ES2615751T3 - Ayuda a la circulación para bucles de temple fraccionarios primarios - Google Patents

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Abstract

Un método de reducción de un aumento en la viscosidad o mantenimiento de la viscosidad y una caída en el coeficiente de transferencia de calor de medios de temple que se hacen circular repetidamente a través de un sistema de circulación caliente, comprendiendo el método añadir una composición conservante al medio de temple, comprendiendo la composición: a) inhibidor de la polimerización a alta temperatura b) un dispersante de alquitrán, y c) un reductor de la viscosidad, en el que el inhibidor de la polimerización a alta temperatura es 1-naftol, en el que el dispersante de alquitrán es resina de fenol sustituido con alquilo formaldehído y en el que el reductor de la viscosidad es copolímero de alfa-olefina-maleato de alquilo.

Description

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DESCRIPCION
Ayuda a la circulacion para bucles de temple fraccionarios primarios Antecedentes de la invencion
La presente invencion se refiere a un metodo de reduccion de la viscosidad de medios en circulacion usados en fraccionadores primarios de plantas de etileno. En una planta de etileno, los gases craqueados calientes de los hornos necesitan ser enfriados (templados) para el procesamiento y fraccionamiento adicionales. Este proceso de enfriamiento tiene lugar en el sistema de temple, que en el caso de craqueadores de alimentacion lfquida y mixta consiste en una serie de intercambiadores en lmeas de transferencia (TLX o TLE), fraccionador primario o torre de aceite de temple, bucle de aceite de temple y equipo auxiliar (es decir, filtros, separador de fueloil opcional, etc.). Despues del enfriamiento inicial (temple) en el TLX, los productos craqueados se alimentan a la torre de destilacion (fraccionador primario o torre de aceite de temple), que separa productos ligeros a la cabeza (gasolina de pirolisis) e hidrocarburos mas pesados a las colas. Una porcion del producto residual se circula por el bucle de aceite de temple de nuevo al TLX como medio de temple. El inmenso calor recuperado por el sistema de aceite de temple se usa para producir vapor de dilucion, que a su vez se devuelve a los hornos de craqueo ayudando en la recuperacion de calor global.
Las altas temperaturas y los largos tiempos de residencia en el bucle de circulacion (aceite de temple) son propicios para que las moleculas pesadas producidas en los hornos de craqueo se aglomeren en grandes especies aromaticas polinucleares, frecuentemente denominadas alquitranes. Los alquitranes aumentan la viscosidad del medio en circulacion, aumentando asf la posibilidad de incrustacion en la torre y a su vez afectando negativamente la recuperacion de calor y el apropiado fraccionamiento.
A medida que aumenta la viscosidad del material de temple, disminuye su coeficiente de transferencia de calor. Con el tiempo, esto puede producir una recuperacion de calor gravemente reducida, menos produccion de vapor en sistemas de vapor de dilucion, y costes significativos de vapor de importacion requerido para el craqueo. Adicionalmente, a medida que el medio se vuelve mas diffcil de bombear, funciona menos eficazmente, o necesita ser complementado con aceite de flujo importado. En algunos casos, el medio de temple se vuelve tan inefectivo que al menos algunas porciones de las plantas deben ser operadas a temperaturas mas alla de sus limitaciones de diseno. Todo esto produce costes y problemas significativos con el mantenimiento y la calidad del producto.
Los metodos del estado de la tecnica de mitigacion de los aumentos de viscosidad en el medio de temple implican anadir anti-incrustantes especialmente formulados que previenen que se agreguen y depositen los alquitranes pesados, mejorandose asf las caractensticas de flujo del alquitran. La patente de EE.uU. 5.985.940 describe el uso de resinas de fenol-formaldehndo para controlar la viscosidad en medios de temple. Los metodos del estado de la tecnica, sin embargo, pierden eficacia cuando estan presentes cantidades significativas de monomeros reactivos residuales en el efluente del proceso de craqueo. Cambios recientes en la practica industrial implican el uso de diferentes materias primas que producen grandes cantidades de monomeros reactivos residuales que alteran la eficacia de estos anti-incrustantes. Esto esta causando cambios impredecibles en los mecanismos y caractensticas de los medios de temple y una vez mas esta produciendo problemas significativos en el coste, calidad del producto y mantenimiento. Asf, existe una clara necesidad y utilidad de metodos y composiciones utiles en reducir el impacto del alquitran sobre el medio en circulacion en los bucles de temple del fraccionador primario.
Breve sumario de la invencion
La invencion se refiere a un metodo de reduccion de un aumento en la viscosidad o mantenimiento de la viscosidad y una cafda en el coeficiente de transferencia de calor de medios de temple que hacen circular repetidamente a traves de un sistema de circulacion caliente. El metodo comprende la etapa de anadir una composicion conservante al medio de temple. La composicion comprende: a) inhibidor de la polimerizacion a alta temperatura, b) un dispersante de alquitran, y c) un reductor de la viscosidad, segun la reivindicacion 1.
La composicion puede comprender ademas un disolvente de alto punto de ebullicion. El inhibidor de la polimerizacion a alta temperatura es 1-naftol. El dispersante de alquitran es resina de fenol sustituido con alquilo formaldehndo. El reductor de la viscosidad es copolfmero de alfa-olefina-maleato de alquilo. La composicion puede anadirse al medio de temple para producir una cantidad de 100-10000 ppm. El medio de temple puede ser aceite de temple. El bucle de circulacion caliente puede ser un bucle de aceite de temple del fraccionador primario en una planta de etileno. El bucle de circulacion caliente puede ser uno seleccionado de la lista que consiste en un fraccionador primario en la planta de etileno o una aplicacion de EDC/VCM. El tiempo de residencia del medio de temple en el recipiente de reaccion puede ser altamente variable. La temperatura del medio de temple en el recipiente de reaccion puede ser entre 20 y 300 °C.
Caractensticas y ventajas adicionales se describen en el presente documento, y seran evidentes a partir de la siguiente Descripcion Detallada.
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Descripcion Detallada de la invencion
Las siguientes definiciones se proporcionan para determinar como se usan los terminos en la presente solicitud, y en particular como deben interpretarse las reivindicaciones. La organizacion de las definiciones es por comodidad solo y no pretende limitar ninguna de las definiciones a ninguna categona particular.
"Inhibidor de la polimerizacion a alta temperatura" significa una composicion de materia que inhibe la formacion de poKmeros a partir de las unidades de monomero presentes a temperaturas superiores a 150 °C, que incluyen, pero no se limita a, fenoles impedidos, 1-naftol, diaminas aromaticas sustituidas con arilo, diaminas aromaticas sustituidas con alquilo, y combinaciones de los mismos.
"Dispersante de alquitran" significa una composicion de materia que comprende una molecula que tiene un grupo de hidrocarburo, un grupo polar (por ejemplo, un grupo funcional nitrogeno u oxfgeno) y un grupo conector conectado a tanto el grupo de hidrocarburo como al grupo polar, la composicion capaz de inhibir eficazmente la aglomeracion o romper aglomerados de alquitranes en un lfquido, y dispersarlos a traves del lfquido, que incluye, pero no se limita a, resinas de fenol sustituido con alquilo formaldehndo, resinas de fenol sustituido con alquilo-polietileno-poliamina- formaldehndo, copolfmeros de poliacrilato, y combinaciones de los mismos.
"Reductor de la viscosidad" significa una composicion de materia que reduce la viscosidad de mezclas de hidrocarburos a temperaturas elevadas por encima de 150 °C que incluyen, pero no se limitan a, copolfmeros de a- olefina-acido maleico.
En al menos una realizacion, las propiedades de rendimiento de un medio de temple que se hace circular repetidamente en material craqueado para enfriar el material se preservan anadiendo una composicion novedosa de materia. La composicion comprende un inhibidor de la polimerizacion a alta temperatura, un dispersante de alquitran y un reductor de la viscosidad. En al menos una realizacion, la composicion comprende ademas un disolvente de alto punto de ebullicion. Esta composicion previene que se aglomeren alquitranes, inhibe la polimerizacion de monomeros residuales del proceso de craqueo (tales como estireno, indeno, hidrocarburos monoinsaturados, hidrocarburos poliinsaturados, y cualquier combinacion de los mismos) y previene que estos materiales interaccionen, reduciendo asf eficazmente la viscosidad del material de temple. La prevencion persiste incluso cuando el medio de temple se recircula muchas veces durante un largo periodo de tiempo. Ademas, la prevencion resultante de la composicion es un efecto inesperado que resulta de una sinergia producida por la combinacion de estos tres componentes. Esto hace que el grado de prevencion observado supere la suma de cada uno de los efectos de prevencion individuales de cada uno de los tres componentes.
El dispersante de alquitran es resinas de fenol sustituido con alquilo-formaldehndo.
El inhibidor de la polimerizacion es 1-naftol.
Aunque una composicion que comprende un antioxidante de amina y una resina de fenol-formaldehndo se describe en la solicitud de patente china Cn 101062880, no desvela anadir un reductor de la viscosidad. Ademas, esta referencia no ensena o sugiere que la combinacion de los tres produjera un efecto de preservacion superior a la suma de cada uno de los efectos de prevencion individuales de cada uno de los tres componentes.
En al menos una realizacion, la composicion es eficaz para un material craqueado en el que los monomeros reactivos superan el 1 % del material craqueado. En al menos una realizacion, la composicion es eficaz para un material craqueado en el que los monomeros reactivos estan entre el 1-10 % del material craqueado.
Sin estar limitado en el alcance de las reivindicaciones, se cree que la composicion es eficaz debido a que permite que el efecto de inhibicion este presente en todo el sistema entero que se templa y no solo en una porcion de el. En usos de polimerizacion del estado de la tecnica, las propiedades ffsicas de los inhibidores los limitan a la porcion de cabeza de un fraccionador y, por tanto, no funcionan eficazmente en las colas del fraccionador. En la presente invencion, la composicion de materia permite que el inhibidor se manifieste en las colas tambien y como resultado produce un efecto conservante mucho mayor.
En al menos una realizacion, la composicion comprende 1-10 % (preferentemente 5 %) de dispersante de alquitran, 1-10 % (preferentemente 5 %) de fenol impedido, 1-naftol, o una combinacion de fenol impedido y 1-naftol, 8-30 % (preferentemente 20 %) de reductor de la viscosidad, y 50-90 % (preferentemente 70 %) de nafta aromatica pesada. En al menos una realizacion, la nafta funciona de disolvente.
En al menos una realizacion, la composicion se anade en una dosificacion de 100 a 10.000 ppb en el medio de temple. Se reconocera que la dosificacion ideal de composicion puede variar basandose en la viscosidad del medio y medios mas viscosos requieren mayores dosificaciones de composicion. En al menos una realizacion, la composicion se inyecta directamente en el bucle de circulacion. En al menos una realizacion, el tiempo de residencia es 1 hora a 10 dfas (preferentemente 2-5 dfas).
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En al menos una realizacion, la composicion previene aumentos de la viscosidad y ca^das del coeficiente de transferencia de calor en medios de temple en instalaciones industrials que incluyen, pero no se limitan a, bucles de aceite de temple de fraccionadores primarios en plantas de etileno, aplicaciones de EDC/VCM, y cualquier combinacion de los mismos.
Ejemplos
Lo anterior puede entenderse mejor por referencia a los siguientes ejemplos, que se presentan para fines de ilustracion y no pretenden limitar el alcance de la invencion.
Se obtuvo una porcion del aceite de temple de un bucle de circulacion del fraccionador primario en una planta de etileno. El analisis de laboratorio de la porcion mostro que contema 1-2 % de monomeros reactivos. La porcion se dividio entonces en varias muestras a las que se anadieron diversas cantidades de gasolina de pirolisis nativa para simular las condiciones del bucle de aceite de temple. Esto produjo muestras que teman como mucho 1-10 % de monomeros reactivos. Las muestras teman entonces diversas cantidades de uno, dos, o los tres componentes de la composicion inventiva anadidos a ellas.
Se tomaron los perfiles de viscosidad de las muestras sometidas a reflujo despues de periodos de tiempo espedficos (4 a 20 horas) y se midieron a lo largo de un intervalo de temperaturas de 40-150 °C usando un reometro de Brookfield con accesorio Thermosel®. El porcentaje de las reducciones en viscosidad se informa en las Tablas 1 y 2 para los puntos finales altos y bajos de las mediciones tomadas.
Tabla I. Porcentaje de reduccion de la viscosidad a 40 °C (aceite de temple con 1 % de gasolina de pirolisis)
Muestra N.°
Aditivo a 600 ppm % De reduccion despues de 4 horas reflujo % De reduccion despues de 20 horas reflujo
1
Resina de fenol-formaldelmdo 14,31 23,65
2
Copolfmero de alfa-olefina - maleato de alquilo 13,00 43,73
3
1-naftol 20,44 46,20
4
Combinacion de 2 y 3 (1:1) 24,45 49,85
5
Combinacion de 1, 2 y 3 (1:1:1) 28,64 54,34
6.
Combinacion de 1,2 y 3 (1:4:1) 27,55 52,33
Tabla II. Porcentaje de reduccion de la viscosidad a 150 °C (aceite de temple con 1 % de gasolina de pirolisis)
Muestra N.°
Aditivo a 600 ppm % De reduccion despues de 4 horas reflujo % De reduccion despues de 20 horas reflujo
1
Resina de fenol-formaldeimdo 0 7,89
2
Copolfmero de alfa-olefina - maleato de alquilo 10,37 17,14
3
1-naftol 0 15,63
4
Combinacion de 2 y 3 (1:1) 10,37 26,95
5
Combinacion de 1, 2 y 3 (1:1:1) 14,3 36,75
6
Combinacion de 1,2 y 3 (1:4:1) 13,8 30,02
Los datos demuestran que mientras que cada uno de los tres componentes individualmente reduce la viscosidad algo, la presencia de los tres muestra una marcada mejora superior a la que cabna esperar sumando simplemente su eficacia individual.

Claims (7)

  1. 5
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    25
    30
    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo de reduccion de un aumento en la viscosidad o mantenimiento de la viscosidad y una cafda en el coeficiente de transferencia de calor de medios de temple que se hacen circular repetidamente a traves de un sistema de circulacion caliente, comprendiendo el metodo anadir una composicion conservante al medio de temple, comprendiendo la composicion:
    a) inhibidor de la polimerizacion a alta temperatura
    b) un dispersante de alquitran, y
    c) un reductor de la viscosidad,
    en el que el inhibidor de la polimerizacion a alta temperatura es 1-naftol,
    en el que el dispersante de alquitran es resina de fenol sustituido con alquilo formaldehndo y
    en el que el reductor de la viscosidad es copolfmero de alfa-olefina-maleato de alquilo.
  2. 2. El metodo de la reivindicacion 1, en el que la composicion comprende ademas un disolvente de alto punto de ebullicion.
  3. 3. El metodo de la reivindicacion 1, en el que la composicion se anade al medio de temple para producir una cantidad de 100 - 10000 ppm.
  4. 4. El metodo de la reivindicacion 1, en el que el medio de temple es aceite de temple.
  5. 5. El metodo de la reivindicacion 1, en el que el bucle de circulacion caliente es un bucle de aceite de temple del fraccionador primario en una planta de etileno.
  6. 6. El metodo de la reivindicacion 1, en el que el bucle de circulacion caliente es uno seleccionado de la lista que consiste en un fraccionador primario en planta de etileno o una aplicacion de EDC/VCM.
  7. 7. El metodo de la reivindicacion 1, en el que la temperatura del medio de temple en el recipiente de reaccion es entre 20 y 300 °C.
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