CN115851387A - 一种专用于丙烷脱氢工艺机组的阻垢剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种专用于丙烷脱氢工艺机组的阻垢剂及其制备方法，所述阻垢剂由以下质量百分比的原料组成：杂环有机物40％～50％，表面活性剂20％～30％，溶剂10％～15％，其余量为水；其中，杂环有机物为N‑甲基吡咯烷酮，表面活性剂为乙二醇单丁醚，溶剂为苯甲醇，制备时先将乙二醇单丁醚加入水中，再依次加入N‑甲基吡咯烷酮和苯甲醇，搅拌使其充分溶解即得到目标产品。本发明阻垢剂可使丙烷脱氢工艺因聚合反应产生“碳化结块”从外到内快速溶解、分散、剥落，直至完全去除，保证了机组的长期稳定运行，且该阻垢剂具有低毒、环保、高闪点不易燃等优势，显著弥补了当前同类药剂毒性大、易燃、阻垢效果差等技术弊端。

Description

一种专用于丙烷脱氢工艺机组的阻垢剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种阻垢剂，具体涉及一种专用于丙烷脱氢工艺机组的阻垢剂及其制备方法。

背景技术

丙烷脱氢工艺主要是通过丙烷在高温、带压状态下使得丙烷脱氢得到产物丙烯。实际在生产过程中，由于受到温度及压力的影响，势必存在丙烯发生聚合反应，生成聚丙烯，进一步在高温影响下“碳化结块”致使在机组内部产生结垢，导致丙烷脱氢工艺机组中换热器换热效率变低以及压缩机压缩效率变低，严重时会引起丙烷脱氢工艺机组振动值升高，造成产能恶性降低。

目前市场上针对解决上述丙烷脱氢工艺机组结垢问题，比较成熟的做法是加注药剂以抑制机组结垢、延长设备运行周期。但传统的药剂主要以甲苯、石油醚成分为主，虽然在一定程度能够阻垢及去除部分机组的结垢，但缺点是该类药剂性能差，导致阻垢、除垢效果不理想，同时该类药具有中高毒性及闪点低等弊端，长期使用过程中苯系列有机物会对现场施工人员及环境造成危害，而低闪点的有机物在化工作业区运输、存储安全等级等要求更为严格，无形中提高了产品的终端价格。

有鉴于此，本发明人提供了一种专用于丙烷脱氢工艺机组的阻垢剂及其制备方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种专用于丙烷脱氢工艺机组的阻垢剂及其制备方法，该方法制备的阻垢剂可针对丙烷脱氢工艺中聚合反应产生的“碳化结块”快速溶解、分散，从而保证了丙烷脱氢工艺机组中核心部件换热器的换热效率以及压缩机的压缩效率处于设计水准，且该阻垢剂具有低毒、环保、高闪点不易燃等优势，显著弥补了当前同类药剂毒性大、易燃、阻垢效果差等缺陷。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种专用于丙烷脱氢工艺机组的阻垢剂，所述阻垢剂由杂环有机物、表面活性剂、溶剂和水复配组合而成，其组成物的各组分质量百分比如下所示：所述杂环有机物为40％～50％，所述表面活性剂为20％～30％，所述溶剂为10％～15％，其余量为水。

进一步地，所述杂环有机物为N-甲基吡咯烷酮。

进一步地，所述表面活性剂为乙二醇单丁醚。

进一步地，所述溶剂为苯甲醇。

进一步地，所述阻垢剂在丙烷脱氢工艺介质中加入的浓度为10ml/(10⁴m³)～50ml/(10⁴m³)。

进一步地，所述阻垢剂各组分质量百分比如下所示：所述杂环有机物为45％～50％，所述表面活性剂为20％～25％，所述溶剂为12％～15％，其余量为水。

另一方面，本发明提供一种专用于丙烷脱氢工艺机组的阻垢剂的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、先将质量百分比为20％～30％的乙二醇单丁醚中加入到设定量水中，室温下搅拌，直至完全混合均匀；

S2、然后将质量百分比为40％～50％的N-甲基吡咯烷酮加入至步骤S1得到的溶液中，室温下搅拌10min～30min；

S3、最后向步骤S2得到的溶液中加入质量百分比为10％～15％的苯甲醇，恒温搅拌20min～40min，使其充分溶解即为成品。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明阻垢剂由一定质量百分比的N-甲基吡咯烷酮、乙二醇单丁醚、苯甲醇和水复配而成，由于该阻垢剂分子量小，因此当其被注入(注入时使用计量泵以静脉点注形式加入，加药量与机组的结垢严重程度相关，一般使用浓度为10ml/(10⁴m³)～50ml/(10⁴m³))到丙烷脱氢工艺机组管线中，能随即与丙烷脱氢气体介质混合且在介质余热作用下汽化，此时阻垢剂中的N-甲基吡咯烷酮能高效、充分的同换热器及压缩机叶片上聚合物接触作用，使其快速溶解、分散，同时在表面活性剂乙二醇单丁醚的作用下能使被N-甲基吡咯烷酮前期分散、溶解的聚合物快速从大块聚合物上剥落，有助于N-甲基吡咯烷酮进一步与未被溶解、分散的聚合物作用，同时被表面活性剂乙二醇单丁醚协助剥落的已分散溶解的聚合物，通过溶剂苯甲醇的作用携带至后端排污口，达到除垢效果，同时该阻垢剂汽化后可附着于设备各个角落表面，阻止新垢的生成，即通过三种组分彼此的协同作用，避免了丙烷脱氢工艺机组因聚合反应产生结垢的问题，确保了其长期稳定运转，显著地提高企业的收益。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的例子。

一方面，本发明提供一种专用于丙烷脱氢工艺机组的阻垢剂，该阻垢剂由杂环有机物、表面活性剂、溶剂和水复配组合而成，其组成物的各组分质量百分比如下所示：杂环有机物为40％～50％，表面活性剂为20％～30％，溶剂为10％～15％，其余量为水，以上组分质量百分比之和为100％。

具体的，本发明所使用的杂环有机物为N-甲基吡咯烷酮，相较于现有的甲苯(闪点4℃)、石油醚等产品，其属于非危化品，且闪点较高(86.1℃)，对环境又好且运输存储安全；其次传统的N-甲基吡咯烷酮可用于绝缘材料、集成电路制作，半导体行业精密仪器、线路板的洗净领域，而在丙烷脱氢工艺段，本发明属于首次使用。

本发明所使用的表面活性剂为乙二醇单丁醚，主要使得被N-甲基吡咯烷酮前期分散、溶解的聚合物快速从大块聚合物上剥落，有助于N-甲基吡咯烷酮进一步与未被溶解、分散的聚合物作用，即N-甲基吡咯烷酮与乙二醇单丁醚产生了协同作用，有助于逐渐化解大块聚合物，直至最终全部从丙烷脱氢工艺机组上去除。

本发明所使用的溶剂为苯甲醇，同样作为低毒、环保产品，能有效携带以发挥作用的乙二醇单丁醚、N-甲基吡咯烷酮及被溶解、分散、剥落的聚合物，进入后端排污管道排出。

本发明制备的阻垢剂专门用于丙烷脱氢工艺机组中，尤其是用于溶解、分散换热器及压缩机中由于聚合反应形成的“碳化结块”，该阻垢剂为液态，其加药量与机组的结垢严重程度相关，一般使用浓度为10ml/(10⁴m³)～50ml/(10⁴m³)，加药方法是使用计量泵以静脉点注形式注入到丙烷脱氢工艺机组管线中。

综上所述，本发明提供的阻垢剂，利用N-甲基吡咯烷酮与聚合物直接作用，避免聚合物在换热器及压缩机机组恶性聚集，并使已经聚集的聚合物快速溶解、分散，加之表面活性剂乙二醇单丁醚的使用加速聚合物的剥离，使N-甲基吡咯烷酮可与剥离后的聚合物再次作用，如此循环直至最终使聚合物完全去除，再结合溶剂苯甲醇的使用有助于剥离聚合物有效进入后端排污管。因此，本发明阻垢剂三种组分相符相成，通过相互协同作用，有效避免了丙烷脱氢工艺机组的内部因聚合反应产生“碳化结块”的缺陷，为机组长期稳定运行提供了条件。

另一方面，本发明提供一种上述阻垢剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1、先将质量百分比为20％～30％的乙二醇单丁醚中加入到设定量水中，室温下搅拌，直至完全混合均匀；

S2、然后将质量百分比为40％～50％的N-甲基吡咯烷酮加入至步骤S1得到的溶液中，室温下搅拌10min～30min；

S3、最后向步骤S2得到的溶液中加入质量百分比为10％～15％的苯甲醇，恒温搅拌20min～40min，使其充分溶解即为成品。

为了进一步验证本发明的技术功效，发明人进行了如下具体实施例。

实施例1

本实施例阻垢剂，由以下质量百分比的原料组成：N-甲基吡咯烷酮40％，乙二醇单丁醚25％，苯甲醇15％，其余量为水，以上组分质量百分比之和为100％。

制备时，先将质量百分比为25％的乙二醇单丁醚中加入到质量百分比为20％的水中，室温下搅拌，直至完全混合均匀，形成第一溶液；然后将质量百分比为40％的N-甲基吡咯烷酮加入至第一溶液中，室温下搅拌20min，得到第二溶液；最后向第二溶液中加入质量百分比为15％的苯甲醇，恒温搅拌30min，使其充分溶解即为成品。

由于现场丙烷脱氢-换热器机组段存在大量聚合物聚集的状况，严重影响换热效率。因此，该阻垢剂在丙烷脱氢工艺介质中加入的浓度为50ml/(10⁴m³)，并持续3周，加入时使用计量泵以静脉点注形式注入到管线中，3周后换热器的换热效率相比未使用该阻垢剂之前提升50％以上，从而有效确保了后端工艺顺利进行。

实施例2

本实施例阻垢剂，由以下质量百分比的原料组成：N-甲基吡咯烷酮50％，乙二醇单丁醚20％，苯甲醇12％，其余量为水，以上组分质量百分比之和为100％。

制备时，先将质量百分比为20％的乙二醇单丁醚中加入到质量百分比为18％的水中，室温下搅拌，直至完全混合均匀，形成第一溶液；然后将质量百分比为50％的N-甲基吡咯烷酮加入至第一溶液中，室温下搅拌30min，得到第二溶液；最后向第二溶液中加入质量百分比为12％的苯甲醇，恒温搅拌40min，使其充分溶解即为成品。

由于现场丙烷脱氢-压缩机机组段存在较多聚合物聚集的状况，导致压缩机机组振动值持续增长。因此，该阻垢剂在丙烷脱氢工艺介质中加入的浓度为35ml/(10⁴m³)，加入时使用计量泵以静脉点注形式注入到管线中，96h后压缩机机组振动值开始缓慢降低。

实施例3

本实施例阻垢剂，由以下质量百分比的原料组成：N-甲基吡咯烷酮45％，乙二醇单丁醚30％，苯甲醇10％，其余量为水，以上组分质量百分比之和为100％。

制备时，先将质量百分比为10％的乙二醇单丁醚中加入到质量百分比为15％的水中，室温下搅拌，直至完全混合均匀，形成第一溶液；然后将质量百分比为45％的N-甲基吡咯烷酮加入至第一溶液中，室温下搅拌10min，得到第二溶液；最后向第二溶液中加入质量百分比为10％的苯甲醇，恒温搅拌20min，使其充分溶解即为成品。

在新机组启动时，直接按照10ml/(10⁴m³)浓度持续加入到丙烷脱氢介质中，1年后机组检修，换热器目视未见严重聚合物聚集，充分说明了该阻垢剂在丙烷脱氢工艺中的阻垢能力。

对比例1

本实施例阻垢剂，由以下质量百分比的原料组成：N-甲基吡咯烷酮30％，乙二醇单丁醚40％，苯甲醇20％，其余量为水，以上组分质量百分比之和为100％。

制备时，先将质量百分比为40％的乙二醇单丁醚中加入到质量百分比为10％的水中，室温下搅拌，直至完全混合均匀，形成第一溶液；然后将质量百分比为30％的N-甲基吡咯烷酮加入至第一溶液中，室温下搅拌10min，得到第二溶液；最后向第二溶液中加入质量百分比为20％的苯甲醇，恒温搅拌20min，使其充分溶解即为成品。

在新机组清理完结垢，重新启动，直接按照10ml/(10⁴m³)浓度持续加入到丙烷脱氢介质中，9个月年机组检修，换热器仍有显著结垢，充分说明了N-甲基吡络烷酮的阻垢效果需要在一定浓度范围，且单纯增加其他组分含量无法起到协同阻垢效果。

下表1为上述三个实施例及对比例各个组分的添加量以及阻垢效果：

表1：

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以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。

应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种专用于丙烷脱氢工艺机组的阻垢剂，其特征在于，所述阻垢剂由杂环有机物、表面活性剂、溶剂和水复配组合而成，其组成物的各组分质量百分比如下所示：所述杂环有机物为40％～50％，所述表面活性剂为20％～30％，所述溶剂为10％～15％，其余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种专用于丙烷脱氢工艺机组的阻垢剂，其特征在于，所述杂环有机物为N-甲基吡咯烷酮。

3.根据权利要求1所述的一种专用于丙烷脱氢工艺机组的阻垢剂，其特征在于，所述表面活性剂为乙二醇单丁醚。

4.根据权利要求1所述的一种专用于丙烷脱氢工艺机组的阻垢剂，其特征在于，所述溶剂为苯甲醇。

5.根据权利要求1所述的一种专用于丙烷脱氢工艺机组的阻垢剂，其特征在于，所述阻垢剂在丙烷脱氢工艺介质中加入的浓度为10ml/(10⁴m³)～50ml/(10⁴m³)。

6.根据权利要求1所述的一种专用于丙烷脱氢工艺机组的阻垢剂，其特征在于，所述阻垢剂各组分质量百分比如下所示：所述杂环有机物为45％～50％，所述表面活性剂为20％～25％，所述溶剂为12％～15％，其余量为水。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种专用于丙烷脱氢工艺机组的阻垢剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、先将质量百分比为20％～30％的乙二醇单丁醚中加入到设定量水中，室温下搅拌，直至完全混合均匀；

S2、然后将质量百分比为40％～50％的N-甲基吡咯烷酮加入至步骤S1得到的溶液中，室温下搅拌10min～30min；

S3、最后向步骤S2得到的溶液中加入质量百分比为10％～15％的苯甲醇，恒温搅拌20min～40min，使其充分溶解即为成品。