一种阻焦剂及其制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种阻焦剂及其制备和应用，该阻焦剂至少含有一种结构通式如式（１）的化合物为有效组分：其中Ｒ为聚链烯基，分子量为２００～５０００；ｎ为２～６的整数；Ａ为Ｓ或Ｏ原子；Ｒ＃－［１］为Ｈ或烷基。本发明专利技术所提供的阻焦剂可用于石油炼制及石油化工加工过程，以有效防止、延缓和消除设备及管线的结焦积垢。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种阻焦剂及其制备和应用专利
本专利技术属于石油炼制及石油化工领域，特别是涉及一种用于石油炼制及石油化工加工过程中有关设备和产品中的新型阻焦剂以及其制备方法和应用。
技术介绍
随着石油重质化趋势的不断加深，用于石油炼制及石油化工加工过程的原料逐渐变重变劣。原料油变重变劣给石油炼制及石油化工加工带来很大的困难，如延迟焦化、渣油加氢处理、加氢裂化、原油蒸馏和裂解制乙烯等装置的某些设备(如管线、加热炉管、换热器、裂解炉等)极易形成焦垢，使加热炉热效率降低，换热器换热效率下降，管线堵塞，裂解炉使用周期缩短，严重影响了工业装置的正常生产，增加了装置的能耗及维修费用，缩短了开工周期，使装置的经济效益得不到充分发挥。目前，解决此类问题的方法主要有两种，一种是采用工艺及设备方法；主要是通过增加辅助设备，改善工艺流程和操作条件，控制原料油性质指标等途径来实现；另一种是化学方法，通常采用在原料油中加入一定量的化学助剂来抑制、延缓焦垢在设备表面的形成。因后一种方法具有不改变工艺流程、不影响正常操作、加注方便、灵活、资金投入少、回收周期短等优点，使其成为经济、有效地解决设备结焦积垢问题的方法。在石油炼制及石油化工加工过程中焦垢形成的机理主要有以下几个方面：1、原料本身含有的以及在其储运、炼制过程中形成的无机盐类，催化剂细粉，细小焦粉等聚结形成焦垢。2、原料中微量的氧、硫、氮等杂原子和不饱和烃类在较高温度下容易产生活性自由基，引发快速的自由基链反应，逐渐形成大分子有机物，从物流中析出，粘附于设备表面形成垢物。3、原料中的金属离子、设备的金属表面对自由基聚合反应和生焦过程起催化作用。4、由设备腐蚀引起腐蚀产物沉积。5、原料油中含有的胶质、沥青质等大分子有机物，在较高温度下进行脱氢缩合反应，逐渐形成更大分子量的化合物，从原料中析出粘附于设备表面形成垢物。鉴于上述焦垢形成的机理，要求阻止和抑制焦垢形成的化学助剂应具备-->如下功能：1、具有良好的增溶性和分散性，对原料中形成的有机大分子化合物具有增溶的作用，使其溶解于原料中；对悬浮在物流中的颗粒物(如无机盐类、催化剂细粉、小焦粉等)具有分散的作用，防止其聚结沉积。2、具有终止自由基链反应的功能，能与活性自由基形成惰性分子，从而抑制自由基链反应。3、具有钝化金属离子的功能，能使原料中的金属离子失去对自由基聚合反应和脱氢缩合反应的催化作用。4、具有钝化金属表面的功能，能在加工设备的金属表面形成一层均匀的保护膜，可防止和减少固体颗粒的沉积，同时防止金属设备表面的腐蚀。5、在使用过程中对人体无毒害，对环境无污染。众多科学实验和工业应用的结果表明：使用阻焦剂对于防止、延缓和消除石油炼制及石油化工加工过程中焦垢的形成具有重要作用。以往的阻焦剂功能单一，使用位阻酚类和位阻胺类等抗氧剂作为自由基终止剂，来抑制自由基聚合反应；使用聚烯烃丁二酰亚胺类作为分散剂来抑制小焦垢的沉积；使用聚烯烃硫代磷酸酯类作为清净剂对形成的焦垢进行清洗；或是将清净剂、分散剂和自由基终止剂进行简单的复合。如已有技术US4835332、US4900426、US5171421和US5183555中使用聚异丁烯丁二酰亚胺或其衍生物用于对形成的焦垢进行分散和增溶的作用；但该类产品的热稳定性较差，在大于300℃时使用效果会下降；US4927519和US4828674公开了用聚硫化烷基酚类化合物来抑制焦垢的形成；JP平3115589公开了用噻吩和噻唑类化合物类控制焦垢的形成；US4775458和US4927561公开了将清净剂和抗氧剂等复合来控制焦垢的形成。
技术实现思路
本专利技术的目的是开发一种用于石油炼制及石油化工加工过程的新型阻焦剂，以有效防止、延缓和消除设备及管线的结焦积垢，另外本专利技术还提供了该阻焦剂的制备方法和应用。本专利技术提供的阻焦剂，其特征在于：至少含有一种结构通式如式(1)的化合物为有效组分：-->其中R为聚链烯基，分子量为200～5000，最好是800～5000；n为2～6的整数，最好为2～3的整数；A为S或O原子；R1为H或烷基。上文所述的聚链烯基是指直链或支链的聚链烯基，例如：聚乙烯基、聚丙烯基、聚异丁烯基、聚戊烯基和聚己烯基等，最好为聚异丁烯基。上文所述的烷基是指具有2～12个碳原子的烷基。本专利技术所述的阻焦剂，其制备方法包括下述步骤：(i)聚链烯基丁二酸酐与具有羟基的伯胺在有机溶剂中，于压力为0.1MPa、温度80～150℃的条件下反应，生成聚链烯基丁二酰亚胺类化合物。其中聚链烯基丁二酸酐的结构式如式(2)所示：R为聚链烯基，分子量为200～5000，最好是800～5000；其中所述的聚链烯基是指直链或支链的聚链烯基，例如：聚乙烯基、聚丙烯基、聚异丁烯基、聚戊烯基和聚己烯基等，最好为聚异丁烯基；具有羟基的伯胺的结构式如式(3)所示：              H2N-CnH2n-OH          (3)其中n为2～6的整数，最好为2～3的整数，该具有羟基的伯胺推荐使用乙醇胺、丙醇胺、丁醇胺或戊醇胺等。聚链烯基丁二酰业胺类化合物的结构式如式(4)所示：-->(ii)五硫化二磷与醇或硫醇在有机溶剂中，于反应压力为0.1MPa、温度50～150℃的反应条件下生成结构式如式(5)的硫代磷酸酯类化合物：其中A为S或O原子；R1为H或烷基。所述的醇推荐使用乙醇、丙醇、丁醇、戊醇等；硫醇推荐使用C3～C12的硫醇；所述的烷基是碳原子为2～12的烷基；(iii)第一步和第二步的反应产物(4)和(5)在有机溶液中反应得到结构通式如式(1)的化合物作为本专利技术阻焦剂的有效组分：本专利技术所述的有机溶剂推荐使用苯、甲苯、二甲苯、溶剂油和煤油等。本专利技术所提供的阻焦剂将增溶、分散、终止自由基链反应和钝化金属表面的功能有机地结合在一起，使阻焦效率大大增强。另一方面，本专利技术阻焦剂的制备具有原材料易得，生产简便易行的特点。本专利技术还提供一种将阻焦剂用于防止、延缓和消除石油炼制及石油化工加工过程中有关设备、管线中结焦的使用方法。该方法包括：将含有上述结构通式(1)的化合物为有效组分的阻焦剂添加到使上述加工过程结焦的工作流体中，加入量是工作流体中阻焦剂有效组分的含量为10～1000μg/g。以上所述的结焦是在原油及油品的加工过程中，工作流体通过自由基链反应、金属催化聚合、非催化聚合以及工作流体中原有的固体物质沉积等在有关设备表面形成焦垢。本专利技术所提供的阻焦剂具有终止自由基链反应的功能，可有效阻止大分子有机化合物的形成；对工作流体中原有的固体物质和形成的大分子聚合物具有分散和增溶的作用，可防止其在设备表面沉积；对设备的金属表面具有钝化的作用，可防止设备的金属表面对有机聚合反应的催化作用，并可防止设备腐蚀。-->上述的工作流体包括：原油、拔头原油、石脑油馏分、汽油馏分、煤油馏分、柴油馏分、蜡油馏分、常压渣油、减压渣油、煤焦油和页岩油等。本专利技术所述的阻焦剂对上述流体中因溶解氧、自由基聚合和金属催化引起的结焦积垢特别有效。对于本专利技术所述的阻焦剂可用于石油炼制及石油化工加工过程中，特别适用于延迟焦化、减粘裂化、渣油加氢处理、催化裂化、原油蒸馏、加氢裂化、裂解制乙烯等加工工艺装置的设备，尤其适用于上述装置的加热炉、换热器、裂解炉管、蒸汽发生器、反应器和分馏塔等设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻焦剂，其特征在于：至少含有一种结构通式如式（１）的化合物为有效组分： ＊＊＊ （１） 其中Ｒ为聚链烯基，分子量为２００～５０００；ｎ为２～６的整数；Ａ为Ｓ或Ｏ原子；Ｒ↓［１］为Ｈ或烷基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种阻焦剂，其特征在于：至少含有一种结构通式如式(1)的化合物为有效组分：其中R为聚链烯基，分子量为200～5000；n为2～6的整数；A为S或O原子；R1为H或烷基。2.根据权利要求1所述的阻焦剂，其特征在于：所述的聚链烯基的分子量为800～5000；n为2～3的整数。3.根据权利要求2所述的阻焦剂，其特征在于：所述的聚链烯基是聚乙烯基、聚丙烯基、聚异丁烯基、聚戊烯基或聚己烯基。4.根据权利要求3所述的阻焦剂，其特征在于：所述的聚链烯基是聚异丁烯基。5.根据权利要求1所述的阻焦剂，其特征在于：所述的烷基是碳原子数为2～12的烷基。6.权利要求1所述阻焦剂的制备方法，其特征在于：该制备方法包括下述步骤：(i)聚链烯基丁二酸酐与具有羟基的伯胺在有机溶剂中，于压力为0.1MPa、温度80～150℃的条件下反应，生成聚链烯基丁二酰亚胺类化合物。    其中聚链烯基丁二酸酐的结构式如式(2)所示：R为聚链烯基，分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘延民，赵东明，杨莹，
申请(专利权)人：中国石油化工集团公司，中国石化集团洛阳石油化工工程公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]