RU2623217C2

RU2623217C2 - Циркуляционное средство для первичных фракциональных охлаждающих контуров

Info

Publication number: RU2623217C2
Application number: RU2014110040A
Authority: RU
Inventors: Мария Беата МАНЕК; Меха Х. ШАХ; Дэниэл К. ФРАЙ
Original assignee: Налко Компани
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2017-06-23
Also published as: EP2768791A4; EP2768791B9; JP6068485B2; ES2615751T3; CA2844829C; WO2013058997A1; US20130098466A1; EP2768791B1; BR112014006054A2; JP2014530934A; KR20140079374A; US9505988B2; SG2014013312A; CA2844829A1; BR112014006054B1; CN103827064A; EP2768791A1; MY174253A; CN103827064B; KR101942985B1

Abstract

Изобретение относится к способу уменьшения роста вязкости или поддержания вязкости и снижения коэффициента теплопередачи закалочной среды, которая неоднократно циркулирует через тепловую циркуляционную систему, включающемуй добавление консервирующей композиции в закалочную среду. Композиция содержит: a) высокотемпературный ингибитор полимеризации в количестве от 1 до 10 мас.%, где высокотемпературный ингибитор полимеризации выбран из группы, включающей 1-нафтол, стерически затрудненный фенол или любую их комбинацию; b) смоляной диспергатор, где смоляной диспергатор выбран из группы, включающей алкилзамещенную фенолформальдегидную смолу, алкилзамещенную фенол-полиэтилен-полиамин-формальдегидную смолу, сополимеры полиакрилата, и их комбинации; и c) понизитель вязкости в количестве от 8 до 30 мас.%, где понизитель вязкости представляет собой сополимер α-олефина и малеиновой кислоты, и где композиция снижает вязкость закалочной среды больше, чем только фенолформальдегидная смола. Способ позволяет охлаждающей среде оставаться эффективной дольше, чем было бы в ином случае, и тем самым предотвращает проблемы, связанные с необходимостью жертвовать чрезмерные ресурсы для контролирования регенерации тепла, увеличения вязкости, понижения качества продукта или управления оборудованием при температурах, не зависящих от оптимальных характеристик конструкций. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Перекрестные ссылки на родственные заявки

Нет.

Документальное подтверждение Федерально проспонсированного исследования или разработок

Не установлено.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Это изобретение относится к способам и композициям для снижения вязкости циркулирующих сред, используемых в первичных фракционаторах на заводах по производству этилена. На заводах по производству этилена газ из горячих трещин от печей должен быть охлажден (закаленный) для дальнейшей обработки и фракционирования. Этот процесс охлаждения происходит в охлаждающей системе, которая в случае с креккинг системой с жидкостной и смешанной подачей топлива, состоит из серии закалочно-испарительных аппаратов (TLX или TLE), первичного фракционатора или башни охлаждения жидкости, контура охлаждения жидкости, и вспомогательного оборудования (к примеру, фильтры, дополнительный жидкотопливный стриппер и пр.). После первоначального охлаждения (закаления) в TLX, продукты крекинга попадают в дистилляционную башню (первичный фракционатор или башня охлаждения жидкости), которая отделяет легкие продукты в верхней части (пиролизный бензин) и более тяжелые углеводороды в днищах. Часть нижнего продукта циркулирует через контур охлаждения жидкости обратно в TLX как охлаждающая среда. Чрезмерное тепло, извлеченное через систему охлаждения жидкости, используется для производства пара разбавления, который, в свою очередь, возвращается в крекинговые печи, способствуя в целом регенерации тепла.

Высокие температуры и длительное время пребывания в контуре циркуляции (жидкий квенч) способствуют агломерации тяжелых молекул, произведенных в крекинговых печах, в большие полуциклические ароматические продукты, часто называемые смолы. Смолы увеличивают вязкость циркулирующей среды, таким образом увеличивая потенциал для засорения в башне, что, в свою очередь, негативно сказывается на рециркуляции тепла и надлежащем фракционировании.

По мере увеличения вязкости охлаждаемого материала, его коэффициент теплопередачи падает. Со временем это может привести к значительному уменьшению регенерации тепла, уменьшению выработки пара в системах пара разбавления, и значительным расходам на импорт пара, требуемого для крекинга. Кроме того, с тем как среду становится все труднее прокачивать, работа происходит менее эффективно, или должна быть дополнена импортируемым потоком нефти. В некоторых случаях закаливание среды становится настолько эффективным, что, по крайней мере, некоторые части заводов должны эксплуатироваться при температурах, которые находятся за пределами их конструктивных ограничений. Все это приводит к значительным расходам и проблемам с обслуживанием и качеством продукции.

Известные из существующего уровня техники методы снижения увеличения вязкости в закалочной среде включают добавление специально образованных антифоулянтов, которые предотвращают агрегацию и осаждение тяжелых смол, тем самым улучшая характеристики потока смол. Патент США 5,985,940 описывает использование фенолформальдегидных смол для контроля вязкости в закалочной среде. Методы из существующего уровня техники, тем не менее, теряют свою эффективность, когда значительные количества остаточных реакционно-способных мономеров присутствуют в жидких промышленных отходах от процесса крекинга. Недавние изменения в промышленной практике включают использование различных исходных материалов, которые приводят к большому количеству остаточных реактивных мономеров, которые снижают эффективность антифоулянтов. Это вызывает непредсказуемые изменения в механизмах и особенностях закалочной среды и в очередной раз приводит к значительным проблемам в стоимости, качестве продукции и обслуживании. Таким образом, существует явная необходимость и целесообразность в способах и композициях, используемых в сокращении воздействия смолы на циркуляцию среды в охлаждающих контурах первичного фракционатора.

Уровень техники, описанный в этом разделе, не предназначен для того, чтобы являться признанием того, что любой патент, публикация или другая информация, которая имеет ссылку здесь, является "Существующим уровнем техники" в отношении настоящего изобретения, если специально не обозначено как таковое. Кроме того, в этом разделе не должно быть истолковано, что был произведен поиск или что не существует другой соответствующей информации, которая определена в 37 CFR §1.56(a).

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

По крайней мере один вариант воплощения изобретения относится к способу снижения увеличения вязкости или поддержания вязкости и снижения коэффициента теплопередачи закалочной среды, которая неоднократно циркулирует через систему циркуляции тепла. Способ включает этап добавления предохраняющей композиции в закалочную среду. Композиция содержит: a) высокотемпературный ингибитор полимеризации, b) смоляной диспергатор, и c) понизитель вязкости.

Композиция может дополнительно содержать растворитель с высокой температурой кипения. Высокотемпературным ингибитором полимеризации может быть 1-нафтол, или экранированный фенол, или их комбинация. Смоляным диспергатором может быть алкилзамещенная фенолформальдегидная смола. Понизителем вязкости может быть альфа олефин-алкил малеат сополимер. Композиция может быть добавлена в закалочную среду, чтобы дать в результате количество 100-10000 частей на миллион. Закалочной средой может быть жидкий квенч. Контуром циркуляции тепла может быть контур охлаждающей жидкости первичного фракционатора на заводе по производству этилена. Контур циркуляции тепла может быть выбран из списка, который состоит из первичного фракционатора на заводе по производству этилена или EDC/VCM применений. Время пребывания закалочной среды в реакционном сосуде может сильно варьироваться. Температура закалочной среды в реакционном сосуде может быть между 20 и 300°C.

Дополнительные выгоды и преимущества описаны здесь, и будут очевидны из следующего детального описания.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следующие определения предназначены для обозначения того, как должны быть истолкованы термины, используемые в этом описании и, в частности, в формуле. Организация определений предназначена только для удобства и не предназначена для ограничения любого из определений к какой-либо категории.

"Высокотемпературный ингибитор полимеризации" означает композицию, которая игибирует образование полимеров из мономерных звеньев, присутствующих при температурах, превышающих 150°C, которая включает, но не ограничивается такими, как экранированные фенолы, 1-нафтол, арилзамещенные ароматические 5 диамины, алкилзамещенные ароматические диамины и их комбинации.

"Смоляной диспергатор" означает композицию вещества, содержащего молекулу, которая имеет углеводородную группу, полярную группу (к примеру, азотную или кислородную функциональную группу), и соединительную группу, соединенную с обеими и углеводородной группой и полярной группой, композицию, способную эффективно ингибировать агломерацию или разрушение агломератов смол в жидкости, и их диспергирование в жидкости, которая включает, но не ограничивается такими, как алкилзамещенные фенолформальдегидные смолы, алкилзамещенные фенол-полиэтилен-полиамин-формальдегидные смолы, сополимеры полиакрилата и их комбинации.

"Понизитель вязкости" означает композицию вещества, которое снижает вязкость углеводородных смесей при повышенных температурах свыше 150°C, которая включает, но не ограничивается сополимерами α-олефинмалеиновой кислоты.

В случае, когда приведенные выше определения или описания, примененные в другом месте данной заявки, не согласуются со значением (явно ил неявно), которое обычно используется в словаре, или заявлены во включенном источнике посредством ссылки в данную заявку, термины заявки и формулы, в частности, должны быть истолкованы к пониманию в соответствии с определением или описанием в этой заявке, и не в соответствии с общим определением, словарным определением, или определением, которое было включено сюда путем ссылки. В свете вышеизложенного, для такого случая, термин можно понимать, только если он истолкован по словарю, если термин определен согласно Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition, (2005), (Published by Wiley, John & Sons, Inc.) это определение должно контролировать как этот термин должен быть определен в формуле изобретения.

В по меньшей мере одном варианте эксплуатационных свойств закалочной среды, которая неоднократно циркулирует в крекированном материале для охлаждения сохраняется при добавлении новой композиции вещества. Композиция содержит высокотемпературный ингибитор полимеризации, смоляной диспергатор и понизитель вязкости. В по крайней мере одном варианте осуществления композиция дополнительно содержит растворитель с высокой температурой кипения. Эта композиция предотвращает смолу от агломерации, ингибирует полимеризацию остаточных мономеров из крекинг-процесса (таких как стирол, инден, мононенасыщенные углеводороды, полиненасыщенные углеводороды и любые их комбинации) и предотвращает эти материалы от взаимодействия, таким образом эффективно уменьшает вязкость закалочного материала. Предотвращение сохраняется даже тогда, когда закалочная среда циркулирует много раз в течение длительного периода времени. Кроме того, предотвращение, получаемое от композиции, имеет неожиданный эффект, который возникает в результате синергизма, вызванного комбинацией этих трех компонентов. Это вызывает наблюдаемый уровень предотвращения, превышающий сумму каждого из отдельных эффектов предотвращения каждого из трех компонентов.

В по крайней мере одном варианте смоляной диспергатор является выбранным из перечня, состоящего из алкилзамещенных фенолформальдегидных смол, полиакрилатного сополимера, алкилзамещенных фенол-полиэтилен-полиамин формальдегидных смол, и их комбинаций. В по крайней мере одном из вариантов представленные смоляные диспергаторы являются такими, которые описаны в Патенте США 5,985,940.

В по крайней мере одном из вариантов осуществления ингибитор полимеризации представляет собой 1-нафтол или экранированный фенол.

В по крайней мере одном из вариантов осуществления ингибитор полимеризации представляет собой аминный антиоксидант. Композиция, содержащая аминный антиоксидант и фенолформальдегидную смолу, описана в заявке на патент Китая CN 101062880, но он не раскрывает добавление понизителя вязкости. Кроме того, эта ссылка не имеет идеи или предположения, что комбинация из трех приведет к сохранению эффекта суммы каждого из отдельных эффектов предотвращения каждого из трех компонентов.

В по крайне мере одном варианте осуществления композиция является эффективной для крекированного материала, в котором реакционно-способные мономеры превышают 1% крекированного материала. В по крайне мере одном варианте осуществления композиция является эффективной для крекированного материала, в котором реакционно-способные мономеры составляют между 1-10% крекированного материала.

He ограничиваясь объемом формулы изобретения, считается, что композиция является эффективной, поскольку она делает возможным наличие ингибирующего эффекта во всей системе, которая должна быть закалена, а не только в одной его части. В существующем уровне техники использования полимеризации, физические свойства ингибиторов ограничивают их в верхней части фракционатора и, следовательно, они не могут эффективно функционировать в днищах фракционатора. В настоящем изобретении композиция позволяет ингибитору проявлять себя на днищах, а также, в результате, приводит к гораздо большему консервирующему действию.

В по крайней мере одном варианте осуществления композиция содержит 1-10% (предпочтительно 5%) смоляного диспергатора, 1-10% (предпочтительно 5%) экранированного фенола, 1-нафтола, или сочетание экранированного фенола и 1-нафтола, 8-30% (предпочтительно 20%) понизителя вязкости, и 50-90% (предпочтительно 70%) тяжелого лигроина, обогащенного ароматикой. В по крайней мере одном варианте осуществления лигроин функционирует как растворитель.

В по крайней мере одном варианте осуществления композицию добавляют в дозировке от 100 до 10000 частей на миллиард в закалочной среде. Будет определено, что идеальная дозировка композиции может варьироваться в зависимости от вязкости среды и более вязкая среда требует больших доз композиции. В по крайней мере одном варианте воплощения композиция впрыскивается непосредственно в циркуляционный контур. В по крайней мере одном варианте осуществления время пребывания составляет от 1 часа до 10 дней (предпочтительно 2-5 дней).

В по крайней мере одном варианте осуществления композиция предотвращает увеличение вязкости и падение коэффициента теплопередачи в закалочной среде в производственных объектах, включая но не ограничиваясь такими как, охлаждающие контуры первичных фракционаторов на заводах по производству этилена, EDC/VCM применениях, и любой их комбинаций.

ПРИМЕРЫ

Изложенное выше может быть лучше понято со ссылкой на следующие примеры, которые представлены с целью иллюстрации и не предназначены для ограничения объема изобретения.

Была получена порция жидкого квенча из циркуляционного контура первичного фракционатора на заводе по производству этилена. Лабораторный анализ порции показал, что она содержит 1-2% реакционно-способного мономера. Часть затем была разделена на количество образцов, к которым добавляют различные количества чистого пиролизного бензина для имитации условий контура охлаждающей жидкости. Это привело в результате к образцам, которые имеют не меньше чем 1-10% реакционно-способных мономеров. Затем к образцам были добавлены различные количества одного, двух, или всех трех компонентов композиции изобретения.

Профили вязкости были взяты из нагретых с обратным холодильником образцов после специальных периодов времени (от 4 до 20 часов) и были измерены в диапазоне температур 40-150°С с использованием реометра Брукфильда с дополнительным прибором Thermosel®. Процент снижения вязкости представлен в Таблицах 1 и 2 для низшей и высшей крайних точек измерений.

Таблица I
Процент снижения вязкости при 40°С (жидкий квенч с 1% пиролизным бензином)
Образец №	Добавка при 600 оборотах в минуту	% снижения после 4 часов кипячения с обратным холодильником	% снижения после 20 часов кипячения с обратным холодильником
1	Фенолфомальдегидная смола	14.31	23.65
2	Альфа олефин-алкил малеат сополимер	13.00	43.73
3	1-нафтол	20.44	46.20
4	Сочетание 2 и 3 (1:1)	24.45	49.85
5	Сочетание 1, 2, и 3 (1:1:1)	28.64	54.34
6.	Сочетание 1, 2 и 3 (1;4; 1)	27.55	52.33

Таблица II
Процент снижения вязкости при 150°С (жидкий квенч с 1% пиролизным бензином)
Образец №	Добавка при 600 оборотах в минуту	% снижения после 4 часов кипячения с обратным холодильником	% снижения после 20 часов кипячения с обратным холодильником
1	Фенолфомальдегидная смола	0	7.89
2	Альфа олефин-алкил малеат сополимер	10.37	17.14
3	1-нафтол	0	15.63
4	Сочетание 2 и 3 (1:1)	10.37	26.95
5	Сочетание 1, 2, и 3 (1:1:1)	14.3	36.75
6	Сочетание 1, 2 и 3 (1:4:1)	13.8	30.02

Данные показывают, что наряду с тем, что каждый из трех компонентов по отдельности действительно уменьшает вязкость немного, наличие всех трех показывает заметное улучшение, более чем то, что можно было бы ожидать, просто суммируя их индивидуальную эффективность.

Наряду с тем, что это изобретение может быть воплощено во многих различных формах, существуют конкретные подробно описанные предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Настоящее изобретение является иллюстрацией принципов изобретения и не предназначено для ограничения изобретения конкретными проиллюстрированными вариантами осуществления. Все патенты, заявки на патенты, научные труды, и любые другие ссылочные материалы, упомянутые здесь, включены здесь в качестве ссылок во всей их полноте. Кроме того, изобретение также охватывает любую возможную комбинацию некоторых или всех различных вариантов осуществления, описанных и включенных здесь. Кроме того, изобретение также охватывает комбинации, в которых одно, несколько, или все кроме одного из различных вариантов осуществления, описанных и/или включенных здесь, исключены.

Приведенное выше описание предназначено для иллюстрации и не является исчерпывающим. Это описание предлагает множество вариантов и альтернатив для обычного специалиста в данной области техники. Все эти альтернативы и варианты предназначены для включения в объем формулы изобретения, где термин "содержащий" означает "включающий, но не ограничивающийся". Те, кто знаком с данной областью техники может распознавать другие эквиваленты конкретных вариантов осуществления, описанных в данном документе, при этом эквиваленты также охватываются формулой изобретения.

Все диапазоны и параметры, описанные здесь, следует понимать как такие, которые охватывают все без исключения диапазоны, входящие в них, и каждое значение между крайними точками. К примеру, заявленный диапазон «от 1 до 10» следует рассматривать как такой, который включает любые и все поддиапазоны между (и включительно) минимальным значением 1 и максимальным значением 10; то есть все поддиапазоны начиная с минимального значения 1 или более, (к примеру от 1 до 6.1), и заканчивающиеся максимальным значением 10 или менее, (к примеру от 2.3 до 9.4, от 3 до 8, от 4 до 7), и, наконец, с каждым значением 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, и 10 содержащимися в пределах.

Это завершает описание предпочтительных и альтернативных вариантов осуществления изобретения. Специалисты в данной области техники могут распознать другие эквиваленты для конкретных вариантов осуществления, описанных здесь, при этом эквиваленты охватываются присоединенной формулой изобретения.

Claims

1. Способ уменьшения роста вязкости или поддержания вязкости и снижения коэффициента теплопередачи закалочной среды, которая неоднократно циркулирует через тепловую циркуляционную систему, включающий добавление консервирующей композиции в закалочную среду, причем композиция содержит:

a) высокотемпературный ингибитор полимеризации в количестве от 1 до 10 мас.%, где высокотемпературный ингибитор полимеризации выбран из группы, включающей 1-нафтол, стерически затрудненный фенол или любую их комбинацию;

b) смоляной диспергатор, где смоляной диспергатор выбран из группы, включающей алкилзамещенную фенолформальдегидную смолу, алкилзамещенную фенол-полиэтилен-полиамин-формальдегидную смолу, сополимеры полиакрилата и их комбинации; и

c) понизитель вязкости в количестве от 8 до 30 мас.%, где понизитель вязкости представляет собой сополимер α-олефина и малеиновой кислоты, и

где композиция снижает вязкость закалочной среды больше, чем только фенолформальдегидная смола.

2. Способ по п. 1, в котором композиция дополнительно содержит растворитель с высокой точкой кипения.

3. Способ по п. 1, в котором смоляной диспергатор представляет собой алкилзамещенную фенолформальдегидную смолу.

4. Способ по п. 1, в котором композиция добавлена в закалочную среду для получения в результате количества 100-10000 частей на миллион.

5. Способ по п. 1, в котором закалочная среда представляет собой жидкий квенч.

6. Способ по п. 1, в котором контур тепловой циркуляции представляет собой контур охлаждающей жидкости первичного фракционатора завода по производству этилена.

7. Способ по п. 1, в котором контур тепловой циркуляции является выбранным из перечня, который состоит из первичного фракционатора на заводе по производству этилена или EDC/VCM применения.

8. Способ по п. 1, в котором время пребывания закалочной среды в реакционном сосуде является высоковариабельным.

9. Способ по п. 1, в котором температура закалочной среды в реакционном сосуде находится между 20 и 300°С.

10. Способ по п. 1, в котором композиция содержит 5 мас.% ингибитора полимеризации.

11. Способ по п. 1, в котором композиция содержит 20 мас.% понизителя вязкости.

12. Способ по п. 1, в котором композиция содержит 1-5 мас.% ингибитора полимеризации.

13. Способ по п. 1, в котором композиция содержит 20-30 мас.% понизителя вязкости.