中和剂在烯烃或苯乙烯生产中的用途制造技术

本发明专利技术一般地涉及用于在烯烃或苯乙烯生产厂中中和酸性流的组合物和方法。更具体地，本发明专利技术涉及用于蒸汽裂化器过程中的稀释蒸汽系统的中和剂及其用于减少所述系统中的酸腐蚀和结垢的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及用于中和烯烃或苯乙烯生产厂中酸性流的组合物和方法。更具体地，本专利技术涉及用于蒸汽裂化器过程中的稀释蒸汽系统的中和剂及其用于减少酸腐蚀、最小化结垢和防止产物污染的用途。
技术介绍
稀释蒸汽在通过使烃原料热解产生乙烯、丙烯和其他副产物的过程中是整体组分。稀释蒸汽通过减小裂解炉中的烃分压来促进期望烯烃的形成并且其通过减慢焦炭沉积的速率来延长炉的运行时长。在烃原料于裂解炉中热解之后，必须将流出物气体快速冷却(即，淬灭)以防止反应烯烃重组成不期望的低聚物、聚合物和稠合芳香族结构的混合物。在该淬灭过程期间，使蒸汽冷凝并且将所得的热水用于热回收，对水冷凝物进一步冷却以用于淬灭过程中，并且处理一部分的冷凝物用于稀释蒸汽的再利用。该“蒸汽裂解”过程(在稀释蒸汽的存在下热解烃原料)还产生少量不太期望的副产物，如一氧化碳、二氧化碳、乙醛和乙酸。有机酸、乙酸、丙酸、甲酸以及较小程度高级C4-C6有机酸促进了急冷水系统、急冷水清洁容器(油/水分离器、聚结器、工艺水汽提塔)和稀释蒸汽发生器的水性环境中的腐蚀。“稀释蒸汽系统”(包括急冷水系统、油/水分离器、工艺水汽提塔、稀释蒸汽发生器和稀释蒸汽管道的系统)中酸性条件的另一个因素是由硫化合物裂解形成的基于硫的酸，所述硫化合物与所述烃原料一起供给或添加到所述烃原料中。用碱性剂中和这些酸性副产物。在许多系统中，选择用于稀释蒸汽系统的中和剂是苛性的、NaOH，并且该碱化剂是成本有效的，前提条件是：稀释蒸汽发生器具有足够的尺寸或者防止意外携带(carry-over)具有稀释蒸汽的钠离子的设计特征。低水平携带具有稀释蒸汽的钠可导致较大程度的炉焦化和较短的炉运行时长，同时高水平携带钠会破坏炉辐射管的机械特性(例如，钠脆性)。为了避免与钠携带相关的危害，许多乙烯生产者已经选择使用中和胺来控制稀释蒸汽系统中的pH。尽管单乙醇胺(MEA)是成本有效的胺，但是其在稀释蒸汽冷凝物中与乙酸反应以形成MEA-乙酸盐。在水溶液中，所述盐产生缓冲的pH条件，其中少量添加酸不会极大降低pH并且少量添加碱不会极大提高pH。虽然该缓冲条件防止了pH转变为更具腐蚀性的酸性体系，但是其也需要使用大量的MEA将pH升高至保护性pH范围以避免铁氧化物的溶解并从而防止腐蚀。虽然MEA在蒸汽锅炉中具有相对低的挥发度比率，但是在锅炉中一些胺将会携带于蒸汽相。当胺如MEA进入裂解炉时，胺被裂解以形成氨和烃副产物。对于乙烯产物而言氢是污染物，因为其使用于生产聚乙烯和乙烯共聚物的催化剂中毒。当乙烯产物由于氨不合格时，将乙烯产物直接运送至燃烧系统直到产物又合格为止。由于氨是碱，所以其可升高稀释蒸汽烯烃的急冷水中的pH。如果氨的添加不受控制，则急冷水可变成强碱并且可促进急冷油/水分离器中稳定的乳液，从而导致稀释蒸汽发生器的过早结垢。因此，需要更有效的中和剂。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是一种用于抑制乙烯生产厂中设备结垢和腐蚀的方法。所述方法包括将中和剂注入到稀释蒸汽系统中，所述中和剂的挥发度指数小于0.005，并且pKa为约12至约20。所述中和剂还基本上不含钠，并且当所述中和剂为胆碱盐时，通过约2重量％至约10重量％烷醇胺使所述胆碱盐稳定。本专利技术的另一个方面是一种用于抑制苯乙烯生产厂中设备结垢和腐蚀的方法。所述方法包括将中和剂注入到稀释蒸汽系统中，所述中和剂的挥发度指数小于0.005并且pKa为约12至约20，并且基本上不含钠。又一个方面是一种用于抑制乙烯或苯乙烯生产厂中设备结垢和腐蚀的方法。所述方法包括将中和剂注入到稀释蒸汽系统中。所述中和剂包括通过约2重量％至约10重量％烷醇胺稳定的胆碱盐。本专利技术的再一个方面是一种稳定的胆碱组合物，其包括胆碱盐、溶剂以及基于所述组合物的总重量约2重量％至约10重量％的烷醇胺。其他目的和特征将在下文中部分明显而部分被指出。附图说明图1是烯烃稀释蒸汽系统的示意图。图2是苯乙烯稀释蒸汽系统的示意图。图3是pH与用于100％w/w单乙醇胺(MEA)、66.4％w/w MEA、39.6％w/w氢氧化胆碱和12％w/w MEA、41％w/w氢氧化胆碱和9％w/w MEA、42.3％w/w氢氧化胆碱和6％w/w MEA以及43.4％w/w氢氧化胆碱和3％w/w MEA的中和剂浓度的关系图。所有图中相应的参考标记表示相应的部件。具体实施方式已经发现用于乙烯和苯乙烯生产厂的中和剂有效地防止或减少了设备由于不期望的烃沉积物而结垢并且抑制了产物污染。这样的中和剂具有相对高的pKa和相对低的挥发度指数(V/L)并且基本上不含钠。高pKa使得中和剂有效地提高了稀释蒸汽系统中水溶液的pH，同时使所需中和剂的量最小化。在选择具有高pKa的中和剂时，一旦按化学计量中和酸时，则只需要略微过量的高pKa中和剂提高锅炉水的pH。中和剂的高pKa有助于降低废水系统中所需的处理水平，因为其允许使用更少量的中和剂。由于中和剂的低挥发度，中和剂将与锅炉中的蒸汽相一起离开是不太可能的。由于中和剂不太可能在蒸汽相中，所以中和剂也不太可能到达热解炉。当用作中和剂的胺进入热解炉时，其被裂解以形成氨和烃。氢是乙烯产物中的污染物，因为其使聚合催化剂中毒。氨也可提高急冷水的pH，但是当氨添加不受控制时，急冷水可达到过高的pH并且可形成乳液，这妨碍了油与水的分离。中和剂的低挥发度避免形成这些可导致稀释蒸汽发生器结垢的乳液。中和剂不含钠或基本上不含钠，使得不发生或最小限度地发生携带钠离子进入炉中。这样的携带可导致炉焦化、较短的炉运行时长或炉辐射管的钠脆性。钠脆性使得辐射管变得像玻璃并且显著地缩短了炉辐射管的使用寿命。如果中和剂或包括中和剂的组合物含有一定量的钠，所述一定量的钠不会导致炉焦化或导致稀释蒸汽系统中任意组分的钠脆性，则中和剂“基本上不含钠”。优选地，中和剂不合钠。本专利技术的方法抑制了乙烯生产厂中设备的结垢和腐蚀，并且包括将中和剂注入到稀释蒸汽系统中，所述中和剂的挥发度指数小于0.005，并且pKa为约12至约20，并且基本上不含钠。一种用于抑制乙烯生产厂中设备结垢和腐蚀的方法，所述方法包括将中和剂注入到稀释蒸汽系统中，所述中和剂包括通过约2重量％至约10重量％烷醇胺稳定的胆碱盐。使烃进料裂解的过程产生期望的烯烃，主要是C2-C4烯烃，如乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯。裂解过程还产生副产物，如一氧化碳、二氧化碳、乙醛以及有机酸，如乙酸、丙酸、甲酸和一些C4至C6有机酸。另外，一些基于硫的酸是使包括于烃进料中的硫化合物裂解的产物。向稀释蒸汽系统中添加中和剂减小了对系统的损害，所述损害可由存在以上更加详细描述的这些副产物中的一些所导致。用于本文所述的方法中的稀释蒸汽系统可包括炉、急冷水塔、急冷水分离器、聚结器、工艺水汽提塔和稀释蒸汽发生器。用于乙烯生产的典型稀释蒸汽系统示于图1中，其中将烃原料10供给至热解炉12中，并且将包括于流出物管线14中的来自热解炉的流出物供给至急冷水塔20。急冷水塔20通过喷射来自急冷水塔20顶部的冷水来降低架空管线24中气体的温度。该过程回收能量，减少了不期望的副反应并且使热解气体的一部分冷凝。急冷水塔底部物包括于急冷水塔管线22中并且被运送至急冷水分离器30中。急冷水分离器30将烃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抑制乙烯或苯乙烯生产厂中设备的结垢和腐蚀的方法，所述方法包括将中和剂注入到稀释蒸汽系统中，所述中和剂的挥发度指数小于0.005，并且pKa为约12至约20，并且基本上不含钠，其中当所述中和剂为胆碱盐时，通过约2重量％至约10重量％烷醇胺使所述胆碱盐稳定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.21 US 14/186,1601.一种用于抑制乙烯或苯乙烯生产厂中设备的结垢和腐蚀的方法，所述方法包括将中和剂注入到稀释蒸汽系统中，所述中和剂的挥发度指数小于0.005，并且pKa为约12至约20，并且基本上不含钠，其中当所述中和剂为胆碱盐时，通过约2重量％至约10重量％烷醇胺使所述胆碱盐稳定。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述中和剂包括通过约2重量％至约10重量％烷醇胺稳定的胆碱盐。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述烷醇胺包括乙醇胺。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述胆碱盐为氢氧化胆碱。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述乙烯生产厂的所述稀释蒸汽系统包括炉、急冷水塔、急冷水分离器、聚结器、工艺水汽提塔、和稀释蒸汽发生器，并且其中将所述中和剂(i)以一定浓度注入到所述工艺水汽提塔与所述稀释蒸汽发生器之间的工艺水汽提塔管线中以使所述稀释蒸汽发生器排料中水溶液的pH保持在约9至约12，从而减少所述稀释蒸汽发生器的腐蚀或结垢；或者(ii)以一定浓度注入到所述急冷水塔与所述急冷水分离器之间的急冷水塔管线中以使所述急冷水分离器中水溶液的pH保持为约5.5至7.5，从而减少所述急冷水分离器的腐蚀；或者(iii)以一定浓度注入到所述聚结器与所述工艺水汽提塔之间的聚结器管线中以使所述工艺水汽提塔底部排放物中水溶液的pH保持为约8至9，从而减少所述工艺水汽提塔的腐蚀或结垢，并且降低离开所述工艺水汽提塔的蒸气的氨污染。6.根据权利要求5所述的方法，其中将所述中和剂以一定浓度注入到所述工艺水汽提塔与所述稀释蒸汽发生器之间的所述工艺水汽提塔管线中以使所述稀释蒸汽发生器中水溶液的pH保持为约9.5至约10.5，从而减少所述稀释蒸汽发生器的腐蚀或结垢。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中将所述中和剂以一定浓度注入到所述急冷水塔与所述急冷水分离器之间的所述急冷水塔管线中以使所述急冷水分离器中水溶液的pH保持为约5.5至7.5，从而减少所述急冷水分离器的腐蚀。8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中将所述中和剂以一定浓度注入到所述聚结器与所述工艺水汽提塔之间的所述聚结器管线中以使所述工艺水汽提塔中水溶液的pH保持为约8至9，从而减少所述工艺水汽提塔的腐蚀或结垢，并且降低离开所述工艺水汽提塔的蒸气的氨污染。9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述苯乙烯生产厂的所述稀释蒸汽系统包括过热器、反应器、多个热交换器、分离器、排出气冷凝器、排出气压缩机、工艺水汽提塔和稀释蒸汽发生器，并且其中将所述中和剂(i)以一定浓度注入到两个热交换器之间的热交换器管线中以使来自所述分离器的冷凝物的pH保持为约6.5至约7.5，从而减少所述热交换器或分离器的腐...

【专利技术属性】
技术研发人员：西奥多·C·阿恩斯特，乔纳森·马塞雷，
申请(专利权)人：艺康美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US