TW201546243A - 中和劑在製造烯烴或苯乙烯之用途 - Google Patents

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Abstract

本發明大體上係關於用於中和烯烴或苯乙烯生產工廠中之酸性物流的組成物及方法。更具體而言，本發明係關於用於蒸汽裂化過程中之稀釋蒸汽系統之中和劑及其在此類系統中減少酸腐蝕及積垢之用途。

Description

中和劑在製造烯烴或苯乙烯之用途
本發明大體上係關於用於中和烯烴或苯乙烯生產工廠中之酸性物流的組成物及方法。更具體而言，本發明係關於用於蒸汽裂化過程中之稀釋蒸汽系統之中和劑及其減少酸腐蝕、使積垢減至最少及防止產物污染之用途。
稀釋蒸汽為經由烴原料之熱解產生乙烯、丙烯及其他副產物之過程中的整合組分。稀釋蒸汽藉由降低熱解熔爐中之烴分壓來促進形成所需烯烴且其藉由減緩焦炭沈積速率來延長熔爐之運轉週期。
烴原料在裂化熔爐中熱解之後，必須快速冷卻流出氣體，亦即中止，從而防止反應性烯烴再結合成寡聚物、聚合物及稠合芳族結構之非所需混合物。在此中止過程期間，蒸汽冷凝且所得熱水用於熱量回收，進一步冷卻水冷凝物以用於中止過程中，且處理一部分冷凝物以供作為稀釋蒸汽再次使用。
此「蒸汽裂化」過程(在稀釋蒸汽存在下烴原料之熱解)亦產生少量不太合乎需要的副產物，諸如一氧化碳、二氧化碳、乙醛及乙酸。有機酸、乙酸、丙酸、甲酸及在較小程度上較高C4-C6有機酸促進中 止水系統、中止水清潔容器(油/水分離器、聚結器、製程水汽提器)及稀釋蒸汽產生器之水性環境中之腐蝕。「稀釋蒸汽系統」(包括中止水系統、油/水分離器、製程水汽提器、稀釋蒸汽產生器及稀釋蒸汽管道之系統)中之酸性條件之另一貢獻者為硫基酸，其由與烴原料一起供應或添加至烴原料中之硫化合物之裂化形成。用鹼性劑中和此等酸性副產物。
在許多系統中，用於稀釋蒸汽系統之所選中和劑為苛性鹼、NaOH且此鹼化劑為有成本效益的，其限制條件為稀釋蒸汽產生器具有防止帶有稀釋蒸汽之鈉離子之偶發殘留的足夠尺寸或設計特徵。具有稀釋蒸汽之較低水準之鈉殘留可產生更大程度之熔爐焦化及更短的熔爐運轉週期，而較高水準之鈉殘留可能破壞熔爐輻射管之機械特性(例如鈉脆化)。
為了避免與鈉殘留相關的危害，已選擇大量乙烯生產者以使用中和胺控制稀釋蒸汽系統中之pH值。雖然單乙醇胺(monoethanolamine；MEA)為有成本效益的胺，但其與稀釋蒸汽冷凝物中之乙酸反應形成MEA-乙酸鹽。在水性溶液中，此鹽產生緩衝pH條件，其中添加少量酸並不會顯著降低pH值且添加少量鹼並不會顯著提高pH值。即使此緩衝條件保護pH值免於變化至更具腐蝕性的酸性範圍，其亦需要使用大量MEA以將pH值提高至保護性pH值範圍從而避免氧化鐵溶解且從而防止腐蝕。
即使MEA在蒸汽鍋爐中具有相對較低的揮發度比率，一些胺將在鍋爐中殘留有蒸汽相。當諸如MEA之胺進入熱解熔爐中時，胺裂化形成氨及烴副產物。氨為乙烯產物之污染物，因為其污染用於產生聚 乙烯及乙烯共聚物之催化劑。當乙烯產物歸因於氨而不合格時，將乙烯產物直接傳送至燃燒系統直至產物恢復合格。因為氨為鹼，所以其可提高稀釋蒸汽系統之中止水中之pH值。若氨之添加不受控制，則隨後中止水可能變得鹼性過高且可促進中止油/水分離器中之經穩定之乳液，致使稀釋蒸汽產生器過早積垢。
因此，需要更有效的中和器。
本發明之一個態樣為一種用於抑制乙烯生產工廠中之設備之積垢及腐蝕的方法。該方法包含將中和劑注入稀釋蒸汽系統中，該中和劑之揮發度指數小於0.005且pKa為約12至約20。中和劑進一步為實質上不含鈉的且當該中和劑為膽鹼鹽時，該膽鹼鹽經約2重量%至約10重量%之烷醇胺穩定。
本發明之另一態樣為一種用於抑制苯乙烯生產工廠中之設備之積垢及腐蝕的方法。該方法包含將中和劑注入稀釋蒸汽系統中，該中和劑之揮發度指數小於0.005且pKa為約12至約20，且實質上不含鈉。
又一態樣為一種用於抑制乙烯或苯乙烯生產工廠中之設備之積垢及腐蝕的方法。該方法包含將中和劑注入稀釋蒸汽系統中。該中和劑包含經約2重量%至約10重量%之烷醇胺穩定的膽鹼鹽。
本發明之另一態樣為經穩定之膽鹼組成物，其包含膽鹼鹽、溶劑及按該組成物之總重量計約2重量%至約10重量%之烷醇胺。
其他目標及特徵將在下文中部分顯而易見且部分指出。
10‧‧‧烴原料
12‧‧‧熱解熔爐
14‧‧‧流出管線
20‧‧‧中止水塔
22‧‧‧中止水塔管線
24‧‧‧塔頂管線
28‧‧‧中止水分離器位置
30‧‧‧中止水分離器
32‧‧‧中止水分離器管線
34‧‧‧輕質烴管線
36‧‧‧過濾器
38‧‧‧過濾器管線
40‧‧‧聚結器
42‧‧‧聚結器管線
44‧‧‧輕質油管線
48‧‧‧製程水汽提器注入位置
50‧‧‧製程水汽提器
52‧‧‧製程水汽提器管線
54‧‧‧氣體管線
56‧‧‧稀釋蒸汽補給
58‧‧‧稀釋蒸汽產生器注入位置
60‧‧‧稀釋蒸汽產生器
62‧‧‧稀釋蒸汽
64‧‧‧泄料
106‧‧‧饋料管線
108‧‧‧管線
110‧‧‧過熱器
112‧‧‧過熱器管線
120‧‧‧反應器
122‧‧‧反應器管線
130‧‧‧熱交換器
132‧‧‧熱交換器管線
134‧‧‧熱交換器
135‧‧‧熱交換器管線
136‧‧‧熱交換器注入位置
138‧‧‧熱交換器
139‧‧‧熱交換器管線
140‧‧‧分離器
142‧‧‧排出氣體管線
144‧‧‧排出氣體注入位置
146‧‧‧分離器管線
148‧‧‧分離器管線注入位置
150‧‧‧氣體/液體分離器
152‧‧‧冷凝物
154‧‧‧排出氣體冷凝器管線
156‧‧‧排出氣體壓縮器
157‧‧‧壓縮器管線
158‧‧‧壓縮器熱交換器
159‧‧‧廢氣管線
160‧‧‧製程水汽提器
162‧‧‧製程水汽提器管線
164‧‧‧製程水汽提器注入位置
170‧‧‧稀釋蒸汽產生器
172‧‧‧泄料
176‧‧‧稀釋蒸汽產生器管線
圖1為烯烴稀釋蒸汽系統之示意圖。
圖2為苯乙烯稀釋蒸汽系統之示意圖。
圖3為中和劑之pH值與濃度之曲線圖，中和劑有100% w/w單乙醇胺(MEA)；66.4% w/w MEA；39.6% w/w膽鹼氫氧化物及12% w/w MEA；41% w/w膽鹼氫氧化物及9% w/w MEA；42.3% w/w膽鹼氫氧化物及6%w/w MEA；以及43.4% w/w膽鹼氫氧化物及3% w/w MEA。
在全部圖式中，對應的參考標號指示對應的部件。
已發現乙烯及苯乙烯生產工廠中之中和劑有效地防止或減少具有非所需烴沈積物之設備的積垢且抑制產物污染。此類中和劑具有相對較高的pKa及相對較低的揮發度指數(V/L)且實質上不含鈉。
較高pKa允許中和劑在提高稀釋蒸汽系統中之水性溶液之pH值方面有效同時使所需中和劑量減至最小。在選擇具有較高pKa的中和劑過程中，當酸經化學計量中和時，僅需要稍微過量之較高pKa中和劑來提高鍋爐水之pH值。中和劑之較高pKa有助於減少廢水系統中所需的處理含量，因為其允許使用更少量之中和劑。
歸因於中和劑之較低揮發度，中和劑將在鍋爐中伴隨蒸汽相的可能性較小。因為中和劑呈蒸汽相之可能性較小，所以中和劑到達熱解熔爐之可能性亦較小。當用作中和劑之胺進入熱解熔爐中時，其裂化形成氨及烴。該氨為乙烯產物中之污染物，因為其污染聚合反應催化劑。氨亦可提高中止水之pH值，但當氨添加不受控制時，中止水可能達到過高pH值且可能形成阻礙油與水之分離的乳液。中和劑之較低揮發度避免可 能導致稀釋蒸汽產生器積垢之此等乳液之形成。
中和劑不含鈉或實質上不含鈉以使得不會將鈉離子攜帶至熔爐中或時攜帶量最小。此類攜帶可導致熔爐焦化、更短的熔爐運轉週期或熔爐輻射管之鈉脆化。鈉脆化使輻射管變得如同玻璃且明顯減短熔爐輻射管之使用壽命。若中和劑或包含中和劑之組成物含有不會導致熔爐焦化或導致稀釋蒸汽系統之任何組件中之鈉脆化的鈉量，則中和劑為「實質上不含鈉」的。較佳地，中和劑不含鈉。
本發明之方法抑制乙烯生產工廠中之設備之積垢及腐蝕，且其包含將中和劑注入稀釋蒸汽系統中，該中和劑之揮發度指數小於0.005且pKa為約12至約20，且實質上不含鈉。
一種用於抑制乙烯生產工廠中之設備之積垢及腐蝕的方法，該方法包含將中和劑注入稀釋蒸汽系統中，該中和劑包含經約2重量%至約10重量%之烷醇胺穩定的膽鹼鹽。
烴饋料裂化過程產生所需烯烴，主要為C2-C4烯烴，諸如乙烯、丙烯、丁烯及丁二烯。裂化過程亦產生副產物，諸如一氧化碳、二氧化碳、乙醛及有機酸，諸如乙酸、丙酸、甲酸及一些C4至C 6有機酸。此外，一些硫基酸為烴饋料中所含有的硫化合物之裂化產物。將中和劑添加至稀釋蒸汽系統中可減少可能由如上文更詳細描述之此等副產物中之一些的存在而引起的系統損傷。
用於本文所描述之方法中之稀釋蒸汽系統可包含熔爐、中止水塔、中止水分離器、聚結器、製程水汽提器及稀釋蒸汽產生器。用於乙烯生產之代表性稀釋蒸汽系統展示於圖1中，其中將烴原料10饋入熱 解熔爐12中且將流出管線14中所含有的來自熱解熔爐之流出物饋入中止水塔20中。該中止水塔20藉由噴射中止水塔20頂部之冷卻水來降低塔頂管線24中之氣體之溫度。此過程回收能量、減小非所需副反應且冷凝一部分熱解氣體。中止水塔管線22中含有中止水塔底部物且傳送至中止水分離器30。中止水分離器30將烴與水分離且其為清潔離開中止水塔之水過程中之第一步驟。輕質烴管線34中含有輕質烴且將其與中止水分離器管線32中所含有的水分離，該水被傳送至包含過濾器36及聚結器40之聚結器單元。該聚結器單元藉由使用過濾器36回收固體及聚結器40還原烴來移除有機及固體材料從而進一步提高製程水之品質。首先將中止水分離器管線32中所含有的來自中止水分離器30之水傳送至聚結器單元之過濾器36，且在過濾之後將過濾器管線38中所含有的水傳送至聚結器40。聚結器40分離輕質油與水。將輕質油管線44中所含有的來自聚結器之輕質油傳送至中止水分離器30，且將聚結器管線42中所含有的來自聚結器之水傳送至製程水汽提器50。製程水汽提器50藉由移除硫化氫、二氧化碳、氨及輕質烴來純化製程水。將氣體管線54中所含有的氣體典型地傳送至中止水塔20且將製程水汽提器管線52中所含有的來自製程水汽提器50之底部物傳送至稀釋蒸汽產生器60。可視需要將稀釋蒸汽補給56添加至製程水汽提器50中。稀釋蒸汽產生器60使用中止油或中壓蒸汽產生稀釋蒸汽。稀釋蒸汽產生器60中之蒸汽鼓含有除霧墊以消除雜質殘留且經由泄料64淨化雜質。將經處理之稀釋蒸汽62導入進料管線10中以將稀釋蒸汽再循環回熱解熔爐12中。
可在乙烯生產之稀釋蒸汽系統內的一或多個位置處注入中 和劑。可將一定濃度的中和劑注入製程水汽提器與稀釋蒸汽產生器之間的製程水汽提器管線中以使稀釋蒸汽產生器中之水性溶液之pH值保持在約9與約12之間，較佳在約9.5與約10.5之間，從而減少稀釋蒸汽產生器之腐蝕或積垢。舉例而言，在圖1中，可將中和劑注入稀釋蒸汽產生器注入位置58中，從而進入製程水汽提器管線52以使稀釋蒸汽產生器60中之水性溶液之pH值保持在約9與約12之間，較佳在約9.5與約10.5之間。
可將一定濃度的中和劑注入中止水塔與中止水分離器之間的中止水塔管線中以使中止水分離器中之水性溶液之pH值保持在約5.5與約7.5之間，從而減少中止水分離器之腐蝕。舉例而言，在圖1中，可在中止水分離器位置28處將中和劑注入中止水塔管線22中以使中止水分離器30中之水性溶液之pH值在約5.5與約7.5之間。
可將一定濃度的中和劑注入聚結器與製程水汽提器之間的中止水分離器管線中以使製程水汽提器中之水性溶液之pH值保持在約8與9之間，從而減少製程水汽提器之腐蝕或積垢，且減少退出製程水汽提器之蒸氣的氨污染。舉例而言，在圖1中，可在製程水汽提器注入位置48處將中和劑注入聚結器管線42中以使製程水汽提器50中之水性溶液之pH值保持在約8與約9之間。
本發明之另一態樣為一種用於抑制乙烯生產工廠中之設備之積垢及腐蝕的方法。該方法包含將包含膽鹼鹽之中和劑注入稀釋蒸汽系統中。該稀釋蒸汽系統包含熔爐、中止水塔、中止水分離器、聚結器、製程水汽提器及稀釋蒸汽產生器，且將該中和劑(i)以一定濃度注入製程水汽提器與稀釋蒸汽產生器之間的製程水汽提器管線中以使稀釋蒸汽產生器 泄料中之水性溶液之pH值保持在約9與約12之間，從而減少稀釋蒸汽產生器之腐蝕或積垢；(ii)以一定濃度注入中止水塔與中止水分離器之間的中止水塔管線中以使中止水分離器中之水性溶液之pH值保持在約5.5與7.5之間，從而減少中止水分離器之腐蝕；及(iii)以一定濃度注入聚結器與製程水汽提器之間的聚結器管線中以使製程水汽提器底部排出物中之水性溶液之pH值保持在約8與9之間，從而減少製程水汽提器之腐蝕或積垢，且減少離開製程水汽提器之蒸氣的氨污染。
本發明之方法抑制苯乙烯生產工廠中之設備之積垢及腐蝕，且包含將中和劑注入稀釋蒸汽系統中，該中和劑之揮發度指數小於0.005且pKa為約12至約20，且實質上不含鈉。
一種用於抑制苯乙烯生產工廠中之設備之積垢及腐蝕的方法，該方法包含將中和劑注入稀釋蒸汽系統中，該中和劑包含經約2重量%至約10重量%之烷醇胺穩定的膽鹼鹽。
用於苯乙烯生產之代表性稀釋蒸汽系統展示於圖2中，其中將饋料管線106中之乙苯原料與來自過熱器管線112之過熱蒸汽混合且經由管線108饋入反應器120中且反應。將反應器管線122中所含有的來自反應器之流出物導入一系列熱交換器(例如熱交換器130、熱交換器134及熱交換器138)中以冷卻且冷凝反應器流出物。經由熱交換器管線132將熱交換器130之內含物導入熱交換器134中，經由熱交換器管線135將熱交換器134之內含物導入熱交換器138中。經由熱交換器管線139將熱交換器138之內含物轉移至分離器140中，該分離器自冷凝物及粗苯乙烯中分離排出氣體。經由排出氣體管線142將來自分離器140之排出氣體導 入氣體/液體分離器150且經由排出氣體冷凝器管線154將來自排出氣體冷凝器之排出氣體導入排出氣體壓縮器156中。經由壓縮器管線157將壓縮排出氣體導入壓縮器熱交換器158中且作為廢氣經由廢氣管線159傳送。
經由分離器管線146將來自分離器140之冷凝物導入製程水汽提器160中。經由製程水汽提器管線162將製程水汽提器底部物導入稀釋蒸汽產生器170中。可經由稀釋蒸汽產生器管線176將來自稀釋蒸汽產生器170之蒸汽導入過熱器110中。可經由泄料172釋放稀釋蒸汽產生器中之雜質。經由過熱器管線112將自過熱器110釋放的蒸汽導入反應器120中以與乙苯反應。
可在苯乙烯生產之稀釋蒸汽系統內的一或多個位置處注入中和劑。可將一定濃度的中和劑注入兩個熱交換器之間的熱交換器管線中以使來自分離器之冷凝物之pH值保持在約6.5與約7.5之間，從而減少熱交換器或分離器之腐蝕或積垢。舉例而言，在圖2中，可在熱交換器注入位置136處將中和劑注入熱交換器管線135中以使分離器140中之水性溶液之pH值保持在約6.5與約7.5之間。
此外，可將一定濃度的中和劑注入分離器與排出氣體冷凝器之間的排出氣體管線中以使排出氣體冷凝器冷凝物之pH值保持在約6.5與7.5之間，從而減少排出氣體壓縮器之腐蝕。舉例而言，在圖2中，可在排出氣體注入位置144處將中和劑注入排出氣體管線142中以使排出氣體冷凝器150中之冷凝物152之pH值保持在約6.5與7.5之間。
另外，可將一定濃度的中和劑注入分離器與製程水汽提器之間的分離器管線中以使製程水汽提器底部物中之水性溶液之pH值保持 在約8.8與9.2之間，從而減少製程水汽提器之腐蝕或積垢，且減少退出製程水汽提器之蒸氣的氨污染。舉例而言，在圖2中，可在分離器管線注入位置148處將中和劑注入分離器管線146中以使製程水汽提器160中之水性溶液之pH值保持為約8.8至約9.2。
此外，可將一定濃度的中和劑注入製程水汽提器與稀釋蒸汽產生器之間的製程水汽提器管線中以使稀釋蒸汽產生器泄料之pH值保持在約9.5與10.5之間，從而減少稀釋蒸汽產生器之腐蝕。舉例而言，在圖2中，可在製程水汽提器注入位置164處將中和劑注入製程水汽提器管線162中以使稀釋蒸汽產生器170中之水性溶液之pH值保持為約9.5至約10.5。
本發明之另一態樣為一種用於抑制苯乙烯生產工廠中之設備之積垢及腐蝕的方法。該方法包含將包含膽鹼鹽之中和劑注入稀釋蒸汽系統中，其中該稀釋蒸汽系統包含過熱器、反應器、多個熱交換器、分離器、排出氣體冷凝器、排出氣體壓縮器、製程水汽提器及稀釋蒸汽產生器，且其中將該中和劑(i)以一定濃度注入兩個熱交換器之間的熱交換器管線中以使來自分離器之冷凝物之pH值保持在約6.5與約7.5之間，從而減少熱交換器或分離器之腐蝕或積垢；(ii)以一定濃度注入分離器與排出氣體冷凝器之間的排出氣體管線中以使排出氣體冷凝器冷凝物之pH值保持在約6.5與7.5之間，從而減少排出氣體壓縮器之腐蝕；(iii)以一定濃度注入分離器與製程水汽提器之間的分離器管線中以使製程水汽提器底部物中之水性溶液之pH值保持在約8.8與9.2之間，從而減少製程水汽提器之腐蝕或積垢，且減少退出製程水汽提器之蒸氣的氨污染；及(iv)以一 定濃度注入製程水汽提器與稀釋蒸汽產生器之間的製程水汽提器管線中以使稀釋蒸汽產生器泄料之pH值保持在約9與約12之間，較佳在約9.5與約10.5之間，從而減少稀釋蒸汽產生器之腐蝕。
腐蝕控制與操作pH之間的關係是直接了當的：酸性pH值條件為腐蝕性的而鹼性條件產生較少的腐蝕。pH值控制與積垢之間的關係並非如此直接了當。對於乙烯裂化過程而言，中止水塔及油/水分離器中之較高pH值可增加穩定的烴/水乳液之形成。熱解汽油之組成物可含有諸多反應性烯烴及易於聚合反應之二烯烴。製程水汽提器中之製程條件及反應物可促進聚合反應同時進行自油/水分離器中未解析之乳液中移除溶劑。之後，此聚合物生產及溶劑移除可導致積垢物(例如烴聚合物)沈積於製程水汽提器之底部及稀釋蒸汽產生器中。
當傳統胺(最常為烷醇胺)用作蒸汽稀釋系統中和劑時，中止水pH值之初始控制不會造成問題。然而，在此初始時間段之操作期間及之後，少量胺可能隨著稀釋蒸汽行進且可能在熔爐中熱解，從而產生氨。因為氨為揮發性鹼化試劑，當其形成時，其積聚在中止水塔及油/水分離器中。此氨積聚導致中止水pH值上升至所需pH設定值之上且較高pH值可促進形成穩定乳液。當氨積聚量超過中止水系統之飽和度限制時，氨可隨著裂化氣體朝向純化系統行進。該氨與乙烯部分一起蒸餾且可能污染最終產物。因此，提供對乙烯過程中所產生的氨之控制為有利的。
中和劑之揮發度指數(或V/L比率)為在特定壓力下中和劑分配於蒸氣態與液態之間的量度。藉由操作較小鍋爐單元測定揮發度指數。該鍋爐裝有去離子水且將量測量之中和劑添加至水中。將鍋爐加熱至 指定壓力且當在彼壓力下達到穩態時，冷凝且收集蒸汽樣品且同時收集鍋爐水樣品。隨後分析兩種水樣品以得到中和劑濃度。隨後藉由用蒸汽中之中和劑濃度除以水中之中和劑濃度計算揮發度指數。隨後，進一步將鍋爐加熱至下一所需壓力且當達到穩態時，收集另一組樣品。
中和劑可包含膽鹼鹽。較佳地，該膽鹼鹽為膽鹼氫氧化物
當中和劑為膽鹼鹽時，膽鹼鹽可有利地經穩定以提供經穩定之膽鹼組成物，其包含膽鹼鹽、溶劑及按該組成物之總重量計約2重量%至約10重量%之烷醇胺。
經穩定之膽鹼組成物可具有按該組成物之總重量計約10重量%至約50重量%，約15重量%至約30重量%，約15重量%至約25重量%，或約20重量%之濃度的膽鹼鹽。
經穩定之膽鹼組成物可包含烷醇胺，諸如，甲醇胺、乙醇胺(亦即單乙醇胺(MEA))、丙醇胺、丁醇胺或其組合。較佳地，烷醇胺為甲醇胺、乙醇胺或其組合。更佳地，烷醇胺包含乙醇胺(MEA)。
經穩定之膽鹼組成物可包含按該組成物之總重量計約3重量%至約8重量%，約4重量%至約6重量%，或約5重量%之濃度的烷醇胺。
經穩定之膽鹼組成物中之溶劑可包含水。
在操作實踐中，乙烯工廠為原料組成物、製程流動速率、溫度波動及其他製程條件具有微小變化的動態製程，且其結果是待中和酸之濃度可略微不同。本發明之較佳的、經穩定之中和劑為另外有利的，因為溶液pH值與所使用的中和劑濃度之間的關係(亦即中和概況)自在pH 9或pH 9以下處pH值幾乎垂直上升至中和劑濃度使溶液保持在pH 9至pH 12之間，較佳在pH 9.5至pH 10.5之間的較不陡峭的pH值上升。在稀釋蒸汽產生器中尋求此9至12之pH值目標，較佳pH 9.5至pH 10.5，其中腐蝕為最大的關注點。本文所描述之中和劑之此中和概況意謂需要較少的中和劑來使其用來中和的溶液(例如稀釋蒸汽)保持在所需pH值下。
可將中和劑注入熟習此項技術者已知之各種方法的系統中。注入控制器可為微處理器、中心處理單元或能夠處理來自酸量測裝置之信號輸出且響應於此信號控制中和劑之分配速率的任何其他類似的裝置。注入控制器可整合有中和劑注入器或其可為單獨的。適合的注入控制器將包括此項技術中熟知的控制系統。
酸濃度偵測器可為能夠響應於稀釋蒸汽系統中之酸濃度產生信號的多個裝置中的任一者。自動化滴定器為尤其有效的酸量測裝置。適合用於系統之多種自動化滴定器為市售可得的，其包括來自Rosemount公司、Honeywell、Hach或Mettler Toledo之彼等滴定器。
已詳細地描述本發明，將顯而易見的是，在不脫離所附申請專利範圍中所定義之本發明之範圍的情況下，修改及變化為可能的。
實施例
提供以下非限制性實施例以進一步說明本發明。
實施例1：1300ppm乙酸與純乙醇胺(MEA)之滴定
為了測試MEA作為中和劑之比較中和效能，首先根據以下程序稀釋溶液。向玻璃容器中添加10.0g純MEA。使用去離子水將此稀釋至500g之總質量。
藉由將0.652g 99.7%(純度)之冰乙酸添加至500mL量瓶中來製備1300ppm乙酸溶液。向此燒瓶中添加去離子水以得到500mL之最終溶液。將30mL此溶液之等分試樣添加至100mL滴定小瓶中。使用pH值測定計量測此溶液之初始pH值。此後，將純MEA稀釋溶液每次少量添加至小瓶中同時在每一位置處量測溶液之pH值。繼續滴定直至溶液具有10.5之目標pH值。為了達到此pH值，需要8154ppm之中和劑。
實施例2：1300ppm乙酸與膽鹼氫氧化物之滴定
在比較中和之第二實施例中，根據實施例1中之程序在滴定之前首先用1300ppm之乙酸稀釋45%(w/w)膽鹼氫氧化物。繼續滴定直至溶液具有10.5之目標pH值；達到此pH值需要4820ppm之中和劑。
實施例3：鍋爐-MEA調配物之乙酸中和
在乙烯工廠鍋爐之操作溫度下，MEA為揮發性的以使得三分之一的中和劑在中和水中之酸之前蒸發。為了模擬遺留在鍋爐中之MEA濃度，製備含有66.4%(w/w)MEA及33.6%(w/w)去離子水之調配物。在實施例1中之程序之後，此調配物用於中和30mL之1300ppm乙酸。為了達到10.5之目標pH，將總量9792ppm之中和劑調配物添加至乙酸溶液中。
實施例4：1300ppm乙酸與重質中和劑調配物之滴定
藉由將MEA與45%(w/w)膽鹼氫氧化物摻合來製備重質中和劑調配物。舉例而言，藉由將3g乙醇胺(MEA)添加至含有97g之45%(w/w)膽鹼氫氧化物水性溶液之玻璃瓶子中來製備重質中和劑調配物。此含有3%(w/w)MEA及43.4%(w/w)膽鹼氫氧化物溶液。如實施 例1中，首先用去離子水稀釋10g此中和劑獲得500g之總質量。
實施例1中所製備的1300ppm乙酸之相同儲備溶液用於具有重質中和劑之稀釋溶液的滴定，該重質中和劑包含3%(w/w)MEA及43.4%(w/w)膽鹼氫氧化物。類似於實施例2，少量添加重質中和劑調配物之稀釋溶液同時監測每次添加中和劑之後的溶液pH值直至溶液pH值為鹼性且pH值趨於穩定。消耗總濃度為4846ppm之此重質中和劑以獲得10.5之pH。
其他調配物針對1300ppm乙酸以類似方式製備、稀釋及滴定。達到10.5之pH值條件所需的調配物組成物及濃度展示於下表中。一些調配物之滴定曲線展示於圖3中。
使1300ppm乙酸溶液保持在10.5之pH值下所需的重質中和劑調配物及量(ppm)。
實施例5：在室溫下儲存的經處理及未經處理之膽鹼氫氧化物溶液之穩定性
向96g水性膽鹼氫氧化物溶液之樣品(20.3重量%)中添加4.0g乙醇胺。不將乙醇胺添加至第二樣品中。將樣品儲存在25℃下之 通風櫥中持續大約12個月之時間。隨時間推移使用分光光度計(λ最大=410nm)監測樣品之分解。在分解後，起始無色的膽鹼氫氧化物溶液變為黃色；隨著分解進行，溶液變為棕色。除顏色變化以外，分解過程導致形成懸浮且隨後沈降的固體。
實施例6：在55℃下培育397天的經處理及未經處理之膽鹼氫氧化物溶液之穩定性
向96g水性膽鹼氫氧化物溶液之樣品(20重量%)中添加4.0g乙醇胺。不將MEA添加至第二樣品中。亦製備額外的未經處理之水性膽鹼氫氧化物(45重量%)樣品。隨後在55℃之溫度下將三種樣品培育397天之時間。
在397天之後，自培育箱中移出三種樣品且以肉眼檢驗。未經處理之45重量%膽鹼氫氧化物樣品具有棕色上清液及容器底部的棕色沈降物。未經處理之20重量%膽鹼氫氧化物樣品亦具有棕色上清液但觀測到較少的棕色沈降物。經處理之20重量%膽鹼氫氧化物樣品不具有任何沈降物，且顏色為灰白琥珀色。
使用光譜儀，在410nm之吸光度下分析未經稀釋等分試樣之經處理及未經處理之20重量%膽鹼氫氧化物溶液的分解。經處理之樣品之吸光度為2.850，而未經處理之樣品之吸光度為3.315。隨後使用0.5mL等分試樣用9.5mL去離子水稀釋之各樣品得出額外的吸光度量測值。經處理之稀釋樣品之吸光度為0.380，且未經處理之稀釋樣品之吸光度為0.786。
實施例7：在55℃下培育20天的經處理及未經處理之膽鹼氫氧化物溶 液之穩定性
藉由用48.552g去離子水稀釋40.195g水性膽鹼氫氧化物溶液(45重量%)來製備水性膽鹼氫氧化物之儲備溶液(20.83重量%)。向24.0g儲備溶液之樣品中添加1.0g乙醇胺。向24.0g儲備溶液之第二樣品中添加1.0g去離子水。隨後在55℃下培育樣品。每隔一段時間，擷取0.5mL等分試樣之各樣品且用9.5mL去離子水稀釋，隨後在λ最大=410nm下量測其吸光度。在T=0、3、8、10、16及20天時取出等分試樣。隨時間變化的經處理及未經處理之水性膽鹼氫氧化物溶液樣品之吸光度資料展示於下表中。
當介紹本發明或其較佳具體實例之要素時，冠詞「一(a)」、「一(an)」、「該(the)」及「該(said)」欲意謂存在一或多個要素。術語「包含(comprising)」、「包括(including)」及「具有(having)」意欲為包括性的，且意謂可能存在除所列要素之外的其他要素。
鑒於上文，將可見實現本發明之若干目標且獲得其他有利結果。
因為可在不脫離本發明之範疇的情況下在上述組成物及方法中作出不同變化，所以希望上述說明書中所含有的及隨附圖式中所展示的所有事項將解釋為說明性的且不具有限制性意義。
10‧‧‧烴原料
12‧‧‧熱解熔爐
14‧‧‧流出管線
20‧‧‧中止水塔
22‧‧‧中止水塔管線
24‧‧‧塔頂管線
28‧‧‧中止水分離器位置
30‧‧‧中止水分離器
32‧‧‧中止水分離器管線
34‧‧‧輕質烴管線
36‧‧‧過濾器
38‧‧‧過濾器管線
40‧‧‧聚結器
42‧‧‧聚結器管線
44‧‧‧輕質油管線
48‧‧‧製程水汽提器注入位置
50‧‧‧製程水汽提器
52‧‧‧製程水汽提器管線
54‧‧‧氣體管線
56‧‧‧稀釋蒸汽補給
58‧‧‧稀釋蒸汽產生器注入位置
60‧‧‧稀釋蒸汽產生器
62‧‧‧稀釋蒸汽
64‧‧‧泄料

Claims (20)

  1. 一種用於抑制乙烯或苯乙烯生產工廠中之設備之積垢及腐蝕的方法，該方法包含將中和劑注入稀釋蒸汽系統中，該中和劑之揮發度指數小於0.005且pKa為約12至約20，且實質上不含鈉，其中當該中和劑為膽鹼鹽時，該膽鹼鹽經約2重量%至約10重量%之烷醇胺穩定。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該中和劑包含經約2重量%至約10重量%之烷醇胺穩定的膽鹼鹽。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該烷醇胺包含乙醇胺。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該膽鹼鹽為膽鹼氫氧化物。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該乙烯生產工廠之稀釋蒸汽系統包含熔爐、中止水塔、中止水分離器、聚結器、製程水汽提器及稀釋蒸汽產生器，且其中將該中和劑(i)以一定濃度注入該製程水汽提器與該稀釋蒸汽產生器之間的製程水汽提器管線中以使該稀釋蒸汽產生器泄料中之水性溶液之pH值保持在約9與約12之間，從而減少該稀釋蒸汽產生器之腐蝕或積垢；(ii)以一定濃度注入該中止水塔與該中止水分離器之間的中止水塔管線中以使該中止水分離器中之水性溶液之pH值保持在約5.5與7.5之間，從而減少該中止水分離器之腐蝕；或(iii)以一定濃度注入該聚結器與該製程水汽提器之間的聚結器管線中以使該製程水汽提器底部排出物中之水性溶液之pH值保持在約8與9之間，從而減少該製程水汽提器之腐蝕或積垢，且減少離開該製程水汽提器之蒸氣的氨污染。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中將一定濃度的該中和劑注入該製程水汽提器與該稀釋蒸汽產生器之間的製程水汽提器管線中以使該稀釋蒸汽產生器中之水性溶液之pH值保持在約9.5與約10.5之間，從而減少該稀釋蒸汽產生器之腐蝕或積垢。
  7. 如申請專利範圍第5項之方法，其中將一定濃度的該中和劑注入該中止水塔與該中止水分離器之間的中止水塔管線中以使該中止水分離器中之水性溶液之pH值保持在約5.5與約7.5之間，從而減少該中止水分離器之腐蝕。
  8. 如申請專利範圍第5項之方法，其中將一定濃度的該中和劑注入該聚結器與該製程水汽提器之間的聚結器管線中以使該製程水汽提器中之水性溶液之pH值保持在約8與9之間，從而減少該製程水汽提器之腐蝕或積垢，且減少離開該製程水汽提器之蒸氣的氨污染。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該苯乙烯生產工廠之稀釋蒸汽系統包含過熱器、反應器、多個熱交換器、分離器、排出氣體冷凝器、排出氣體壓縮器、製程水汽提器及稀釋蒸汽產生器，且其中將該中和劑(i)以一定濃度注入兩個熱交換器之間的熱交換器管線中以使來自該分離器之冷凝物之pH值保持在約6.5與約7.5之間，從而減少該熱交換器或分離器之腐蝕或積垢；(ii)以一定濃度注入該分離器與該排出氣體冷凝器之間的排出氣體管線中以使排出氣體冷凝器冷凝物之pH值保持在約6.5與約7.5之間，從而減少該排出氣體壓縮器之腐蝕； (iii)以一定濃度注入該分離器與該製程水汽提器之間的分離器管線中以使該製程水汽提器底部物中之水性溶液之pH值保持在約8.8與約9.2之間，從而減少該製程水汽提器之腐蝕或積垢，且減少離開該製程水汽提器之蒸氣的氨污染；或(iv)以一定濃度注入該製程水汽提器與該稀釋蒸汽產生器之間的製程水汽提器管線中以使該稀釋蒸汽產生器泄料之pH值保持在約9與約12之間，從而減少該稀釋蒸汽產生器之腐蝕。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中將一定濃度的該中和劑注入兩個熱交換器之間的熱交換器管線中以使來自該分離器之冷凝物之pH值保持在約6.5與約7.5之間，從而減少該熱交換器之腐蝕或積垢。
  11. 如申請專利範圍第9項之方法，其中將一定濃度的該中和劑注入該分離器與該排出氣體冷凝器之間的排出氣體管線中以使該排出氣體冷凝器冷凝物之pH值保持在約6.5與約7.5之間，從而減少該排出氣體壓縮器之腐蝕。
  12. 如申請專利範圍第9項之方法，其中將一定濃度的該中和劑注入該分離器與該製程水汽提器之間的分離器管線中以使該製程水汽提器底部物中之水性溶液之pH值保持在約8.8與約9.2之間，從而減少該製程水汽提器之腐蝕或積垢，且減少離開該製程水汽提器之蒸氣的氨污染。
  13. 如申請專利範圍第9項之方法，其中將一定濃度的該中和劑注入該製程水汽提器與該稀釋蒸汽產生器之間的製程水汽提器管線中以使該稀釋蒸汽產生器泄料之pH值保持在約9.5與約10.5之間，從而減少該 稀釋蒸汽產生器之腐蝕。
  14. 一種用於抑制乙烯或苯乙烯生產工廠中之設備之積垢及腐蝕的方法，該方法包含將中和劑注入稀釋蒸汽系統中，該中和劑包含經約2重量%至約10重量%之烷醇胺穩定的膽鹼鹽。
  15. 一種經穩定之膽鹼組成物，其包含膽鹼鹽、溶劑及按該組成物之總重量計約2重量%至約10重量%之烷醇胺。
  16. 如申請專利範圍第15項之經穩定之膽鹼組成物，其中該膽鹼鹽具有按該組成物之總重量計約10重量%至約50重量%之濃度。
  17. 如申請專利範圍第15項之經穩定之膽鹼組成物，其中該膽鹼鹽具有按該組成物之總重量計約15重量%至約25重量%之濃度。
  18. 如申請專利範圍第15項之經穩定之膽鹼組成物，其中該烷醇胺包含乙醇胺，且該乙醇胺以按該組成物之總重量計約3重量%至約8重量%之濃度存在。
  19. 如申請專利範圍第18項之經穩定之膽鹼組成物，其中該乙醇胺以按該組成物之總重量計約4重量%至約6重量%之濃度存在。
  20. 如申請專利範圍第15項之經穩定之膽鹼組成物，其中該溶劑包含水。
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