BR112020023945B1 - Composição dispersante anti-incrustante para redução de incrustração orgânica em um sistema de produção de olefina e método de redução da incrustação no sistema de produção de olefina - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a uma composição dispersante anti-incrustante tendo um éter de álcool polioxietileno (EO) (número EO 1 a 14), representada pela fórmula geral (I), R---o-(-CH2-- CH2--O-)n--H (I) em que R é uma alquila com cerca de 3 a 20 átomos de carbono; e n é 1 a 14.
Description
[0001] A tecnologia divulgada descrita de uma forma geral a seguir fornece uma composição dispersante anti-incrustante e método para reduzir a incrustação em processos e sistemas de produção de olefinas e, mais especificamente, uma composição dispersante anti- incrustante e método para reduzir a incrustação em um sistema de lavagem com água de metanol em olefina (MTO), em que a composição compreende um éter de álcool polioxietileno (EO) (número EO 1 a 14).
[0002] É bem conhecido que em sistemas de produção de olefina, a incrustação é um fenômeno que pode significativamente limitar o desempenho dos componentes individuais e, portanto, toda a operação da unidade de produção de olefina, tal como a produção de etileno, propileno, isopreno, cloropreno, butileno (e seus isômeros), isobutileno e butadieno. O controle e a prevenção de incrustações são, portanto, muito críticos e vários métodos têm sido utilizados para concluir esse objetivo.
[0003] Geralmente, a olefina é produzida comercialmente pelo vapor ou craqueamento catalítico de uma ampla faixa de matérias- primas de hidrocarboneto. O etileno é obtido principalmente a partir do craqueamento da nafta, gás, óleo e condensados com a coprodução de propileno, olefinas C4 e aromáticos.
[0004] Especificamente, em um sistema de lavagem com água de metanol em olefina (MTO), um reator de MTO produz olefinas leves e alguns subprodutos de hidrocarboneto, tais como hidrocarbonetos aromáticos, incluindo hexametilbenzeno, pentametilbenzeno, tetrametilbenzeno, etc. No entanto, esses subprodutos de hidrocarboneto são compostos hidrofóbicos fortes e irão se estabelecer na torre de lavagem de água para provocar sérios problemas de incrustação. Os resíduos orgânicos em sistemas de lavagem com água de MTO são compreendidos de hexametilbenzeno como o componente principal, e alguns componentes secundários tais como pentametilbenzeno, tetrametilbenzeno, etc. Esses resíduos irão provocar uma redução de eficiência da torre de lavagem de água, reduzir seu comprimento de execução e induzir impactos negativos sobre produção de olefina.
[0005] Portanto, o que é necessário na técnica é uma composição dispersante anti-incrustante e método para eliminar eficazmente os graves problemas de incrustação experimentados nestes processos de produção de olefina e, mais especificamente, em um sistema de torre de lavagem com água de MTO.
[0006] A tecnologia divulgada descrita de uma forma geral em seguida fornece uma composição dispersante anti-incrustante e método para eliminar de forma eficaz os problemas graves de incrustação em processos e sistemas de produção de olefina.
[0007] Em outras modalidades, é fornecido uma composição e método para uma composição dispersante anti-incrustante e método para eliminar efetivamente o grave problema de incrustação em um sistema de torre de lavagem com água de MTO.
[0008] De acordo com um aspecto da tecnologia divulgada, uma composição dispersante anti-incrustante é fornecida. A composição dispersante anti-incrustante compreendendo: um éter de álcool polioxietileno (EO) (número EO 1 a 14), representado pela fórmula geral em que R é uma alquila com cerca de 3 a 20 átomos de carbono; e n é 1 a 14.
[0009] Em algumas modalidades, o dispersante anti-incrustante ainda compreende água e/ou um ou mais solventes orgânicos. Em algumas modalidades, a composição compreende ao redor de 0 a 95% de água. Em algumas modalidades, a composição compreende ao redor de 0 a 95% de solvente orgânico. Em algumas modalidades, o solvente orgânico compreende um álcool, um glicol, um éter glicólico, um glicerol ou uma pirrolidinona.
[0010] Em algumas modalidades, o solvente orgânico compreende metanol, etanol, isopropanol, etileno glicol, propileno glicol, éter etileno glicol monometílico, éter etileno glicol monoetílico, éter etileno glicol monopropílico, éter etileno glicol monobutílico, dietileno glicol, éter dietileno glicol monometílico, éter dietileno glicol monoetílico, éter dietileno glicol monopropílico, éter dietileno glicol monobutílico, glicerol, trietileno glicol, 1-metil-2-pirrolidinona, ou uma combinação dos mesmos.
[0011] Em algumas modalidades, a composição dispersante anti- incrustante ainda compreende um ou mais etoxilatos de resina alquil fenólica, representados pela fórmula geral em que Ri é alquila C3-C18, o número do grupo de etoxilato (EO) m está em uma faixa de 1 a 50, e o grau de polimerização da resina p está em uma faixa de 0 a 20. Em algumas modalidades, a composição compreende cerca de 0 a 60% de etoxilato de resina alquil fenólica.
[0012] Em algumas modalidades, a composição compreende cerca de 0 a 60% de etoxilato de resina alquil fenólica. Em algumas modalidades, a composição dispersante anti-incrustante compreende ao redor de 0 a 95% de água, ao redor de 0 a 95% de um solvente orgânico e de 0 a 60% de um etoxilato de resina alquil fenólica. Em algumas modalidades, a composição possui um ponto de congelamento menor do que cerca de -25°C.
[0013] Em ainda outro aspecto da tecnologia divulgada, um método para reduzir a incrustação no sistema de produção de olefina é fornecido. O método compreende a adição de uma composição dispersante anti-incrustante a um sistema de produção de olefina, a composição dispersante anti-incrustante compreendendo um éter de álcool polioxietileno (EO) (número EO de 1 a 14), representado pela fórmula geral em que R é uma alquila com cerca de 3 a 20 átomos de carbono; e n é 1 a 14.
[0014] Em algumas modalidades, o sistema de produção de olefina compreende etileno, propileno, isopreno, cloropreno, butileno (seus isômeros), isobutileno e butadieno, ou um sistema de lavagem com água de metanol em olefina (MTO). Em algumas modalidades, cerca de 1 a 1000 ppm da composição dispersante anti-incrustante é adicionado a uma torre de lavagem de água de metanol em olefina (MTO). Em algumas modalidades, a composição dispersante anti- incrustante é contínua ou intermitentemente injetada na torre de lavagem de água de MTO. Em algumas modalidades, a composição dispersante anti-incrustante ainda compreende água e/ou um ou mais solventes orgânicos.
[0015] Em algumas modalidades, a composição dispersante anti- incrustante compreende cerca de 0 a 95% de água. Em algumas modalidades, a composição dispersante anti-incrustante compreende cerca de 0 a 95% de solvente orgânico. Em algumas modalidades, o solvente orgânico compreende um álcool, um glicol, um éter glicólico, glicerol ou uma pirrolidinona.
[0016] Em algumas modalidades, o método ainda compreende um ou mais etoxilatos de resina alquil fenólica, representados pela fórmula geral em que Ri é alquila C3-C18, o número do grupo de etoxilato (EO) m está em uma faixa de 1 a 50, e o grau de polimerização da resina p está em uma faixa de 0 a 20.
[0017] Estas e outras características da tecnologia divulgada, e as vantagens, são ilustradas especificamente nas modalidades a serem agora descritas, a título de exemplo, com referência aos desenhos diagramáticos anexos, nos quais:
[0018] a Figura 1 é um gráfico que fornece resultados de uma modalidade ilustrativa da tecnologia divulgada;
[0019] a Figura 2 é um gráfico que fornece resultados de uma modalidade ilustrativa da tecnologia divulgada; e
[0020] a Figura 3 é um gráfico que fornece resultados de uma modalidade ilustrativa da tecnologia divulgada.
[0021] A tecnologia divulgada descrita de uma forma geral a seguir fornece uma composição dispersante anti-incrustante e método para eliminar efetivamente os problemas graves de incrustação observados nos processos e sistemas de produção de olefina. Por exemplo, os processos e sistemas de produção de etileno incluem, mas não são limitados a estes, sistemas de craqueamento de hidrocarboneto, sistemas de compressor de gás de processo e sistemas de torre de lavagem com água de MTO. A composição dispersante anti- incrustante inibe efetivamente a formação de incrustação e a remoção de resíduos em tais sistemas para prolongar a duração da operação e garantir uma operação suave. Em algumas modalidades, a composição dispersante anti-incrustante inibe a formação de incrustação e a remoção de resíduos em uma torre de lavagem com água de MTO para prolongar a sua duração de operação e garantir uma operação de MTO suave.
[0022] A presente tecnologia fornece uma composição dispersante anti-incrustante. A composição do dispersante anti-incrustante é estável, especialmente no processo de MTO sem qualquer degradação, o que garante um desempenho anti-incrustante eficaz e consistente. A composição dispersante anti-incrustante é solúvel em água e não produzirá quaisquer contaminantes dentro de um processo de produção de etileno ou do processo de produção de MTO, o que é benéfico porque fornece boa compatibilidade de sistema devido à contribuição mínima de impurezas para as correntes do processo, enquanto leva em conta uma extensão da duração da operação de produção como um resultado do controle eficaz de incrustação. A composição dispersante anti-incrustante adicionalmente fornece aplicabilidade universal, uma vez que a composição pode atingir um ponto de congelamento extremamente baixo de menos do que cerca de -25°C. O ponto de congelamento extremamente baixo da composição fornece vantagens operacionais convenientes benéficas para usinas de MTO, especialmente em dias frios. As usinas de MTO estão comumente localizadas em áreas remotas e onde não há aquecimento para a área de armazenamento de dispersantes, tanques e dutos para dosagem. Os produtos atuais disponíveis no mercado indicam um ponto de congelamento mais elevado, o que provocará problemas de congelamento do produto, problemas de separação de fases, viscosidade muito alta para alimentar em dias frios e sequencialmente provocará problemas de produção de MTO, tais como flutuação de produção, incrustação, desligamento não planejado, etc.
[0023] Em algumas modalidades, a composição dispersante anti- incrustante da presente tecnologia compreende um éter de álcool polioxietileno (EO) (número EO de 1 a 14), representado pela fórmula geral em que R é uma alquila com cerca de 3 a 20 átomos de carbono; e n é 1 a 14. O número EO representa o número de unidades de óxido de etileno. O número EO é significativo, pois fornece boa eficácia dispersante para inibir a incrustação, assim como a incrustação orgânica de MTO.
[0024] Em algumas modalidades, a composição dispersante anti- incrustante ainda compreende água e/ou um ou mais solventes orgânicos. Em algumas modalidades, a composição compreende ao redor de 0 a 95% de água, em outras modalidades, ao redor de 10 a 80% de água, em outras modalidades, ao redor de 15 a 70% de água e, em outras modalidades, ao redor de 20 a 60% de água.
[0025] Em algumas modalidades, a composição dispersante anti- incrustante compreende cerca de 0 a 95% de solvente orgânico, em algumas modalidades, cerca de 10 a 80% de solvente orgânico, em outras modalidades, cerca de 15 a 70% de solvente orgânico e, em outras modalidades, cerca de 20 a 60% de solvente.
[0026] Em algumas modalidades, o solvente orgânico compreende um álcool, um glicol, um éter glicólico, glicerol ou uma pirrolidinona. Em algumas modalidades, o solvente orgânico compreende metanol, etanol, isopropanol, etileno glicol, propileno glicol, éter etileno glicol monometílico, éter etileno glicol monoetílico, éter etileno glicol monopropílico, éter etileno glicol monobutílico, dietileno glicol, éter dietileno glicol monometílico, éter dietileno glicol monoetílico, éter dietileno glicol monopropílico, éter dietileno glicol monobutílico, glicerol, trietileno glicol, 1-metil-2-pirrolidinona, ou uma combinação dos mesmos.
[0027] Em algumas modalidades, a composição dispersante anti- incrustante ainda compreende um ou mais etoxilatos de resina alquil fenólica, representados pela fórmula geral em que Ri é alquila C3-C18, o número do grupo de etoxilato (EO) m está em uma faixa de 1 a 50, e o grau de polimerização da resina p está em uma faixa de 0 a 20.
[0028] Em algumas modalidades, a composição dispersante anti- incrustante compreende cerca de 0 a 60% de etoxilato de resina alquil fenólica, em outras modalidades, cerca de 10 a 50% de etoxilato de resina alquil fenólica e, em outras modalidades, cerca de 15 a 45% de etoxilato de resina alquil fenólica.
[0029] Em algumas modalidades, a composição dispersante anti- incrustante compreende ao redor de 0 a 95% de água, ao redor de 0 a 95% de um solvente orgânico e de 0 a 60% de um etoxilato de resina alquil fenólica.
[0030] A presente tecnologia ainda fornece um método para reduzir a incrustação no sistema de lavagem com água de metanol em olefina (MTO). O método compreende a adição de uma composição dispersante anti-incrustante a uma torre de lavagem com água de metanol em olefina (MTO), a composição dispersante anti-incrustante compreendendo um éter de álcool polioxietileno (EO) (número EO de 1 a 14), representado pela fórmula geral em que R é uma alquila com cerca de 3 a 20 átomos de carbono; e n é 1 a 14.
[0031] Em algumas modalidades, a composição dispersante anti- incrustante compreende cerca de 1 a 1000 ppm da composição dispersante anti-incrustante, é adicionada à torre de lavagem com água de metanol em olefina (MTO).
[0032] Em algumas modalidades, a composição dispersante anti- incrustante é continuamente injetada em uma torre de lavagem com água de MTO. A alimentação contínua da composição dispersante anti-incrustante é preferida para dispersar efetivamente as pequenas partículas, evitar que elas se agreguem em partículas de tamanho maior e inibir os resíduos de se estabelecerem no sistema de lavagem com água de MTO. Em outras modalidades, a composição dispersante anti-incrustante é injetada intermitentemente na torre de lavagem com água de MTO. A alimentação intermitente da composição dispersante anti-incrustante é aceitável para inibir a incrustação no sistema de lavagem com água de MTO. A recirculação de água do sistema de lavagem com água de MTO é recomendada se intermitentemente alimentar da composição dispersante anti-incrustante.
[0033] A presente invenção será ainda descrita nos exemplos que se seguem, que devem ser vistos como ilustrativos e não devem ser interpretados como limitativos do escopo da invenção ou limitem o escopo a quaisquer modalidades particulares da invenção.
[0034] Trabalho de laboratório sistemático foi conduzido para avaliar o desempenho de alguns compostos. Os resultados confirmaram o desempenho aprimorado da composição dispersante anti-incrustante em dispersar eficazmente os materiais de incrustação, em comparação com um produto em uso no mercado.
[0035] Uma solução de hexametilbenzeno (HMB)/acetona como 3,125% (% em peso) de HMB foi preparada. A amostra de dispersante em uso no mercado ou candidatos de dispersante e as composições da tecnologia divulgada foram diluídas em água deionizada, como solução mãe dispersante em concentração de 1%. Cerca de 0,22 g de HMB/acetona foi adicionado acima em 20 g de água deionizada para preparar uma solução escalonada de HMB simulada. Esta solução escalonada de HMB simulada continha cerca de 340 ppm de HMB e 10532 ppm de acetona em água, e foi bem misturada. Esta solução foi marcada como "em branco". Cerca de 0,4 lg de solução dispersante em uso no mercado a 1% acima foi adicionada a 20 g de água deionizada e bem misturada, calculada em -200 ppm de dispersante como produto. Subsequentemente, ao redor de 0,225 g da solução de HMB/acetona acima foi adicionado e bem misturado. Esta solução está marcada como "controle". Adicionar o peso calculado da solução de concentração 1% de candidatos e composições de dispersante desta tecnologia divulgada acima em 20 g de água deionizada e misturar bem. Cerca de 0,225 g da solução de HMB/acetona acima foi adicionado e bem misturado. Essas soluções são marcadas como "Composto X" ou "Formulação X". Observar a estabilidade de dispersão do HMB e rastrear a solução com a torre Turbiscan (temperatura de teste 50°C). O teste Turbiscan permite a identificação rápida e sensível dos mecanismos de desestabilização (floculação, coalescência, sedimentação, formação de creme, etc.) das soluções de dispersão/emulsão. A célula de medição controlada pela temperatura da unidade Turiscan permite monitorar a estabilidade de dispersões/emulsões em temperatura de armazenamento específica ou acelerar o processo de desestabilização de dispersões/emulsões. O TSI (Turbiscan Stability Index) indica a tendência de desestabilização de dispersões/emulsões. Quanto mais baixo o valor do TSI, tanto melhor a estabilidade das dispersões/emulsões.
[0036] A Tabela 1 fornece uma comparação sobre os produtos químicos: TABELA 1
[0037] O Composto A é um éter de álcool graxo (C14-C20) polioxietileno (EO 8 a 12). O Composto B é um éter de álcool graxo (C3-C8) polioxietileno (EO 10 a 14). O Composto C é um éter de álcool graxo (C10-06) polioxietileno (EO 3 a 7).
[0038] Como mostrado na Figura 1, os resultados indicam que os compostos dispersantes anti-incrustantes (A, B, C) nesta invenção podem dispersar eficazmente os materiais de incrustação de HMB. Os resultados indicam um desempenho muito melhor dos compostos dispersantes anti-incrustantes (A, B, C) nesta invenção para dispersar eficazmente os materiais de incrustação de HMB em dosagem de dispersante mais baixa, em comparação com o controle (Exemplo Comparativo 2).
[0039] A Tabela 2 fornece uma comparação sobre os produtos dispersantes: TABELA 2
[0040] A Formulação 1 É Uma Composição De 20% De Éter De Álcool Graxo (C10-c16) Polioxietileno (Eo 3 ~ 7), 35% De Água E 45% De Etileno Glicol. A Formulação 2 É Uma Composição De 15% De Éter de Álcool Graxo (C14-c20) Polioxietileno (Eo 8 A 12), 10% De Etoxilato De Resina Nonil Fenólica (M = 12, P = 8), 15% De Água, 20% De Etileno Glicol E 40% De Éter Etileno Glicol Monobutílico.
[0041] Como mostrado na Figura 2, as composições dispersantes anti-incrustantes (Formulação 1 e 2) nesta invenção dispersam eficazmente os materiais de incrustação HMB. A composição dispersante anti-incrustante (50 ppm, 100 ppm) nesta invenção apresenta desempenho muito melhor para dispersar eficazmente os materiais de incrustação HMB, em comparação com 200 ppm do controle (Exemplo Comparativo 2).
[0042] A Tabela 3 fornece uma comparação sobre os produtos químicos com diferentes números de EO: TABELA 3
[0043] Como mostrado na Figura 3, os resultados indicam um desempenho muito melhor do composto dispersante anti-incrustante conforme fornecido na tecnologia divulgada para dispersar eficazmente os materiais de incrustação HMB do que outros compostos de etoxilato de álcool graxo de EO mais elevado. Estes resultados indicam que o composto dispersante anti-incrustante como na presente divulgação apresenta um desempenho significativamente melhor para dispersar os materiais de incrustação do sistema de lavagem com água de MTO do que outros compostos de etoxilato de álcool graxo de EO mais elevado que foram mencionados como dispersantes nas técnicas anteriores.
[0044] Embora as modalidades da tecnologia divulgada tenham sido descritas, deve ficar entendido que a presente invenção não é tão limitada e modificações podem ser feitas sem se afastar da tecnologia divulgada. O escopo da tecnologia divulgada é definido pelas reivindicações anexas, e todos os dispositivos, processos e métodos que vêm dentro do significado das reivindicações, literalmente ou por equivalência, se destinam a ser incluídos nessa invenção.
Claims (15)
1. Composição dispersante anti-incrustante para redução de incrustração orgânica em um sistema de produção de olefina, caracterizada pelo fato de que compreende: um éter de álcool polioxietileno (EO) (número EO 1 a 14), representado pela fórmula geral em que R é uma alquila com cerca de 3 a 20 átomos de carbono; e n é 1 a 14.
2. Composição dispersante anti-incrustante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ainda compreende água e/ou um ou mais solventes orgânicos.
3. Composição dispersante anti-incrustante, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a composição compreende cerca de 0 a 95% de água.
4. Composição dispersante anti-incrustante, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a composição compreende cerca de 0 a 95% de solvente orgânico, e em que o solvente orgânico compreende um álcool, um glicol, um éter glicólico, um glicerol ou uma pirrolidinona.
5. Composição dispersante anti-incrustante, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o solvente orgânico compreende metanol, etanol, isopropanol, etileno glicol, propileno glicol, éter etileno glicol monometílico, éter etileno glicol monoetílico, éter etileno glicol monopropílico, éter etileno glicol monobutílico, dietileno glicol, éter dietileno glicol monometílico, éter dietileno glicol monoetílico, éter dietileno glicol monopropílico, éter dietileno glicol monobutílico, glicerol, trietileno glicol, 1-metil-2-pirrolidinona, ou uma combinação dos mesmos.
6. Composição dispersante anti-incrustante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ainda compreende um ou mais etoxilatos de resina alquil fenólica, representados pela fórmula geral em que Ri é alquila C3-C18, o número do grupo de etoxilato (EO) m está em uma faixa de 1 a 50, o grau de polimerização da resina p está em uma faixa de 0 a 20, em que a composição compreende cerca de 0 a 60% de etoxilato de resina alquil fenólica.
7. Composição dispersante anti-incrustante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ainda compreende cerca de 0 a 95% de água, cerca de 0 a 95% de um solvente orgânico e cerca de 0 a 60% de um etoxilato de resina alquil fenólica.
8. Composição dispersante anti-incrustante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição possui um ponto de congelamento de menos do que cerca de -25°C.
9. Método de redução da incrustação no sistema de produção de olefina, caracterizado pelo fato de que compreende: adicionar uma composição dispersante anti-incrustante a um sistema de produção de olefina, a composição dispersante anti-incrustante compreendendo um éter de álcool polioxietileno (EO) (número EO 1 a 14), representado pela fórmula geral em que R é uma alquila com cerca de 3 a 20 átomos de carbono; e n é 1 a 14.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que dito sistema de produção de olefina compreende etileno, propileno, isopreno, cloropreno, butileno (seus isômeros), isobutileno e butadieno, ou um sistema de lavagem com água de metanol em olefina (MTO).
11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que cerca de 1 a 1000 ppm da composição dispersante anti-incrustante é adicionado a uma torre de lavagem com água de metanol em olefina (MTO).
12. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a composição dispersante anti-incrustante ainda compreende água e/ou um ou mais solventes orgânicos.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a composição dispersante anti- incrustante compreende cerca de 0 a 95% de água.
14. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a composição dispersante anti- incrustante compreende cerca de 0 a 95% de solvente orgânico, e em que o solvente orgânico compreende um álcool, um glicol, um éter glicólico, glicerol ou uma pirrolidinona.
15. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um ou mais etoxilatos de resina alquil fenólica, representados pela fórmula geral em que Ri é alquila C3-C18, o número do grupo de etoxilato (EO) m está em uma faixa de 1 a 50, o grau de polimerização da resina p está em uma faixa de 0 a 20.
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