[发明专利]用于在液体烃的加工中减少结垢的方法

说明书

本发明涉及用于在液体烃在较高的温度下加工(例如精炼过程)期间减少液体烃的结垢的方法。

在加工期间，通常将烃(例如原油和石油加工的中间产物，以及石化产品和石化中间产物)加热至100℃和550℃之间，经常在200℃和550℃之间的温度。在加热系统和换热系统中，作为热载体使用的烃也暴露于这种温度。实际上在所有这些情况下，所使用的烃在升高的温度形成不期望的分解产物或副产物，所述分解产物或副产物可以在传热器的热表面上沉积和积聚。这样的沉积物的形成通常归因于不太稳定的化合物(例如经氧化和/或可氧化的烃以及烯属不饱和化合物)的存在，然而也归咎于高分子量有机化合物和无机杂质。在特别情况下，沉积和积聚的外来物质也可以已经包含在待加工的原料或前体中。在矿物油蒸馏的特别情况下，为此所使用的原油通常包含导致沉积物的成分，例如碱金属盐和碱土金属盐，包含过渡金属的化合物或络合物例如硫化铁或紫菜碱，含硫化合物例如硫醇，含氮化合物例如吡咯，包含羰基或羧基的化合物，以及多环芳族化合物例如沥青质和/或焦炭颗粒。此外，加工所使用的烃实际上始终包含少量的溶解氧。

在烃在升高的温度下加工时所形成并且粘附在与液体接触的表面上的沉积物被称为结垢(污染沉积物)。结垢尤其在管道、机器或换热器的热的内壁上形成。

在所述过程中由于所述沉积物，管道和容器的孔逐渐减小，因此影响了过程生产量以及传热。沉积物经常也堵塞滤筛、阀门和阱，并且因此造成用于清理和维修的装置停机。在所有情况下，所述沉积物还构成不期望的副产物，所述副产物减少目标产物的产率并且因此也降低装置的经济性。在换热系统的情况下，沉积物在存在的表面上形成隔离层，所述隔离层限制传热。因此，沉积物经常造成装置停机从而进行清理，有时甚至需要更换装置。因此沉积物在工业中是高度不期望的。

上文描述的沉积物通常为高分子量材料，其稠度可以从焦油到橡胶和“爆米花”到焦炭的范围。其组成可以具有不同性质并且在许多情况下无法进行详细分析。其经常包含含碳相、聚合物和/或缩合物的组合，所述含碳相具有焦炭状性质，所述聚合物和/或缩合物由烃或烃中存在的杂质通过不同机制形成。其它沉积物成分经常为主要由氯化镁、氯化钙和氯化钠组成的盐。在这种情况下，聚合物和/或缩合物的形成归因于通过金属化合物(例如铜或铁的化合物)的催化，所述金属化合物作为杂质存在于待加工的烃中。所述金属化合物可以例如通过促进退化性链支化从而加速烃氧化速率。在此形成的自由基可以转而引起氧化反应和聚合反应，这造成树脂和沉淀物的形成。在此，相对惰性的含碳沉积物经常被更有粘性的缩合物或聚合物包封。

在生产或纯化石化产品的石化领域中同样遭遇结垢沉积物。该环境中的沉积物主要为聚合物性质并且对石化过程的经济性具有严重影响。石化过程包括例如乙烯或丙烯的制备或者氯化烃的纯化。在生物原料的加工中，例如在脂肪酸及其衍生物(例如脂肪酸酯)的加工中，也观察到结垢。

为了避免沉积物的形成，经常使用油溶性极性氮化合物。油溶性极性氮化合物主要为烷基琥珀酸或烯基琥珀酸或其酸酐与多胺(所述多胺任选地进一步衍生化)的反应产物。

因此US-3271295公开了烷/烯基琥珀酸酐与多胺的反应产物用于在矿物油精炼中避免传热器中的金属表面上的沉积物。

WO-2011/014215公开了由多胺和C₁₀-至C₈₀₀-烷基-或烯基琥珀酸酐形成的单酰亚胺和双酰亚胺用于避免矿物油精炼装置中的沉积物的用途。

US-5342505公开了聚(烯基)琥珀酰亚胺与环氧烷醇的反应产物在液体烃在升高的温度下加工期间作为液体烃中的防垢剂的用途。

US-5171420公开了烯基琥珀酸酐、多元醇、带有羟基的胺、聚亚烷基琥珀酰亚胺和聚氧化亚烷基胺的反应产物用于减少在液体烃加热时的沉积物。在优选的并且通过实施例描述的实施方案中，使用造成剧烈支化结构的多官能试剂。

二羧酸与多胺的反应产物通常具有相对低的分子量，因为二羧酸在与伯胺缩合时优选反应成酰亚胺并且不形成或仅形成少量的二酰胺。通常地，缩合局限于多胺的伯氨基分别与一个二羧酸的反应，从而通常产生不大于3,000g/mol的分子量。因此，对于有效减少结垢来说期望的高分子量化合物无法以这种方式获得。