量浓度为1～2000ppm。
6.根据权利要求4或5的使用方法，其特征是：阻垢剂在洗油或洗水中的质量浓度为1～1000ppm。
7.根据权利要求6的使用方法，其特征是：阻垢剂在洗油或洗水中的质量浓度为1～500ppm。
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