ES2349034T3 - Dispersante antiincrustante. - Google Patents

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Abstract

Un dispersante preparado a partir de una formulación que comprende: (a) el producto de reacción de una polialquilpoliamina, un alquilfenol y un aldehído; y (b) un polímero de poli(acrilato de alquilo); en el que los dos componentes están presentes en una relación en peso de a:b de 2:0,5 a 2:1,5.

Description

1. Campo de la Invención
La presente invención se refiere a un dispersante antiincrustante. La presente invención se refiere particularmente a dispersantes antiincrustantes para usar con compresores centrífugos para la compresión en un procedimiento para producir etileno.
2. Antecedentes de la Técnica
La formación de incrustaciones en los compresores es un problema bien conocido en procedimientos que los usan. La formación de incrustaciones en los compresores puede provocan daño a los compresores así como un tiempo de paralización de la planta, problemas ambos potencialmente muy costosos. La industria ha realizado un esfuerzo considerable para evitar tal formación de incrustaciones. Por ejemplo, la Patente de EE. UU. Nº 6.159.547 de McMordie et ál. divulga un método para revestir turbomaquinaria que tiene una superficie metálica para evitar la formación de incrustaciones. Las etapas del método son aplicar a la superficie una primera suspensión que contiene un medio acuoso ácido que contiene un material galvánicamente activo e iones fosfato, formándose de ese modo una primera capa galvánicamente sacrificial, curar la primera capa, aplicar a la primera capa curada una segunda suspensión acuosa no conductora que contiene iones fosfato o silicato inorgánicos, formándose de ese modo una segunda capa no conductora, curar la segunda capa, aplicar a la segunda capa curada una composición selladora líquida que contiene un polímero orgánico térmicamente estable y fluorocarbono, formándose de ese modo una capa superior, y curar la capa superior.
En algunos procedimientos, las condiciones de funcionamiento bajo las cuales se hacen trabajar los compresores pueden formar incrustaciones sobre o incluso erosionar los álabes del compresor, sin importar lo bien revestidos que puedan estar los álabes del compresor. Por ejemplo, la Patente de EE. UU. Nº 5.849.983 de Khatib divulga la adición de poliisobutileno a una corriente predominantemente gaseosa para evitar la cizalladura de las gotículas de hidrocarburo en la corriente hasta tamaños aerosólicos. Una ventaja de esta invención es que cuando el poliisobutileno se pulveriza aguas arriba de las estaciones compresoras, funciona para evitar la formación de incrustaciones sobre y la erosión de los álabes del compresor.
Aunque un polímero puede funcionar para evitar la formación de incrustaciones, según se divulga en la Patente de EE. UU. Nº 5.849.983 de Khatib, en algunos procedimientos, es la formación de polímeros lo que provoca la formación de incrustaciones en el compresor.
La Publicación de solicitud de patente de EE. UU. Nº 2002/0020106 divulga emulsionantes de aminoalquilfenol usados para elaborar emulsiones acuosas de combustible hidrocarbonado adecuadas para motores.
El craqueo con vapor de agua de hidrocarburos da cuenta virtualmente de todo el etileno producido en el mundo. Hidrocarburos usados como materiales de alimentación para etileno varían de líquidos de gas natural, incluyendo etano, propano y butano, a líquidos petrolíferos, incluyendo gasóleos y nafta. En el procedimiento para producir etileno, a medida que el etileno se produce y se purifica, pueden formarse pequeñas cantidades de polímeros. Estos polímeros se consideran generalmente contaminantes y no son deseables en el etileno obtenido como producto. Un punto de aislamiento de tales contaminantes son los compresores. Debido a los cambios de presión, los contaminantes pueden aislarse como líquidos y enviarse a recipientes de separación en los que los contaminantes se mantienen hasta que se envían para el reciclado o la eliminación. Sumario de la Invención
En un aspecto, la presente invención es un dispersante preparado a partir de una formulación que comprende: (a) el producto de reacción de una polialquilpoliamina, un alquilfenol y un aldehído; y (b) un polímero de poli(acrilato de alquilo); en el que los dos componentes están presentes en una relación en peso de 2:0,5 a 2:1,5.
En otro aspecto, la presente invención es un procedimiento para evitar la formación de incrustaciones en los álabes de un compresor usados para comprimir gases, que comprende depositar un dispersante sobre los álabes de un compresor que ha de protegerse de la formación de incrustaciones, preparándose el dispersante a partir de una formulación que comprende: (a) el producto de reacción de una polialquilpoliamina, un alquilfenol y un aldehído; y (b) un polímero de poli(acrilato de alquilo); en el que los dos componentes están presentes en una relación en peso de 2:0,5 a 2:1,5.
Sería deseable en la técnica de la compresión de gases evitar la formación de incrustaciones en los álabes del compresor. Sería particularmente deseable en la técnica de la compresión de etileno evitar la formación de incrustaciones en los álabes del compresor mientras se evitara crear una emulsión en los recipientes de separación. Descripción de las Realizaciones Preferidas
En un aspecto, la presente invención es un procedimiento para evitar la formación de incrustaciones en álabes de compresor usados para comprimir gases. Los dispersantes de la presente invención funcionan para evitar la formación de incrustaciones en compresores formando una película sobre la superficie de los álabes del compresor que evite, o al menos mitigue, la acumulación de polímeros y otros contaminantes en los gases que se comprimen.
En la práctica del procedimiento de la presente invención, los dispersantes pueden aplicarse a los álabes del compresor de cualquier modo que se sepa por los expertos en la técnica de la aplicación de tales materiales que sea útil para evitar la formación de incrustaciones. Preferiblemente, los dispersantes se pulverizan sobre los álabes del compresor en la forma de un aerosol. Más preferiblemente, los dispersantes se inyectan en la corriente gaseosa que se comprime, aguas arriba del compresor, como un aerosol que a continuación es llevado hasta los álabes del compresor por el gas que se comprime. De forma particularmente preferible, el dispersante no provoca espumación en los recipientes de separación que reciben materiales del compresor.
En otro aspecto, la presente invención es un dispersante preparado a partir de una formulación que tiene al menos dos componentes. El primer componente del dispersante, posteriormente en la presente memoria Componente A, es el producto de reacción de una polialquilpoliamina, un alquilfenol y un aldehído. Las polialquilpoliaminas útiles con la presente invención tienen una fórmula general: en la que n es un número entero de 0 a 5. Aminas ejemplares incluyen, pero no se limitan a, etilendiaminas y tetraetilenpentamina, pero cualquier compuesto que tenga la fórmula general I puede usarse para preparar el Componente A de la presente invención.
imagen1
Los alquilfenoles usados para preparar el Componente A de la presente invención tienen la fórmula general:
imagen1
en la que R es un grupo alquilo que tiene de 1 a 120 carbonos. Alquilfenoles ejem
10 plares que pueden usarse para preparar el Componente A de la presente invención incluyen, pero no se limitan a, anisol, polibutilfenol y nonilfenol, pero puede usarse cualquier alquilfenol que tenga la fórmula general anterior. Los aldehídos útiles para preparar el primer componente de la presente invención tienen la fórmula general:
imagen1
15
en la que R es H o un grupo alquilo que tiene de 1 a 6 carbonos. Preferiblemente, el aldehído es formaldehído.
El Componente A es el producto de reacción de una polialquilpoliamina, un alquilfenol y un aldehído. El Componente A es preferiblemente un producto de con20 densación de Mannich formado condensando el alquilfenol de Fórmula II con un
aldehído de Fórmula III y una polialquilpoliamina de Fórmula 1. La reacción de condensación puede efectuarse a una temperatura en el intervalo de 40°C a 200°C. La reacción puede efectuarse en masa (sin diluyente o disolvente) o en un disolvente o diluyente. Se desprende agua y puede retirarse mediante destilación azeotrópica durante el transcurso de la reacción. El aldehído está presente típicamente en una cantidad molar al menos igual a la cantidad molar total de los compuestos amínicos presentes. El Componente A puede prepararse mediante cualquier método que se sepa que es útil por los expertos normales en la técnica de la preparación de tales productos de reacción.
Preferiblemente, el condensado de Mannich es una mezcla 1:1 en peso de un primer condensado de Mannich preparado usando un alquilpolifenol de peso molecular comparativamente alto y un segundo condensado de Mannich que se prepara usando un alquilfenol de peso molecular comparativamente bajo.
Cualquier relación de alquilfenol a aldehído a polialquilpoliamina que forme un producto de reacción estable puede usarse para preparar el Componente A de la presente invención. Preferiblemente, la relación en peso de alquilfenol a aldehído es de 0,1:1 a 60:1. Preferiblemente, la relación en peso de aldehído a polialquilpoliamina es de 1:1 a 6:1.
El segundo componente del dispersante de la presente invención es un polímero de poli(acrilato de alquilo). Para los propósitos de la presente invención, el término “polímeros de acrilato” incluye polímeros que tienen unidades de acrilato, unidades de metacrilato y mezclas de las mismas, repetidas. El polímero es preferiblemente un copolímero. Estos copolímeros se preparan típicamente preparando en primer lugar un éster de ácido acrílico o ácido metacrílico y un alcohol C1-C10 y a continuación haciendo reaccionar el éster con una N-vinilpirrolidinona o vinilpiridina. Por ejemplo, VISCOPLEX® 6-917, disponible de RohMax, es un copolímero de poli(metacrilato de alquilo) que puede usarse como Componente B de la presente invención.
Aunque los copolímeros son una realización preferida, polímeros de poli(acrilato de alquilo) también son útiles como componente B. Por ejemplo, puede usarse poli(metacrilato de isodecilo) como componente B de la presente invención. Otros polímeros que tienen utilidad como Componente B de la presente invención incluyen poli(metacrilato de terc-butilo), poli(acrilato de nonilo), poli(metacrilato de ciclohexilo), poli(acrilato de butilo) y poli(metacrilato de octadecilo).
Los polímeros y copolímeros de poli(acrilato de alquilo) útiles para preparar el componente B de la presente invención están presentes en las composiciones dispersantes de la presente invención en una relación de Componente A:Componente B de aproximadamente 2:1. Esta relación se refiere a “polímero activo” o peso de polímero, no a peso de la solución. Por ejemplo, el VISCOPLEX® 6-917 usado en los ejemplos es una solución de 41 por ciento de polímero disuelto en un disolvente hidrocarbonado. Así, una relación de Componente A:Componente B de 10:10 como la indicada en el Ejemplo 1 es realmente una relación de polímero activo de 10:4,1 o 2:0,82. Los intervalos de 2:0,8 a 2:1,2 y de 2:0,9 a 2:1,1 son relaciones preferidas de Componente A:Componente B en las composiciones dispersantes de la presente invención.
Aunque la realización de dos componentes del dispersante de la presente invención es eficaz para evitar la acumulación no deseable de polímeros sobre los álabes del compresor, existe una segunda realización del dispersante de la presente invención que también tiene la propiedad deseable de no crear emulsiones con espumación resultante en los recipientes de separación. Aunque esta realización puede no actuar para romper emulsiones existentes, no provoca por sí misma emulsiones, a diferencia de muchos otros dispersantes usados para evitar la acumulación no deseable de polímeros sobre los álabes del compresor.
En esta segunda realización, la relación de Componente A a Componente B sigue a aproximadamente 2:1, pero el Componente A es por sí mismo dos componentes separados presentes en cantidades aproximadamente iguales, Componente A1 y Componente A2. El Componente A1 se caracteriza por ser una composición que es el producto de reacción de una polialquilpoliamina, un alquilfenol y un aldehído preparada usando un alquilfenol de peso molecular comparativamente alto. Por ejemplo, el Componente A1 podría prepararse con un compuesto de acuerdo con la Fórmula II en la que R es un grupo alquilo que tiene aproximadamente 106 carbonos. Un polibutilfenol en el que el polibutilfenol tiene 26 unidades de butileno repetidas podría usarse para preparar tal Componente A1. La relación en peso de fenol a formaldehído a amina de tal Componente A1 puede ser 60:1:3, mientras que la relación molar de fenol a formaldehído a amina puede ser 2:2:1
El Componente A2 se caracteriza por ser una composición que es el producto de reacción de una polialquilpoliamina, un alquilfenol y un aldehído preparada usando un alquilfenol de peso molecular comparativamente bajo. Por ejemplo, el Componente A2 podría prepararse con un compuesto de acuerdo con la Fórmula II en el que R es un grupo alquilo que tiene aproximadamente 9 carbonos. Podría usarse un nonilfenol para preparar tal Componente A2. Para este Componente A2, la relación en peso de fenol a formaldehído a amina puede ser 3,7:1:1, mientras que la relación molar de fenol a formaldehído a amina puede ser 1:2:1
Los dispersantes de la presente invención se usan preferiblemente como una solución en un hidrocarburo. Por ejemplo, los dispersantes de la presente invención pueden mezclarse con queroseno, un disolvente aromático pesado, xileno y similares, antes del uso para reducir la viscosidad y facilitar el aporte del dispersante sobre los álabes del compresor. Aunque la solución puede estar a cualquier concentración, preferiblemente la composición se prepara y se usa como una solución del 70 al 90 por ciento, más preferiblemente del 75 al 85 por ciento y, lo más preferiblemente, al 80 por ciento de dispersante en disolvente.
Preferiblemente, el dispersante de la presente invención no funciona como un emulsionante de hidrocarburos. EJEMPLOS
Los siguientes ejemplos se proporcionan para ilustrar la presente invención. Los ejemplos no están destinados a limitar el alcance de la presente invención y no deben interpretarse de ese modo. Las cantidades son en partes en peso o porcentajes en peso a no ser que se indique otra cosa. EJEMPLO 1
Un dispersante de la presente invención se prepara mezclando 5 partes de condensado A1, 10 partes de VISCOPLEX® 6-917, 5 partes de condensado A2 y 80 partes de queroseno. El condensado A1 es un condensado de Mannich de tetraetilenpentamina un polibutilfenol que tiene un peso molecular de aproximadamente 1438 y formaldehído. El condensado A2 es un condensado de Mannich de etilendiamina, nonilfenol y formaldehído.
Se prueba la capacidad del dispersante para dispersar una goma de etileno en un no disolvente. Los contaminantes de un compresor de etileno se aíslan y se secan par formar una goma. Se prepara una solución de reserva de esta goma en xileno.
10 ml de heptanos, un no disolvente para contaminantes de etileno, se añade a
5 cada uno de tres tubos de centrífuga de 12,5 ml. Se añaden a cada tubo 125 µl de la solución de reserva. 0,15 ml de la solución al 20 por ciento del dispersante en queroseno se añaden a uno de los tubos. 0,75 ml de la solución al 20 por ciento del dispersante en queroseno se añaden a otro de los tubos. Todos los tubos se agitan durante 20 segundos y se deja que se asienten inalterados durante 30 minutos. Los tubos
10 vuelven a agitarse durante 10 segundos y a continuación se observan después de 1 hora desde la primera agitación. Se observa que el tubo sin dispersante tiene un flóculo hasta la marca de 10 ml en el lado del tubo de centrífuga. Se observa que el tubo con 0,15 ml de dispersante añadidos tiene un flóculo hasta la marca de 3 ml en el tubo de centrífuga. Se
15 observa que el tubo con 0,75 ml de dispersante no tiene flóculo. EJEMPLO 2 Se usa un cambiador de calor para probar la capacidad del dispersante de la presente invención para evitar la formación de incrustaciones. Una corriente de alimentación que incluye diolefinas, es decir, butadieno y pentadienos y diciclopenta
20 dieno, se alimenta a través del cambiador a 246ºC (475°F). Una solución de dispersante del Ejemplo 1 se añade a la corriente de alimentación a 250 ppm en volumen. También se realizan análisis adicionales con concentraciones superiores e inferiores. La temperatura de la corriente de alimentación que sale del cambiador se mide al principio del experimento y a continuación después de 3 horas. La diferencia de tem
25 peratura se presenta posteriormente en la tabla.
Concentración de Dispersante
∆T °C (°F) Porcentaje de Inhibición de la Formación de Incrustaciones
Blanco
16,6 (30) -
25 ppm
10,6 (19) 37
250 ppm
6,7 (12) 60
500 ppm
2,2 (4) 87
1250 ppm
1,7 (3) 90
EJEMPLO 3 Una mezcla 1:1 de queroseno y agua se agita para formar una emulsión. Sufi
5 ciente dispersante del Ejemplo 1 para formar una mezcla de 500 ppm se mezcla con la mezcla de agua y queroseno. Se observa que la emulsión se rompe inmediatamente. EJEMPLO 4
El Ejemplo 1 se repite y se prueba de forma sustancialmente idéntica, excepto
10 que también se prueba un segundo dispersante preparado usando una solución al 41 por ciento de poli(metacrilato de isodecilo) (CAS# 37200-12-7) en aceite mineral en lugar del VISCOPLEX® 6-917. El tubo del blanco tiene flóculo hasta la marca de 5 ml y los tubos que contienen ambos dispersantes tienen menos de 1 ml de flóculo. EJEMPLO 5
15 El Ejemplo 3 se repite de forma sustancialmente idéntica, excepto que también se prueba un segundo dispersante preparado usando una solución al 41 por ciento de poli(metacrilato de isodecilo) (CAS# 37200-12-7) en aceite mineral en lugar del VISCOPLEX® 6-917. Con 500 ppm de dispersante en la mezcla de agua y queroseno, no se observa diferencia entre el comportamiento del dispersante VISCO
20 PLEX® 6-917 y el dispersante de poli(metacrilato de isodecilo). En cada caso, hay una separación rápida de la capa de queroseno. EJEMPLO 6 El Ejemplo 5 se repite de forma sustancialmente idéntica, excepto que los dispersantes están presentes a una primera concentración de 250 ppm y una segundo
concentración de 100 ppm. No se observa diferencia entre el comportamiento del dispersante VISCOPLEX® 6-917 y el dispersante de poli(metacrilato de isodecilo) dispersante. En cada caso, hay una separación rápida de las capas de agua y queroseno.

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un dispersante preparado a partir de una formulación que comprende:
    (a) el producto de reacción de una polialquilpoliamina, un alquilfenol y un aldehído; y
    (b) un polímero de poli(acrilato de alquilo); en el que los dos componentes están presentes en una relación en peso de a:b de 2:0,5 a 2:1,5.
  2. 2.
    El dispersante de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto de reacción de una polialquilpoliamina, un alquilfenol y un aldehído es un condensado de Mannich.
  3. 3.
    El dispersante de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el condensado de Mannich es una mezcla 1:1 en peso de un primer condensado de Mannich preparado usando un polibutilfenol que tiene 26 unidades de butileno repetidas y un segundo condensado de Mannich que se prepara usando nonilfenol.
  4. 4.
    El dispersante de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el dispersante no funciona como un emulsionante de hidrocarburos.
  5. 5.
    El dispersante de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto de reacción de una polialquilpoliamina, un alquilfenol y un aldehído y el polímero de poli(acrilato de alquilo) están presentes en una relación de 2:0,8 a 2:1,2.
  6. 6.
    El dispersante de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el producto de reacción de una polialquilpoliamina, un alquilfenol y un aldehído y el polímero de poli(acrilato de alquilo) están presentes en una relación de 2:0,9 a 2:1,1.
  7. 7.
    El dispersante de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un disolvente hidrocarbonado.
  8. 8.
    El dispersante de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el disolvente hidrocarbonado es queroseno.
  9. 9.
    Un procedimiento para evitar la formación de incrustaciones en los álabes de un compresor usados para comprimir gases, que comprende depositar un dispersante sobre los álabes de un compresor que ha de protegerse de la formación de incrustaciones, preparándose el dispersante a partir de una formulación que comprende: (a) el producto de reacción de una polialquilpoliamina, un alquilfenol y un alde
    hído; y (b) un polímero de poli(acrilato de alquilo); en el que los dos componentes están presentes en una relación en peso de a:b de 2:0,5 a 2:1,5.
  10. 10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el disper
    sante no provoca espumación en recipientes de separación que reciben materiales del 5 compresor.
  11. 11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el dispersante se deposita sobre los álabes de un compresor en la forma de un aerosol.
  12. 12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el aerosol
    se inyecta en la corriente gaseosa que se comprime aguas arriba de los álabes del 10 compresor.
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