ES2714910T3 - Aceite de lavado para su uso como agente antiincrustante en compresores de gas - Google Patents
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Abstract
Aceite de lavado para su uso como agente antiincrustante en compresores de gas, en particular en compresores de gas craqueados, que comprende al menos un compuesto de acuerdo con las fórmulas (II)**Fórmula** en la que los restos R2 y R3 se seleccionan de un grupo que comprende alquilo C1-C20 lineal o ramificado, cicloalquilo C3-C10 y cicloalquilo C3-C10 sustituido con alquilo C1-C10 lineal o ramificado y arilo C6-C12 y arilo C6- C12 sustituido con alquilo C1-C10 y en donde dichos restos pueden estar interrumpidos por oxígeno o nitrógeno y en donde dichos restos pueden estar funcionalizados con grupos hidroxilo o grupos amino y en donde dichos restos pueden ser iguales o diferentes, y al menos un aditivo seleccionado de un grupo que comprende un inhibidor de polimerización, un antioxidante, un desactivador de metales, un captador de metales, un inhibidor de corrosión y un aditivo de control de pH.
Description
DESCRIPCION
Aceite de lavado para su uso como agente antiincrustante en compresores de gas
La invencion se refiere a un aceite de lavado para su uso como agente antiincrustante en compresores de gas segun la reivindicacion 1 y al uso de dicho aceite de lavado segun la reivindicacion 14.
Descripcion
Los sistemas de compresion de gas craqueado son sistemas de varias etapas y comprenden multiples compresores de gas provistos de refrigeradores de etapas intermedias y refrigeradores despues de la etapa en la descarga de compresion. Los refrigeradores suelen ser intercambiadores de calor que eliminan el calor de la compresion de la alimentacion de gas y reducen su temperatura a aproximadamente la temperatura en la admision de compresion. Otro uso de los refrigeradores es la reduccion del volumen real de gas que fluye hacia los cilindros de alta presion mientras se instala el separador despues del intercooler para eliminar el Kquido condensado.
Los sistemas de compresion de gas craqueado, como en las plantas de etileno, son propensos a ensuciarse con incrustaciones. Las incrustantes se pueden encontrar depositadas en el compresor, postrefrigeradores o ambos, en particular en las carcasas, cojinetes, cuchillas, sellos, rotores y lineas de descarga del compresor. Otras ubicaciones en las areas de deposicion pueden incluir cubiertas y tubos de refrigeradores de etapas intermedias, lados de agua de enfriamiento y placas y bandejas de deposito de separacion (Global Journal of Pure and Applied Science, volumen 11,2005, paginas 99 a 105).
La deposicion de incrustaciones del sistema del compresor de gas craqueado es causada principalmente por reacciones de polimerizacion y condensacion que involucran materiales presentes en el gas craqueado que se polimeriza y se deposita en las superficies internas del compresor y los postrefrigeradores. Estas incrustaciones polimericas afectan al sistema de compresion de gas craqueado de varias maneras, tal como reducir la eficiencia del compresor al aumentar el consumo de energia y al provocar vibraciones en el compresor que pueden llevar a una reduccion en el rendimiento y la longitud de la carrera. Ademas, los depositos de incrustaciones encontrados en los tubos y cubiertas del refrigerador entre etapas reducen la transferencia de calor al elevar la temperatura de entrada de la siguiente etapa. Ademas, la caida de presion en el refrigerador tambien puede aumentar al reducir la presion de entrada y la eficiencia de la siguiente etapa.
Como se ha mencionado, la deposicion de incrustaciones comprende depositos de polimerizacion y condensacion que resultan de la reaccion de compuestos tales como butadieno y estireno u otros compuestos insaturados presentes en el gas craqueado. Se esta sugiriendo que las reacciones principalmente responsables de la deposicion de incrustaciones son la polimerizacion por radicales libres y las reacciones de condensacion de Diels-Alder.
La reaccion de polimerizacion radical es causada por el calor y potenciada por la presencia de peroxidos (vease esquema 1).
Las reacciones de condensacion de Diels-Alder tambien contribuyen al problema que resulta en la formacion de material pesado que se condensa en las superficies internas del compresor y se deshidrogena gradualmente. Dichos productos de condensacion son una fuente potencial de material duro similar al coque que puede danar los sellos y otras partes de las piezas internas del compresor (vease esquema 2).
En el pasado, se han aplicado varios metodos para controlar el proceso de deposicion de incrustaciones del compresor de gas en la industria del etileno. Los metodos comunmente aplicados para reducir o inhibir las incrustaciones incluyen el uso de recubrimientos apropiados, aceite de lavado, inyecciones de agua, antiincrustantes y otras consideraciones de diseno y funcionamiento (vease documento US-A-2004 079 392, CN-A-1 733 623 y UYIGUE et al., Global Journal of Pure and Applied Sciences, vol. 11, n.° 1, 2005, paginas 99-105).
Los recubrimientos de los compresores se utilizan para reducir la corrosion y la deposicion de incrustaciones en los compresores de gas de proceso y, por lo general, se aplican a los diafragmas y los conjuntos de rotor durante el tiempo de inactividad en mantenimiento. Al proporcionar dichos recubrimientos, las caracteristicas de la superficie del compresor se cambian de modo que se evita una adhesion del polimero a la superficie.
Otro enfoque es la adicion de los llamados antiincrustantes que reducen el impacto de las incrustaciones de varias maneras. Los antiincrustantes son especies quimicas para prevenir reacciones o terminar la formacion de cadenas de polimeros. En particular, los inhibidores se utilizan para reducir las tasas de polimerizacion de radicales libres y se pueden aplicar desactivadores de metales para prevenir la catalisis de la descomposicion del hidroxido de hidrogeno. Tambien es posible anadir dispersantes como antiincrustantes para reducir la deposicion de polimeros. Otro enfoque comun para inhibir la deposicion de incrustaciones de los compresores de gas craqueados es la adicion de agua para disminuir la temperatura de descarga del gas y el volumen de gas. El agua se vaporiza en la etapa del compresor y, al hacerlo, absorbe el calor de la compresion. La disminucion de la temperatura reduce las tasas de deposicion y es un componente clave del control de deposicion. El inconveniente obvio al anadir agua al compresor es el potencial de corrosion y erosion.
Una estrategia aun mas sofisticada y aplicada frecuentemente para reducir la deposicion de incrustaciones es disolver los depositos de polimero despues de su formacion. Esto se puede hacer anadiendo un solvente (o tambien llamado aceite de lavado) que es capaz de eliminar el deposito y se anade directamente al compresor. Las propiedades basicas de un aceite de lavado adecuado son un alto contenido aromatico y un alto punto de ebullicion. Ademas, los aceites de lavado adecuados deben estar libres de precursores de incrustacion y solidos suspendidos. El contenido aromatico de un aceite de lavado prometedor esta en el intervalo del 60 % en peso y mas, preferiblemente por encima del 80 % en peso. Cuanto mayor sea el contenido aromatico de un aceite de lavado, mayor sera su potencial para disolver los depositos de polimeros.
Los aceites de lavado con un alto punto de ebullicion garantizaran que el aceite de lavado permanezca liquido, lo que le permitira disolver y eliminar el polimero de las superficies metalicas y minimizar la deposicion de solidos. Se recomiendan puntos de ebullicion iniciales superiores a 200 °C.
Ademas, el aceite de lavado debe ser bajo en contenido de monomeros y libre de polimeros y solidos para no anadir al problema de deposicion. Si bien es alto en contenido aromatico, el aceite de lavado debe estar esencialmente libre de estireno y compuestos de dieno. Como el aceite de lavado puede evaporarse al menos parcialmente en el compresor, tambien deberia estar libre o casi libre de cualquier solido suspendido.
Hay muchos aceites de lavado diferentes en el mercado, aunque el material C9+ disponible normalmente como reciclado del hidrotratador de gasolina (GHU) se usa preferiblemente en plantas de craqueo de nafta. Dicho material tiene un bajo contenido de dieno y el contenido de estireno normalmente es de aproximadamente el 0,3 % en peso o
menos. La corriente C9+ contiene del 60 al 80 % de compuestos aromaticos y tiene un punto de ebullicion final de aproximadamente 230 a 260 °C.
Otros aceites de lavado ofrecidos por los fabricantes son los derivados de la pirolisis de la gasolina o las fracciones empobrecidas en naftalina de las corrientes aromaticas de las refinerias de petroleo.
Sin embargo, los aceites de lavado disponibles en la actualidad tienen un precio bastante alto que se suma a los costos generales del proceso de craqueo de gas.
Por lo tanto, un objetivo de la presente invencion era proporcionar un aceite de lavado para su uso como agente antiincrustante en compresores de gas que combina los requisitos para un aceite de lavado adecuado a un precio razonable.
Este objeto se consigue al proporcionar un aceite de lavado para usar como agente antiincrustante segun la reivindicacion 1.
Por consiguiente, se proporciona un aceite de lavado para su uso como agente antiincrustante en compresores de gas, en particular en compresores de gas craqueados, que comprende
al menos un compuesto segun la formula II
en el que los restos R2 y R3 se seleccionan de un grupo que comprende alquilo C1-C20 lineal o ramificado, cicloalquilo C3-C10 y cicloalquilo C3-C10 sustituido con alquilo C1-C10 lineal o ramificado y arilo C6-C12 y arilo C6-C12 sustituido con alquilo C1-C10 y en el que dichos restos pueden estar interrumpidos por oxigeno o nitrogeno y en el que dichos restos pueden estar funcionalizados con grupos hidroxilo o grupos amino y en el que dichos restos pueden ser iguales o diferentes, y
al menos un aditivo seleccionado de un grupo que comprende un inhibidor de polimerizacion, antioxidante, desactivador de metales, captador de metales, inhibidor de corrosion y aditivo de control de pH.
En una realizacion preferida, se proporciona un aceite de lavado que comprende una mezcla de al menos dos, preferiblemente al menos tres compuestos de acuerdo con las formulas I, II y III, respectivamente.
Por lo tanto, la mezcla utilizada como aceite de lavado comprende un compuesto de formula II o puede comprender al menos dos, preferiblemente al menos tres compuestos, en particular al menos uno de cada uno de los tres compuestos de las siguientes formulas I, II y III
en las que los restos R1, R2, R3 , R4, R5 y R6 se seleccionan de un grupo que comprende alquilo C1-C20 lineal o ramificado, cicloalquilo C3-C10 y cicloalquilo C3-C10 sustituido con alquilo C1-C10 lineal o ramificado y arilo C6-C12 y arilo C6-C12 sustituido con alquilo C1-C10 y en el que dichos restos pueden estar interrumpidos por oxigeno o nitrogeno y en el que dichos restos pueden estar funcionalizados con grupos hidroxilo o grupos amino y en el que dichos restos pueden ser iguales o diferentes.
Se ha encontrado sorprendentemente que una mezcla que comprende al menos uno de cada uno de los compuestos de benceno sustituidos mencionados anteriormente y al menos uno de los aditivos cumple los requisitos para un aceite de lavado adecuado. Por ejemplo, la provision del presente aceite de lavado que combina al menos uno de los compuestos de formulas I, II y III (o su mezcla) con al menos uno de los aditivos con efecto antiincrustante proporciona beneficios importantes para mantener y mejorar la eficacia de los compresores. Si bien cualquiera de los antiincrustantes actuara solo en el mecanismo de incrustacion, reduciendo significativamente la formacion de residuos solidos en el equipo, sin embargo, no pueden evitar completamente la formacion de incrustaciones. Esto crea una disminucion lenta de la eficiencia del compresor despues de un cierto periodo de tiempo debido a la acumulacion de solidos.
El efecto beneficioso de la presente mezcla de aceite de lavado puede explicarse considerando que el aceite de lavado de compuesto aromatico permanecera en estado liquido en el compresor. Como el aceite de lavado con compuesto aromatico actua como un vehiculo para el aditivo antiincrustante, esto facilitara la reaccion del antiincrustante en fase liquida con los precursores de incrustacion que tambien tenderan a migrar a la fase liquida. Ademas, debido a la caracteristica unica de solubilidad del aceite de lavado de compuestos aromaticos, los residuos que se forman a pesar de la accion de los antiincrustantes se solubilizaran y tambien los productos resultantes de la reaccion de los antiincrustantes con los monomeros reactivos, evitando su deposition en el equipo y sacandolos fuera del sistema. El efecto sinergico de la combination de aceite de lavado con aditivos antiincrustantes se traduce, por tanto, en un funcionamiento mas estable del compresor a una alta tasa de eficiencia durante periodos de tiempo mas largos.
En una realization preferida, el presente aceite de lavado comprende del 0 al 10 % en masa, preferiblemente del 1 al 7 % en masa, lo mas preferiblemente del 2 al 5 % en masa de un benceno monosustituido segun la formula I; del 60 al 100 % en masa, preferiblemente del 70 al 97 % en masa, lo mas preferiblemente del 80 al 90 % en masa de un benceno disustituido de acuerdo con la formula II; y del 0 al 5 % en masa, preferiblemente del 1 al 3 % en masa, lo mas preferiblemente del 1,5 al 2 % en masa de un benceno trisustituido de acuerdo con la formula III.
En una variante adicional del presente aceite de lavado, la mezcla comprende al menos tres de los compuestos seleccionados de un grupo que comprende compuestos de acuerdo con las formulas I, IIa-b y IIIa-c con las siguientes estructuras
En particular, se prefiere si el aceite de lavado comprende benceno mono-sustituido, al menos un isomero de benceno disustituido segun una de las formulas IIa-IIc y al menos un isomero de benceno trisustituido segun una de las formulas IIIa-IIIc.
Se prefiere en particular si el aceite de lavado comprende monoalquilbenceno, al menos un isomero de dialquilbenceno segun una de las formulas IIa-IIc y al menos un isomero de trialquilbenceno segun una de las formulas IIIa-IIIc.
En una realizacion mayoritariamente preferida, la mezcla de aceite de lavado comprende benceno monosustituido, isomeros de orto, meta, para benceno disustituido (es decir, 1,2; 1,3; 1,4 benceno disustituido) y los tres isomeros de benceno trisustituido (es decir, 1,3,5; 1,2,3; 1,3,4 benceno trisustituido).
Se prefiere que los restos R1 , R2 , R3 , R4 , R5 y R6 de los compuestos anteriores de acuerdo con las formulas I, II y III se seleccionen de un grupo que comprende alquilo C1-C12 y cicloalquilo C3-C7. En particular, se prefiere que los restos R1, R2, R3 , R4 , R5 y R6 se seleccionen del grupo que comprende metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo o isobutilo. Asi, el termino "alquilo C1-C12" se refiere a restos como metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo o iso-butilo, sbutilo, t-butilo, amilo, t-amilo, hexilo, heptilo, octilo, nonilo, decilo, undecilo, dodecilo y similares. Los restos alquilo mas preferidos son etilo, propilo, isopropilo.
En el caso de que los restos R1, R2 , R3 , R4 , R5 y R6 esten interrumpidos por oxigeno o nitrogeno, dichos restos se seleccionan de un grupo que comprende -(CH2)n-NR7Rs , -(CH2)n-N(R7)-(CH2)m-R7 , -(CH2)n-OR7 , -(CH2)n-O-(CH2)m-R7 , en el que R7 , Rs puede ser H, alquilo C1-C12, cicloalquilo C3-C7 , arilo C6-C12, en el que R7 , Rs pueden ser iguales o diferentes, y en el que n, m = 0-10, en particular 1-5. En particular, se prefiere que en este caso los restos R1, R2 , R3 , R4 , R5 y R6 se seleccionen del grupo que comprende oxietilo, dioxietilo, aminoetilo.
El termino "cicloalquilo C3-C7" comprende preferiblemente grupos como ciclopropilo, ciclobutilo, ciclopentilo, ciclohexilo y cicloheptilo, que tambien puede estar interrumpido por oxigeno o nitrogeno.
El termino "arilo" se refiere a hidrocarburos aromaticos, en particular a bencilo o naftilo. Dichos grupos arilo pueden estar conectados al anillo de benceno de los compuestos de acuerdo con una de las formulas I-III, ya sea directamente, es decir, con la formacion de por ejemplo compuestos de difenilo, o pueden estar conectados a traves de un alquileno (-CnH2n) puente (n = 1-6), tal como un metileno (-CH2-), etileno (-C2H4-) o propileno (-C3H6-) puente, que tambien puede estar interrumpido por oxigeno o nitrogeno. Como se ha mencionado anteriormente, los grupos arilo tambien pueden estar sustituidos adicionalmente con uno o mas restos alquilo C1-C10, en particular con metilo, etilo, propilo o isopropilo.
En otra variante, el aceite de lavado comprende carbones aromaticos mas pesados (aromaticos de mayor punto de ebullicion), como hidrocarburos aromaticos C10 a C14 sustituidos o no sustituidos. Ejemplos de dichos compuestos aromaticos mas pesados son los derivados bifenilo sustituidos o no sustituidos, tales como los derivados bifenilicos alquilados o no alquilados. Sin embargo, se prefiere mantener la cantidad de hidrocarburos aromaticos mas pesados lo mas bajo posible para minimizar cualquier solido suspendido en el aceite de lavado.
En otra realizacion preferida, el presente aceite de lavado tiene un intervalo de ebullicion a temperaturas entre 150 °C y 300 °C, preferiblemente entre 170 °C y 250 °C, lo mas preferiblemente entre 190 °C y 220 °C.
Tambien se prefiere si la mezcla utilizada como aceite de lavado esta libre o casi libre de compuestos no aromaticos, en particular libre de compuestos no aromaticos tales como alcanos C1-C8 , cicloalquenos C5-C8 , alquenos C2-C8 y/o alquinos C3-Cs . Tambien se prefiere si la mezcla que se usa actualmente como aceite de lavado esta libre o casi libre de solidos u otros residuos.
En una realizacion preferida, la relacion de al menos un compuesto de acuerdo con las formulas (II) o la mezcla de al menos dos, preferiblemente al menos tres compuestos de acuerdo con las formulas (I), (II) y (III) y al menos un aditivo seleccionado de un grupo que comprende un inhibidor de la polimerizacion, antioxidante, desactivador de metales (o captador de metales), inhibidor de la corrosion y aditivo de control de pH esta entre 1000/1 y 10/1, preferiblemente 500/1 y 50/1, lo mas preferiblemente 100/1.
Los otros compuestos anadidos al aceite de lavado, se seleccionan dependiendo de la naturaleza de los depositos de incrustaciones formados en el compresor. Como se ha mencionado, estos pueden incluir inhibidores de la polimerizacion, antioxidantes, dispersantes, desactivadores de metales, captadores de metales e inhibidores de la corrosion y aditivos para el control del pH.
El inhibidor de la polimerizacion anadido sigue esencialmente dos mecanismos basicos de reaccion. De acuerdo con un primer mecanismo, el radical de propagacion se termina al extraer un atomo de hidrogeno de la molecula inhibidora y forma un radical inhibidor !• menos reactivo, o segun un segundo mecanismo, el radical de propagacion se detiene mediante una reaccion de adicion para formar una especie estable RIHv Los radicales formados en estos mecanismos (es decir, !• y RIH^) no son reactivos, por lo que no pueden anadirse a los dobles enlaces ni a los atomos de hidrogeno extraidos. En consecuencia, generalmente forman productos no radicales combinandolos con otro radical o por dismutacion. Diferentes tipos de inhibidores de polimerizacion siguen diferentes mecanismos de inhibition. La extraction de hidrogeno es tipica de los inhibidores de tipo fenol y amina, mientras que el mecanismo de adicion es comun a los inhibidores de nitroxido y quinona. Inhibidores o captadores de radicales tipicos utilizados son, por ejemplo, 2,6-di-t-butil-4-metilfenol o difenilaminas alquiladas.
Muchos inhibidores de la polimerizacion (por ejemplo, fenoles y derivados) funcionan mejor en presencia de oxigeno porque interceptan los radicales peroxilo y desaceleran el consumo de oxigeno mientras detienen la propagacion de
la cadena. Estos tipos de inhibidores inactivan los radicales peroxilo y los radicales alquilo a traves del mismo mecanismo de extraccion de hidrogeno que da lugar a la formacion de un radical fenoxilo. El radical fenoxilo es menos reactivo porque esta estabilizado por el efecto de resonancia. Como descomponedores de hidroperoxido, por ejemplo, se pueden usar polisulfuros de dialquilo, hidrogenofosfitos de dialquilo, alquilfenoles, dialquil ditiofosfato de zinc o ditiocarbamato acoplado a metileno.
Se prefiere que el al menos un inhibidor de la polimerizacion se seleccione del grupo de compuestos aromaticos y heteroaromaticos o sus variantes hidrogenadas, en particular compuestos de fenol y N-arilo y sus homologos hidrogenados. Los inhibidores de polimerizacion mas preferidos incluyen 2,6-di-t-butil-4-metilfenol, difenilaminas alquiladas o derivados de piperidina, tales como 4-hidroxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-N-oxilo.
Para mejorar la separacion de los oligomeros incrustantes que se forman se anade un polimero no activo en la superficie o una sustancia activa en la superficie como dispersante y, por lo tanto, evitar la formacion de polimeros superiores. Tambien evitan la sedimentation o la aglomeracion, reduciendo la deposition de polimero en las superficies inertes del compresor.
Los desactivadores de metales controlan el efecto catalitico que pueden tener los iones metalicos, especialmente el cobre, el niquel, el plomo, el hierro, sobre la tasa de peroxidation de hidrocarburos.
Se sugieren tres posibles mecanismos de action de los desactivadores de metales: quelacion, pasivacion de la superficie y reactividad de la fase masiva. La quelacion es la capacidad del aditivo para complejar fuertemente toda la esfera de coordination interna del ion metalico. La pasivacion de la superficie da lugar a la reaction con las superficies de contacto del equipo, aumentando su estabilidad. La reactividad en fase masiva se refiere a cualquier actividad quimica distinta de la quelacion que cambia la estabilidad termica de la corriente y se produce en solution, donde no tiene lugar la reaccion con superficies metalicas: por ejemplo, reacciones homogeneas de acido/base tales como la neutralization, inhibition de la peroxidacion de ruptura de cadenas, la descomposicion del hidroperoxido. Algunos de los desactivadores de metales tambien pueden considerarse inhibidores de la corrosion, cuando se usan como agentes de pasivacion de la superficie.
El captador de metales puede ser un compuesto que contiene uno o mas grupos funcionales que contienen uno o mas heteroatomos, N, O, S, P o Se, que permiten al compuesto anclarse a la superficie metalica. Los secuestrantes de metales tipicos son benzotriazol (bTa ) y sus derivados, tiourea y sus derivados, polimerizacion in situ de compuestos heterodclicos, como pirrol y tiofeno y anilina, y quelatos en forma de molecula de 8-hidroxiquinolina y pirocatecoles.
El aditivo de control de pH puede seleccionarse de un grupo que comprende aminas, amoniaco y morfolina. Tambien se encuentran productos comunes tales como carbonato de sodio, hidroxido de sodio, dioxido de carbono, acidos organicos, etilenglicoles y compuestos relacionados. Tambien se pueden utilizar tampones como borato de sodio o fosfato de sodio. La adicion de aditivos de control de pH puede ser necesaria para evitar la corrosion del metal y la deposicion de incrustaciones catalizada por metales.
Tambien es posible combinar cualquiera de los aditivos seleccionados de un grupo que comprende un inhibidor de la polimerizacion, un antioxidante, un inhibidor de la corrosion y un aditivo para el control del pH. Por lo tanto, por ejemplo, es posible usar una combination de antioxidantes e inhibidores de la polimerizacion o una combination de captadores de metales y aditivos de control del pH o una combinacion de todos los aditivos.
En general, la selection del aditivo apropiado depende en gran medida del proceso considerado. Por ejemplo, en el caso de procesos de gran incrustation o corrientes que contienen componentes reactivos, como olefinas reactivas, diolefinas, etc., o procesos conducidos a altas temperaturas, preferiblemente se anaden inhibidores de la polimerizacion al aceite de lavado. En los procesos en los que el oxigeno puede estar presente o en el caso de corrientes que contienen componentes oxigenados, se prefiere el uso de antioxidantes o una combinacion de antioxidantes/inhibidores de la polimerizacion. Los procesos que son propensos a la corrosion (normalmente con unidades de condensation de agua, unidad a pH acido o basico, etc.) requieren preferiblemente captadores de metales y/o aditivos de control de pH. Ademas, si se lleva a cabo un proceso a alta temperatura, se puede considerar una combinacion de todos los aditivos mencionados anteriormente, es decir, inhibidores de la polimerizacion, antioxidantes, captadores de metales, aditivos para el control del pH.
En una realization preferida, el aceite de lavado tiene la siguiente composition: 2-5 % en masa de monoalquilbenceno, 80-95 % en masa de dialquilbenceno, 1,5-2 % en masa de trialquilbenceno, 2-5 % en masa de compuestos aromaticos de punto de ebullition mas alto, 1,5-3 % en masa de compuestos aromaticos arilsustituidos, 0,05-3 % en masa de antiincrustantes, antioxidantes, captadores de metales y/o aditivos de control de pH.
En una realizacion preferida particular, la mezcla del presente aceite de lavado comprende isopropilbenceno (cumeno), al menos un isomero de diisopropilbenceno y al menos un isomero de triisopropilbenceno.
En una realizacion mas preferida, el aceite de lavado comprende ademas del isopropilbenceno los tres isomeros de diisopropilbenceno y los tres isomeros de triisopropilbenceno, es dedr, una variante preferida del aceite de lavado comprende orto-diisopropilbenceno, meta-diisopropilbenceno, para-diisopropilbenceno, 1,2,3-triisopropilbenceno, 1,2,4-triisopropilbenceno y 1,3,5-triisopropilbenceno.
En una realizacion mas preferida, el aceite de lavado comprende el 94-96 % en masa de diisopropilbenceno (DIPB); el 2-4 % en masa de isopropilbenceno (cumeno), el 1-2 % en masa de triisopropilbenceno (TRIPB) y el 0,1-1,0 % en masa de hidrocarburos aromaticos mas pesados. Esta composition de dicho aceite de lavado corresponde esencialmente a una composicion de corriente de DIPB como producto de cabeza de una columna DIPB. Dicha composicion de la corriente de DIPB se deriva de un proceso de alquilacion de un benceno que reacciona con propileno a cumeno, en el que puede ocurrir un exceso de alquilacion a diisopropilbenceno.
Una planta de proceso de cumeno (patente US 2011/024558 A1) para producir cumeno a partir de benceno e propileno normalmente consiste en un reactor de alquilacion, una section de destilacion y un reactor de transalquilacion. La alimentation de propileno y una mezcla de benceno fresco y reciclado se cargan en el reactor de alquilacion, donde el propileno reacciona hasta completarse para formar principalmente cumeno. El efluente del reactor de alquilacion se envia a la columna despropanizadora, que elimina el propano que entro en la unidad con una alimentacion de propileno junto con cualquier exceso de agua que pueda haber acompanado a las alimentaciones. Los fondos de la columna despropanizadora se envian a una columna de benceno donde el benceno se recoge en la cabeza y se recicla de nuevo al reactor de alquilacion. Los fondos de la columna de benceno se envian posteriormente a la columna de cumeno, donde se recupera un producto de cumeno. Los fondos de la columna de cumeno que contienen principalmente diisopropilbenceno se envian a la columna DIPB, donde se recupera DIPB y se envia a un reactor de transalquilacion o se usa como aceite de lavado como se ha descrito anteriormente.
El producto de cabeza de dicha columna DIPB cumple con todos los criterios establecidos para un aceite de lavado adecuado y tiene la ventaja de que esta facilmente disponible en el lateral para su uso directamente como aceite de lavado o como una mezcla con gasolina de pirolisis, por ejemplo un 30-70 % de cabeza de DIPB y un 70-30 % de gasolina de pirolisis. Dichas mezclas tambien pueden contener aditivos adicionales, en particular agentes antiincrustantes, como inhibidores de la polimerizacion, antioxidantes, dispersantes, captadores de metales y/o aditivos de control del pH.
La corriente de DIPB que se puede obtener como producto secundario de una production de cumeno es totalmente aromatica, tiene un punto de ebullition de alrededor de 200 °C y el destilado no contiene o contiene muy poco solido y gomas. Por lo tanto, cumple con los criterios para un aceite de lavado adecuado. El DIPB de cabeza se puede mezclar con otros componentes, como otros antiincrustantes, antioxidantes, captadores de metales y/o aditivos para el control del pH.
El objeto de la presente invention tambien se resuelve mediante el uso de un aceite de lavado como se describe previamente como agente antiincrustante en compresores de gas, en particular en compresores de gas craqueados.
Cuando se usa el aceite de lavado descrito como agente antiincrustante, dicho aceite de lavado preferiblemente se inyecta continuamente o no continuamente en el compresor de gas. La inyeccion del aceite de lavado en el compresor de gas puede realizarse a diferentes velocidades y en diferentes puntos. Por ejemplo, es posible inyectar el aceite de lavado en la entrada de cada etapa separada o en cada impulsor por separado. Sin embargo, se prefiere sobre todo inyectar el aceite de lavado en cada impulsor para asegurar que el aceite de lavado alcance el ultimo impulsor de una etapa. Si se inyecta solo en la seccion de una etapa, entonces puede evaporarse completamente o en una cantidad muy grande antes de alcanzar el ultimo impulsor. Al inyectar el aceite de lavado en la carcasa de un compresor de gas, la selection de la boquilla de inyeccion es importante para garantizar la correcta dispersion del aceite.
De acuerdo con una realizacion, el aceite de lavado se inyecta con una tasa de inyeccion continua del 0,05 al 0,25 por etapa como % en peso del proceso de gas. La velocidad de inyeccion depende de la calidad del aceite de lavado (es decir, contenido aromatico, punto de ebullicion). Cuanto mayor sea la calidad del aceite de lavado, menor sera la velocidad de inyeccion.
Como se ha mencionado anteriormente, tambien es posible inyectar el aceite de lavado en una materia no continua, que significa intermitente o discontinua. En este caso, el aceite de lavado se inyecta a una velocidad alta (es decir, cinco o mas veces la velocidad continua en el caso de una inyeccion de aceite de lavado continuo) durante un periodo especifico de tiempo, tal como de 30 a 60 minutos una vez al dia. La mayor velocidad garantiza que el iiquido alcance todas las superficies internas, lo que aumenta la efectividad de la solvencia.
Los detalles adicionales de la invencion se explicaran en detalle por medio del siguiente ejemplo con referencia a las Figuras. Muestra:
Figura 1: un diagrama de flujo del proceso para la produccion de cumeno;
Figura 2: un diagrama que muestra el punto de ebullicion de diferentes aceites de lavado;
Figura 3: un diagrama que muestra la eficiencia de un compresor en funcion de la introduccion del aceite de lavado,
Figura 4: un diagrama que muestra los datos de solubilidad de las muestras de deposicion de incrustaciones que utilizan diferentes aceites de lavado, y
Figuras 5A: un diagrama que muestra la eficiencia del compresor sin anadir aceite de lavado;
Figura 5B: un diagrama que muestra la eficiencia del compresor en presencia de un agente antiincrustante; Figura 5C: un diagrama que muestra la eficiencia del compresor en presencia de aceite de lavado que comprende compuestos aromaticos de formulas I, II y III; y
Figura 5D: un diagrama que muestra la eficiencia del compresor en presencia de aceite de lavado que comprende compuestos aromaticos de formulas I, II y III y aditivos antiincrustantes.
El producto de cabeza de una columna DIPB se utiliza en los ejemplos proporcionados. Dicha corriente de cabeza de DIPB contiene un 94-96 % en masa de DIPB, un 2-4 % en masa de cumeno, un 1-2 % en masa de TRIPB y un 0,1-1,0 % en masa de hidrocarburos aromaticos mas pesados. La corriente de DIPB se obtiene como un producto secundario en la produccion de cumeno a partir de benceno y propileno.
En la Figura 1 se muestra un diagrama de flujo de proceso tipico para la produccion de cumeno (patente US 2011/024558 A1). En este caso, se cargan una alimentacion de propileno y benceno (ya sea fresco o reciclado) en el reactor de alquilacion 1, donde el propileno reacciona hasta completarse para formar cumeno. El efluente del reactor de alquilacion 1 se envia posteriormente a la columna despropanizadora 2 para eliminar el propano que entro en la planta del proceso con la alimentacion de propileno junto con cualquier exceso de propileno y agua. La parte inferior de la columna despropanizadora 2 se envia posteriormente a una columna de benceno 3, donde se recoge el benceno de cabeza. El fondo de benceno, a su vez, se envia a la columna de cumeno 4 donde se recupera un producto de cumeno como un producto de cabeza y el fondo de cumeno se envia a la columna DIPB 5 donde tambien se recupera el DIPB como un producto de cabeza y comprende la composicion mencionada anteriormente. Esta corriente de cabeza de DIPB se usa posteriormente en las siguientes pruebas y ejemplos.
En el diagrama de la Figura 2 los puntos de ebullicion del aceite de lavado de cabeza de DIPB, un aceite de lavado comercial convencional y un tercer aceite de lavado interno se comparan con el punto de ebullicion recomendado. Como se puede ver en el diagrama, la corriente de cabeza de DIPB tiene un punto de ebullicion inicial de 195 °C y un punto de ebullicion final de 208 °C y cumple los requisitos de los puntos de ebullicion recomendados para el aceite de lavado, que es para el punto de ebullicion inicial y el punto de ebullicion final 200 °C.
En el diagrama de la Figura 3 la eficiencia politrofica relativa del compresor se representa en funcion del tiempo, antes y despues de anadir el aceite de lavado comercial. Como puede verse claramente, la eficiencia del compresor se deteriora rapidamente antes de la adicion del aceite de lavado, pero se recupera rapidamente despues de que se introduce aceite de lavado en el sistema.
En el diagrama de la Figura 4 se muestran datos experimentales que representan la solubilidad de las muestras de incrustacion en el aceite de lavado de DIPB en comparacion con el aceite de lavado interno y el aceite de lavado comercial.
Los experimentos de solubilidad se realizaron utilizando el siguiente procedimiento experimental. En una primera etapa, 10 ml de la solucion de lavado de DIPB, aceite de lavado interno o aceite de lavado comercial se calientan en cada caso a una temperatura de aproximadamente 80 °C. Posteriormente, se anade 1 g del residuo de incrustacion de un compresor en un lado de produccion del aplicador a la solucion de lavado de 10 ml, que se precalento a 80 °C. La mezcla de solucion de lavado y el residuo de incrustacion se agita durante 20 minutos manteniendo una temperatura constante de 80 °C. Despues de ese periodo de tiempo, la solucion de lavado se filtra del solido restante y el solido restante se seca en un horno de vacio durante 20 min. El solido restante y seco se pesa finalmente y el valor se compara con la cantidad inicial de aproximadamente 1 g. La diferencia de peso con respecto a la cantidad de partida del solido se calcula como el solido solubilizado en la solucion de lavado.
Los resultados de las pruebas de solubilidad se resumen en el diagrama de la Figura 4. Las tres soluciones de lavado probadas muestran una buena eficiencia de solubilidad de la muestra de polimero de incrustacion utilizada. La eficiencia de solubilidad del aceite de lavado de DIPB fue similar al 52,1 % del aceite de lavado interno utilizado
anteriormente y solo un poco menos que el aceite de lavado comercial, lo que lo convierte en una buena alternativa a los aceites de lavado disponibles en la actualidad.
El efecto del aceite de lavado sin y con aditivos en la eficiencia del compresor se muestra a modo de ejemplo en los diagramas de la Figuras 5A-D. El diagrama de la Fig. 5A representa la disminucion bastante rapida de la eficiencia del compresor durante un periodo de 200 dias sin la adicion de ningun aceite de lavado o agente antiincrustante. Cuando se anade solo un inhibidor de la polimerizacion (por ejemplo, 4-hidroxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-N-oxilo) como agente antiincrustante, la disminucion de la eficiencia del compresor se reduce ligeramente (Fig. 5B).
Cuando se anade solo un aceite de lavado (en este caso, el aceite de lavado de DIPB que se inyecta de forma intermitente 3 horas por semana) sin aditivos adicionales ni agentes antiincrustantes, la reduccion de la eficiencia del compresor durante un periodo de 200 dias se redujo drasticamente (Fig. 5C) en comparacion con los datos de la Fig. 5A.
Se detecto un efecto aun mayor sobre la eficiencia del compresor cuando el aceite de lavado se combino con un inhibidor de la polimerizacion (por ejemplo, 4-hidroxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-N-oxilo) en una proporcion de 1/100 de inhibidor/aceite de lavado. Al anadir la mezcla de aceite de lavado/inhibidor (que se inyecto de forma intermitente 3 horas por semana) no se detecto una disminucion de la eficiencia del compresor durante un periodo de 200 dias (Fig. 5C).
En resumen, la combinacion de aceite de lavado e inhibidor aumento la eficiencia del compresor de una manera sinergica que no era predecible para una persona experta en la tecnica. El efecto sinergico puede deberse a la interaction especifica entre el aceite de lavado y el agente antiincrustante, como se ha explicado anteriormente.
Claims (15)
1. Aceite de lavado para su uso como agente antiincrustante en compresores de gas, en particular en compresores de gas craqueados, que comprende
al menos un compuesto de acuerdo con las formulas (II)
en la que los restos R2 y R3 se seleccionan de un grupo que comprende alquilo C1-C20 lineal o ramificado, cicloalquilo C3-C10 y cicloalquilo C3-C10 sustituido con alquilo C1-C10 lineal o ramificado y arilo C6-C12 y arilo C6-C12 sustituido con alquilo C1-C10 y en donde dichos restos pueden estar interrumpidos por oxigeno o nitrogeno y en donde dichos restos pueden estar funcionalizados con grupos hidroxilo o grupos amino y en donde dichos restos pueden ser iguales o diferentes, y
al menos un aditivo seleccionado de un grupo que comprende un inhibidor de polimerizacion, un antioxidante, un desactivador de metales, un captador de metales, un inhibidor de corrosion y un aditivo de control de pH.
2. Aceite de lavado segun la reivindicacion 1, caracterizado por que comprende una mezcla de al menos dos, preferiblemente al menos tres compuestos de acuerdo con las formulas (I), (II) y (III)
en las que los restos R1, R2 , R3 , R4 , R5 y R6 se seleccionan de un grupo que comprende alquilo C1-C20 lineal o ramificado, cicloalquilo C3-C10 y cicloalquilo C3-C10 sustituido con alquilo C1-C10 lineal o ramificado y arilo C6-C12 y arilo C6-C12 sustituido con alquilo C1-C10 y en donde dichos restos pueden estar interrumpidos por oxigeno o nitrogeno y en donde dichos restos pueden estar funcionalizados con grupos hidroxilo o grupos amino y en donde dichos restos pueden ser iguales o diferentes.
3. Aceite de lavado segun las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por
- del 0 al 10 % en masa, preferiblemente del 1 al 7 % en masa, lo mas preferiblemente del 2 al 5 % en masa de un benceno monosustituido de acuerdo con las formulas (I);
- del 60 al 100 % en masa, preferiblemente del 70 al 97 % en masa, mas preferiblemente del 80 al 90 % en masa de un benceno disustituido de acuerdo con las formulas (II); y
- del 0 al 5 % en masa, preferiblemente del 1 al 3 % en masa, lo mas preferiblemente del 1,5 al 2 % en masa de un benceno trisustituido de acuerdo con las formulas (III).
4. Aceite de lavado segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la mezcla comprende al menos tres de los compuestos seleccionados de un grupo que comprende compuestos de acuerdo con las formulas (I), (IIa-b) y (IIIa-c)
5. Aceite de lavado segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los restos R1, R2 , R3 , R4 , R5 y R6 se seleccionan de un grupo que comprende alquilo C1-C12 y cicloalquilo C3-C7.
6. Aceite de lavado segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los restos R1, R2 , R3 , R4 , R5 y R6 se seleccionan de un grupo que comprende etilo, propilo, isopropilo, butilo o iso-butilo.
7. Aceite de lavado segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la mezcla comprende isopropilbenceno (cumeno), al menos un isomero de diisopropilbenceno y al menos un isomero de triisopropilbenceno.
8. Aceite de lavado segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la mezcla comprende un 94-96 % en masa de diisopropilbenceno (DIPB); un 2-4 % en masa de isopropilbenceno (cumeno), un 1-2 % en masa de triisopropilbenceno (TRIPB) y un 0,1-1,0 % en masa de hidrocarburos aromaticos mas pesados.
9. Aceite de lavado segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un punto de ebullicion a temperaturas de entre 150 °C y 300 °C, preferiblemente de entre 170 °C y 250 °C, lo mas preferiblemente de entre 190 °C y 220 °C.
10. Aceite de lavado segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la mezcla esta libre de compuestos no aromaticos, en particular libres de compuestos no aromaticos tales como alcanos C1-C8 , alquenos C2-C8 y/o alquinos C3-C8.
11. Aceite de lavado segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se mezcla con otras mezclas de gases de pirolisis.
12. Aceite de lavado segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la relacion de al menos un compuesto segun las formulas (II) o la mezcla de al menos dos, preferiblemente al menos tres compuestos segun las formulas (I), (II) y (III) y al menos un aditivo seleccionado de un grupo que comprende un inhibidor de polimerizacion, un antioxidante, un desactivador de metales, un captador de metales, un inhibidor de la corrosion y un aditivo de control de pH se encuentra entre 1000/1 y 10/1, preferiblemente 500/1 y 50/1, lo mas preferiblemente 100/1.
13. Aceite de lavado segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el al menos un inhibidor de la polimerizacion se selecciona del grupo de compuestos aromaticos y heteroaromaticos, en particular compuestos de fenol y N-arilo.
14. Uso de un aceite de lavado segun una de las reivindicaciones anteriores como agente antiincrustante en compresores de gas, en particular en compresores de gas craqueados.
15. Uso de un aceite de lavado segun la reivindicacion 14, caracterizado por que se inyecta de forma continua o de forma no continua en el compresor de gas, en particular con una velocidad de inyeccion continua del 0,05 al 0,25 por etapa como % en peso del gas procesado.
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