JP6832953B2 - 希釈蒸気システムで形成される副生成物を分散させる方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2015年12月28日に出願された米国特許出願第62/271,667号に対する優先権を主張するものであり、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本細書で使用される場合、用語「熱分解副生成物」は、熱分解手順の副生成物として形成される、パイガス、パイタール、別の物質、またはそれらの2つ以上の組み合わせを意味する。
本明細書では、工業処理システムの水リサイクルループ内に存在するパイガス及び/またはパイガス副生成物に起因する汚損を防止または低減する方法を開示する。いくつかの実施形態では、処理システムは熱分解プラントである。いくつかの実施形態では、熱分解プラントはエチレン製造プラントである。いくつかの実施形態では、水リサイクルループは、熱分解プラント内の希釈蒸気システムの運転によって提供される。その方法は、工業処理システム内の水リサイクルループに対して1つ以上の防汚ポリマーを適用することを含む。本明細書では、パイガスまたはパイガス副生成物を含有するプロセス水を含む工業プロセスの水リサイクルループ内の汚損を低減する方法を開示し、その方法は、プロセス水に対して1つ以上の防汚ポリマーを適用することと、その処理されたプロセス水を水リサイクルループ内の内部表面と接触させることと、を含む。それらの方法は、接触表面の汚損を低減または防止するのに有効である。
3つの異なるポリマー構造が、本発明の方法において防汚ポリマーとして用いられる。より詳細に考察されるように、そのポリマーは、通常は、水リサイクルループに個別にまたは組み合わせて適用して、水リサイクルループ内で防汚特性をもたらす。総称として、個別の3つのポリマーまたはそれらの2つ以上の組み合わせは、本明細書ではまとめて「防汚ポリマー」と称される。3つのポリマーは以下の通りであり、本明細書ではポリマー1、ポリマー2、及びポリマー3と称される。
本発明の方法によれば、有効量の上記1つ以上の防汚ポリマーを工業処理システムの水リサイクルループに適用する。防汚ポリマーは、当業者には理解されるように、ループ内の任意の場所で水リサイクルループに有利に添加される。しかしながら、いくつかの実施形態では、熱分解プラントの急冷水塔(QWT)の下流で、プロセス水ストリッパー(PWS)に、1つ以上の防汚ポリマーを有利に添加し、そこで、高温熱分解ガスを急冷水と接触させると、熱分解副生成物が最初に凝縮され、そしてさらに急冷水分離器(QWS)の下流では、油相と水相のバルク分離が提供される。当業者には、QWSは相を完全には分解せず、熱分解副生成物及びパイガス副生成物は分散または乳化されて水相中に同伴されたままであることはよく知られている。したがって、同伴された熱分解副生成物及びパイガス副生成物を有する水相はPWSに適用される。我々は、PWS中に1つ以上の防汚ポリマーを添加すると、熱分解プラントの水リサイクルループに沿って熱分解副生成物及びパイガス副生成物を運ぶ水によってその後に接触される表面の汚損が、低減または防止されることを見出した。
以下の実施例は、本発明の実験的実施形態を示すことを意図している。これらの実施形態は、本明細書に添付される特許請求の範囲に対する限定ではない。本明細書に記載される実験的実施形態に従うことなく、さらに、特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更を加えることができることが認識されよう。
表2に示す量の、ポリマー1を含む、表2の材料の溶液を、pH6〜10の範囲の脱イオン水中で作製した。10ミリリットルの各溶液を個別に試験管に入れ、その溶液が水浴の温度で平衡に達するまで、すべての試験管を80℃の水浴中に一緒に置いた。平衡化後、段落番号[0021]において定義したパイガス副生成物を、0.1mL〜0.5mLと体積を変えながら、同じ量を各試験管に溶液で加えた。次いで試験管を機械的にまたは手動で攪拌して、試験管内容物を完全に混合した。試験管をベンチトップ上に垂直位置で静置した。それらを混合直後に検査し、続いて室温へと冷却しながら15分間隔で検査した。各試験管中の混合物の外観を、典型的には合計60分後に、視覚スケールで評価し、評価「1」は完全に透明な混合物を示し、評価「5」は完全に不透明な混合物を示している。すべてのサンプルを、評価するために白い背景に対して保持した。より高い評価、すなわち、より高い不透明度は、より分散した材料がプロセス水混合物中に存在しているので、汚損が低減または排除されたことを示している。表2は、プロセス水混合物に与えられた評価を示す。
39:1のAM:MAPTACのモル比でのアクリルアミド(AM)とメタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド(MAPTAC)とのコポリマーであるポリマー2材料を用いた以外は、実施例1を繰り返した。結果を表3に示す。
報告された分子量4200を有するPEO−PPO−PEOトリブロックコポリマーであるポリマー3タイプのポリマーを用いた以外は、実施例1を繰り返した。結果を表4に示す。
スチレン汚損のプロセス水シミュレーションを実施した。500mLのガラス製丸底フラスコに、400mLの脱塩水を入れ、それにNaCl及びモノエタノールアミンを、9〜9.5のpH及び約215μS/cmの導電率を提供するのに十分な量で添加した。試片の端がガラスに接触しないように、適用前重量を計った炭素鋼金属試片(寸法:30mm×15mm×2mm、重量約7g)を水に浸漬した。容器の内容物を窒素で約20分間パージし、次いで110ppmの防汚ポリマーまたはその混合物を容器に添加した。その容器を100℃の油浴に浸漬し、フラスコ内容物の温度を一定温度にした。次いで、7000ppmのアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を含む8mLの脱抑制スチレン(de−inhibited styrene)を、シリンジを介して60mL/時の速度で容器に添加した。
以下の違いを除いて、実施例1の方法を繰り返した。新たに得られたプロセス水を、サンプル中に残留している石油副生成物からデカントした。次いで、デカントした水相の底に沈殿した2mLのパイタールを、5つの40mLバイアルの各々に入れた。次いで、バイアルの各々に20mLの脱塩水を加え、バイアルを手動で50回振盪した。次に、表5に示した材料50ppmをバイアルに加え、バイアルをさらに50回振盪した。次いで、バイアルを80℃の水浴中に3時間置いた。周囲実験室温度まで冷却した後、バイアルをさらに50回振盪し、次いで実施例1に記載した評価システムを、最終振盪から少なくとも1分後に適用した。表6は、分散剤のタイプの関数としてバイアルに与えられた評価を示している。
5つの40mlバイアルに、新たに得られたプロセス水を入れた。それは実施例10で使用したものと同じプロセス水であった。液相をデカントすると、バイアルの壁に目に見えるように付着した残留物質が得られた。これらの空のバイアルに、20mlの脱塩水を添加した。次に、表5に示した材料50ppmを添加し、バイアルを手動で50回振盪した。次いで、バイアルを80℃の水浴中に3時間置いた。周囲実験室温度まで冷却した後、バイアルをさらに50回振盪し、次いで実施例1に記載した評価システムを用いて、最終振盪から少なくとも1分後のバイアルの内容物を分析した。結果を表6に示す。
油浴温度を110℃に設定し、使用した材料の濃度が10−4mol/Lであった以外は、実施例4〜9の手順を繰り返した。ポリマー3タイプの使用した材料は、PLURONIC(登録商標)17R4、P−123、及びF−68、ならびにTETRONIC(登録商標)90R4(Ludwigshafen,GermanyのBASF(登録商標)SEからすべて入手した)、ならびにSYNPERONIC(登録商標)PE P105及びPE−P84(両方共に、East Yorkshire,UKのCroda International Plcから入手した)であった。
Claims (22)
- 工業熱分解プロセスの水リサイクルループにおいて、パイガスまたはパイガス副生成物を含有するプロセス水の汚損を低減する方法であって、
不飽和脂肪酸と第一級ジアミンとアクリル酸とのコポリマーから選択される第1ポリマーと、メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリドとアクリル酸及び/またはアクリルアミドとのコポリマーから選択される第2ポリマーとのブレンドである1つ以上の防汚ポリマーであって、総量が5ppm〜500ppmである1つ以上の防汚ポリマーを、パイガス及び/またはパイガス副生成物を含有するプロセス水に適用して、処理されたプロセス水を形成することと、
前記処理されたプロセス水を前記水リサイクルループ内の内部表面と接触させることと、を含む、方法。 - 前記1つ以上の防汚ポリマーは、前記第1ポリマーが前記第2ポリマーに対して重量で25:75〜75:25となるブレンドである、請求項1に記載の方法。
- 前記不飽和脂肪酸がトール油脂肪酸からなるか、または前記第一級ジアミンがジエチレントリアミンからなるか、またはそれら両方がそれぞれからなる、請求項1または2に記載の方法。
- 前記第1ポリマーが、当該第1ポリマーの重量を基準として、50重量%〜90重量%のトール油脂肪酸含量、5重量%〜40重量%のジエチレントリアミン含量、及び5重量%〜35重量%のアクリル酸含量を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記適用が、熱分解プラント中のコアレッサーの下流である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記プロセス水が、60℃〜110℃の温度で存在する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記水リサイクルループが、1つ以上の急冷水塔、油/水分離器、プロセス水ストリッパー、希釈蒸気発生器、または流体接続でそれらの組み合わせを備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記水リサイクルループが、希釈蒸気システムを備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記工業熱分解プロセスが、熱分解プロセスを含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法が、10ppm〜250ppmの1つ以上の防汚ポリマーを適用すること、または100ppm〜200ppmの1つ以上の防汚ポリマーを適用することを含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記処理されたプロセス水が、前記プロセス水よりも25重量%〜200重量%多く分散したパイガス及び/もしくはパイガス副生成物、または前記プロセス水よりも1重量%〜150重量%多く分散したパイガス及び/もしくはパイガス副生成物を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 処理されたプロセス水であって、
a.工業熱分解プロセスの水リサイクルループからのプロセス水であって、前記プロセス水がパイガスまたはパイガス副生成物を含む、プロセス水と、
b.前記処理されたプロセス水に対する重量が5ppm〜500ppmである1つ以上の防汚ポリマーであって、不飽和脂肪酸と第一級ジアミンとアクリル酸とのコポリマーから選択される第1ポリマーと、メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリドとアクリル酸及び/またはアクリルアミドとのコポリマーから選択される第2ポリマーとのブレンドである、1つ以上の防汚ポリマーと、を含み、
前記処理されたプロセス水が、前記プロセス水よりも25重量%〜200重量%多く分散したパイガス及び/またはパイガス副生成物を含む、処理されたプロセス水。 - 工業熱分解プロセスのプロセス水中の汚損を低減するためのポリマー組成物の使用であって、前記プロセス水が、60℃〜110℃の温度を有し、パイガスまたはパイガス副生成物を含有し、前記ポリマー組成物が、不飽和脂肪酸と第一級ジアミンとアクリル酸とのコポリマーから選択される第1ポリマーと、メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリドとアクリル酸及び/またはアクリルアミドとのコポリマーから選択される第2コポリマーとのブレンドである、ポリマー組成物の使用。
- 工業熱分解プロセスに存在する水リサイクルループ内の汚損を低減するための請求項13に記載の組成物の使用であって、前記水リサイクルループが希釈蒸気システムを含む、使用。
- 不飽和脂肪酸と第一級ジアミンとアクリル酸との第1コポリマーが、メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリドとアクリルアミドとの第2コポリマーに対して重量で25:75〜75:25となるブレンドを含む組成物。
- 前記不飽和脂肪酸がトール油脂肪酸からなるか、または前記第一級ジアミンがジエチレントリアミンからなるか、またはそれら両方がそれぞれからなる、請求項15に記載の組成物。
- 前記第1コポリマーが、当該第1コポリマーの重量を基準として、50重量%〜90重量%のトール油脂肪酸含量、5重量%〜40重量%のジエチレントリアミン含量、及び5重量%〜35重量%のアクリル酸含量を有する、請求項15または16に記載の組成物。
- 熱分解プロセスに存在する水リサイクルループ内の汚損を低減するための請求項15〜17のいずれか一項に記載の組成物の使用であって、前記水リサイクルループが希釈蒸気システムを含む、組成物の使用。
- 処理されたプロセス水であって、
a.工業熱分解プロセスの水リサイクルループからのプロセス水であって、パイガスまたはパイガス副生成物を含むプロセス水と、
b.5ppm〜500ppmのエチレングリコールとプロピレングリコールとの一つ以上のコポリマーと、を含み、
前記処理されたプロセス水が、当該プロセス水よりも25重量%〜200重量%多く分散したパイガス及び/またはパイガス副生成物を含む、処理されたプロセス水。 - エチレングリコールとプロピレングリコールとのコポリマーが、10:90〜50:50のエチレングリコール:プロピレングリコールのモル比を有する、請求項19に記載のプロセス水。
- 工業熱分解プロセスの水リサイクルループにおいて、パイガスまたはパイガス副生成物を含有するプロセス水の汚損を低減する方法であって、
総量が5ppm〜500ppmである、エチレングリコールとポリピレングリコールとの一つ以上のコポリマーを前記プロセス水に適用して、処理されたプロセス水を形成することと、前記処理されたプロセス水を前記水リサイクルループ内の内部表面と接触させることと、を含む、方法。 - 熱分解プロセスに存在する水リサイクルループ内の汚損を低減するために、エチレングリコールとプロピレングリコールとの一つ以上のコポリマーを使用することであって、前記水リサイクルループが希釈蒸気システムを含む、一つ以上のコポリマーの使用。
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