ES2297192T5 - Inhibición del incremento de la viscosidad e incrustaciones en corrientes hidrocarburadas con insaturaciones - Google Patents

Inhibición del incremento de la viscosidad e incrustaciones en corrientes hidrocarburadas con insaturaciones Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para inhibir el incremento de la contaminación y la viscosidad en corrientes hidrocarburadas con monómeros etilénicamente insaturados que comprende la etapa de adición a dicha corriente hidrocarburada de una cantidad eficaz de uno o más metidos de quinona con la fórmula: en la que R 1 , R 2 y R 3 se seleccionan independientemente del grupo constituido por H, -OH, -SH, -NH2, alquilo, cicloalquilo, heterociclo y arilo.

Description

Inhibición del incremento de la viscosidad e incrustaciones en corrientes hidrocarburadas con insaturaciones
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para prevenir incrustaciones o un incremento en la viscosidad de una corriente hidrocarburada con monómeros insaturados. Más específicamente, la invención se refiere a un proceso en línea para prevenir sustancialmente incrustaciones o el incremento de la viscosidad durante la producción de etileno con la adición de un metido de quinona.
Antecedentes de la técnica relacionada
Las plantas de etileno (eteno) que craquean alimentaciones líquidas producen gases craqueados, gasóleo de pirólisis y fueloil de pirólisis pesado a temperaturas elevadas. Esta mezcla pasa a través de una torre de templado de petróleo (también conocida como fraccionador primario o fraccionador de gasolina) donde los gases (C9 y más ligeros) se enfrían y se separan de los petróleos pesados. El material separado más ligero, rico en hidrocarburos insaturados, es conocido como gasolina en crudo o gasóleo de pirólisis. El gasóleo de pirólisis se calienta a temperatura de reflujo en la sección superior de la torre de templado de petróleo y su flujo a contracorriente enfría los gases craqueados.
A medida que el gasóleo de pirólisis se somete a calentamiento, incrementa en viscosidad y los componentes más pesados caen a la sección inferior de la torre de templado de petróleo, dando lugar a un incremento de la viscosidad del hidrocarburo presente en la sección inferior de la torre y a la incrustación. Posiblemente esto es como resultado de la polimerización de los componentes hidrocarburados insaturados. El incremento de la viscosidad y la incrustación son problemáticos ya que pueden afectar de manera adversa a la calidad del producto final.
En un intento para reducir la viscosidad en la sección inferior de la torre, se puede añadir a la torre petróleo ligero de ciclo (LCO) y/o gasóleo de pirólisis, reduciendo así la viscosidad por dilución. No obstante, este procedimiento da como resultado unos gastos considerables para los operarios de la planta. Por tanto, se han propuesto otros procedimientos de prevención del incremento de la viscosidad.
Se han propuesto diversos procedimientos de tratamiento químico para prevenir el incremento de la viscosidad durante la producción de etileno. Éstos incluyen el uso de ácidos o sales sulfónicas, como se propone en la patente de EE.UU. Nº 5.824.829 de Maeda y col. ("Maeda"), y el uso de fenilendiaminas. Se ha propuesto añadir estas composiciones a una corriente hidrocarburada para prevenir un incremento en la viscosidad. No obstante, aunque se ha sugerido que estas composiciones son inhibidores de la polimerización, generalmente se usan en combinación con otros tratamientos químicos o en combinación con la adición de gasóleo de pirólisis o LCO para prevenir de una manera adecuada el incremento de la viscosidad de las mezclas hidrocarburadas.
Otro procedimiento para mitigar la incrustación y reducir la viscosidad se propone en la patente de EE.UU. Nº
5.985.940 de Manek y col. ("Manek"). Manek propone el uso de resinas mono-y/o polialquílicas fenol-formaldehído sustituidas.
Reduce Olefin Plant Fouling, Hydrocarbon Proc., 63(11) 1988, p. 63-67 divulga que la incrustación puede ocurrir en muchas partes de una planta de olefina. En las plantas de etileno se experimenta una incrustación extrema en las bandejas de columna del fraccionador primario, en los ángulos inferiores, en los enfriadores de petróleo y en los eliminadores del petróleo y del fueloil. El denominador común parece ser el craqueo de alimentos líquidos que produce aromáticos polimerizables, tal como estireno, indeno, divinilbenceno. Estos compuestos se concentran en el circuito fraccionador y son de inmediato polimeralizados solamente por el calor. El remedio para controlar la incrustación es usar anticoagulantes de propiedad efectivos.
Aunque la polimerización de los componentes en la torre de templado de petróleo contribuye al incremento de la viscosidad en la sección inferior, las composiciones que inhiben la polimerización de un monómero particular no previenen necesariamente un incremento de la viscosidad en una torre de templado de petróleo o durante la producción de etileno. Esto se demuestra con ejemplos de inhibidores conocidos de la polimerización de vinilo monomérico que son ineficaces en inactivar las aplicaciones de petróleo. Una razón para esta observación es que los hidrocarburos presentes en el fondo de la torre de templado de petróleo son una mezcla de una variedad de monómeros diferentes y otros componentes. Por ejemplo, éstos incluyen una variedad de compuestos, incluyendo una variedad de compuestos insaturados, tales como compuestos aromáticos insaturados, incluyendo, sin limitación, estireno, metilestireno, divinilbenceno, e indeno.
Por tanto, existe la necesidad de otros procedimientos de inhibición de la incrustación y/o del incremento de la viscosidad que proporcionen unos resultados adecuados. De manera deseable, el procedimiento se puede usar durante el funcionamiento de una planta de etileno y proporcionará una forma económicamente más eficaz de prevenir el incremento de viscosidad y la incrustación.
Resumen de la invención
Un aspecto de la presente invención proporciona un procedimiento de inhibición de la incrustación y del incremento de la viscosidad en corrientes hidrocarburadas con monómeros etilénicamente insaturados. Este procedimiento proporciona resultados adecuados exclusivos de cualquier procedimiento adicional para la inhibición del incremento de la viscosidad. Este procedimiento incluye la etapa de adición a la corriente hidrocarburada de una cantidad eficaz de un metido de quinona con la fórmula:
10 en la que R1, R2 yR3 se seleccionan independientemente del grupo que consiste en H, -OH, -SH, -NH2, alquilo, cicloalquilo, heterociclo y arilo.
Otro aspecto de la presente invención proporciona un procedimiento de inhibición de la incrustación y del incremento de la viscosidad de una corriente hidrocarburada con monómeros etilénicamente insaturados durante la producción en línea de etileno. Este procedimiento incluye la etapa de adición a la corriente hidrocarburada en o
15 corriente arriba de la localización, donde se puede producir la incrustación o el incremento de la viscosidad de una cantidad eficaz de un metido de quinona con la fórmula siguiente:
en la que R1, R2 yR3 se seleccionan independientemente del grupo que consiste en H, -OH, -SH, -NH2, alquilo, cicloalquilo, heterociclo y arilo.
20 Descripción detallada de la invención
En la presente invención se pueden usar una variedad de diferentes metidos de quinona. Entre éstos están los metidos de quinona de la fórmula siguiente:
en la que R1, R2 yR3 se seleccionan independientemente del grupo que consiste en H, -OH, -SH, -NH2, alquilo, 25 cicloalquilo, heterociclo y arilo.
El término "alquilo" se pretende que incluya grupos hidrocarburados saturados de cadena lineal o ramificada,
opcionalmente sustituidos, de manera deseable con 1 a 10 carbonos, o de manera más deseable con 1 a 4 carbonos, en la cadena principal. Los ejemplos de grupos no sustituidos incluyen metilo, etilo, propilo, isopropilo, n-butilo, t-butilo, isobutilo, pentilo, hexilo, isohexilo, heptilo, 4,4-dimetilpentilo, octilo, 2,2,4-trimetilpentilo, nonilo, decilo, undecilo, dodecilo y similares. Los sustituyentes pueden incluir grupos halógeno, hidroxi o arilo.
Los términos "heterociclo" o "heterocíclico" se pretende que incluyan grupos cíclicos aromáticos o no aromáticos, completamente saturados o insaturados, opcionalmente sustituidos, con al menos un heteroátomo (tal como N, O y S) en al menos un anillo, de manera deseable grupos monocíclicos o bicíclicos con 5 ó 6 átomos en cada anillo. El grupo heterociclo puede estar unido a través de cualquier carbono o heteroátomo del sistema anular. Los ejemplos de grupos heterocíclicos incluyen, sin limitación, tienilo, furilo, pirrolilo, piridilo, imidazolilo, pirrolidinilo, piperidinilo, acepinilo, indolilo, isoindolilo, quinolinilo, isoquinolinilo, benzotiazolilo, benzoxazolilo, bencimidazolilo, benzoxadiazolilo y benzofurazanilo. Éstos también pueden contener sustituyentes como se ha descrito anteriormente.
El término "arilo" se pretende que incluya grupos aromáticos homocíclicos opcionalmente sustituidos, que contienen preferentemente uno o dos anillos y de 6 a 12 carbonos anulares. Los ejemplos de esos grupos incluyen fenilo, bifenilo y naftilo. Los sustituyentes pueden incluir aquéllos como los descritos anteriormente así como grupos nitro.
Los ejemplos de metidos de quinona específicos incluyen 2,6-di-terc-butil-4-((3,5-di-terc-butil-4-hidroxi-benciliden)ciclohexa-2,5-dienona, también conocido como Galvinol, fórmula (II) y 4-benciliden-2,6-di-terc-butil-ciclohexa-2,5dienona, fórmula (III).
En la presente invención, se puede usar un metido de quinona solo, o se puede usar en combinación con diferentes metidos de quinona. La composición de metido de quinona se puede añadir en o corriente arriba de cualquier punto donde se pueda producir un incremento de la viscosidad o la incrustación. Esto incluye cualquiera de la torre de templado de petróleo, específicamente la sección superior y sección inferior de la torre de templado de petróleo, o en cualquier punto corriente arriba de la torre de templado de petróleo. La composición se añade durante la producción de etileno.
La composición de la presente invención se puede añadir en una variedad de diferentes concentraciones. Basándose en el hidrocarburo presente, la concentración puede estar entre 1 ppm a 10.000 ppm.
La adición de una composición de metido de quinona como se ha descrito anteriormente consigue un descenso en la viscosidad y la incrustación comparado con procedimientos previos, tales como la adición de LCO y gasóleo de pirólisis. No obstante, la adición de metido de quinona puede ser en combinación con la adición de LCO o gasóleo de pirólisis, o además del uso de productos químicos tales como fenilendiaminas y agentes dispersantes.
Las características y ventajas de la presente invención se muestran con mucho más detalle mediante los siguientes ejemplos que se proporcionan con fines ilustrativos y no se deben interpretar como limitantes de la invención de ninguna forma.
Ejemplos
Cada uno de los ejemplos dados a continuación se llevó a cabo usando una muestra de gasóleo de pirólisis obtenida de diferentes plantas de etileno. Las muestras se pusieron en un reactor a presión en atmósfera inerte (100 psi -689,4 kPa-de nitrógeno), y se calentaron a 150°C aproximadamente durante periodos de tiempo especificados. A continuación, los reactores a presión se dejaron enfriar a temperatura ambiente, a la cual se midió el contenido en polímero (precipitación de metanol) y las viscosidades (usando viscosímetros Cannon-Fenske) de las muestras.
Ejemplo 1
Se midió la viscosidad del gasóleo de pirólisis a 20°C después de calentar a 150°C durante 7,5 horas. Se llevaron a cabo tres ensayos; un blanco, el segundo con 1000 ppm de fenilendiamina, y el tercero según el procedimiento de la invención que incluye 1000 ppm del metido de quinona con la fórmula (II), anterior. La Tabla 1 a continuación demuestra que la viscosidad del gasóleo de pirólisis después del tratamiento con el metido de quinona de la invención fue un 43,6% inferior que después del tratamiento con fenilendiamina sola y un 55,1% inferior que el blanco después de que el gasóleo de pirólisis se sometiese a condiciones que simulan aquéllas de una torre de templado de petróleo.
TABLA 1
Nombre del tratamiento
Viscosidad (cst)
Blanco
4,9
PDA (44 PD1)
3,9
Metido de quinona (II)
2,2
1N,N’-di-sec-butil-p-fenilendiamina disponible en Flexsys
Ejemplo 2
Se midió la viscosidad del gasóleo de pirólisis a 23°C después de calentar a 144°C durante 6 horas con las cantidades de tratamiento listadas en la Tabla 2. Esto demuestra que hasta una concentración de 2000 ppm, una mayor concentración del tratamiento de metido de quinona de la invención proporciona una inhibición mejorada del
15 incremento de la viscosidad.
TABLA 2
Tratamiento de metido de quinona (II) (ppm)
Viscosidad (cst)
0
1,63
500
1,39
1000
1,20
2000
1,13
Ejemplo 3
Se midió el contenido en polímero en muestras de gasóleo de pirólisis por precipitación de metanol después de calentar a 150°C durante 7,5 horas. Se llevaron a cabo tres ensayos; un blanco, el segundo con 1000 ppm de
20 fenilendiamina y el tercero según el procedimiento de la invención que incluye 1000 ppm del metido de quinona con la fórmula (II), anterior. Los resultados de la Tabla 3 indican que el contenido en polímero de las muestras de gasóleo de pirólisis después del tratamiento con el metido de quinona de la invención fue un 32,3% inferior que después del tratamiento con fenilendiamina sola y un 40,0% inferior que el blanco después de que el gasóleo de pirólisis se sometiese a condiciones que simulan aquéllas de una torre de templado de petróleo
TABLA 3
Nombre del tratamiento
Contenido en polímero (%)
Blanco
4,0
PDA (44 PD1)
3,1
Metido de quinona (II)
2,4
1N,N’-di-sec-butil-p-fenilendiamina disponible en Flexsys
Ejemplo 4
Se midió el contenido en polímero de muestras de gasóleo de pirólisis por precipitación de metanol después de calentar a 144°C durante 6 horas con las cantidades de tratamiento listadas en la Tabla 4. Esto demuestra que hasta una concentración de 2000 ppm, una mayor concentración del tratamiento de metido de quinona de la invención proporciona una inhibición mejorada de la polimerización del hidrocarburo presente en el gasóleo de pirólisis, en condiciones que simulan aquéllas de una torre de templado de petróleo.
TABLA 4
Tratamiento de metido de quinona (II) (ppm)
Contenido en polímero (%)
0
2,82
500
2,35
1000
1,66
2000
0,75
Ejemplo 5
10 Se midió el contenido en polímero de muestras de gasóleo de pirólisis por precipitación de metanol después de calentar a 150°C durante 8,0 horas. Se probaron un blanco y muestras que incluyen 1000 ppm del tratamiento especificado en la Tabla 5. La Tabla 5 a continuación demuestra que el contenido en polímero de las muestras tratadas con los metidos de quinona de la invención con las fórmulas (II) y (III) fue significativamente inferior que aquéllos de las muestras tratadas con las fenilendiaminas.
TABLA 5
Tratamiento de metido de quinona (II) (ppm)
Contenido en polímero (%)
Blanco
2,19
OH-Tempo1
2,18
PDA (7 PPD2)
1,75
PDA (44 PD3)
1,13
Metido de quinona (III)
0,68
Metido de quinona (II)
0,66
1 4-hidroxi-2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiniloxi, radical libre 2 N-(1,4-dimetilpentil)-N'-fenil-p-fenilendiamina, disponible en Flexsys 3 N,N'-di-sec-butil-p-fenilendiamina disponible en Flexsys
Aunque se ha descrito lo que actualmente se cree que son las formas de realización preferentes de la invención, aquellos expertos en la materia se darán cuenta de que se pueden introducir cambios y modificaciones sin apartarse del espíritu de la invención y se pretende incluir todos esos cambios y modificaciones como parte del verdadero alcance de la invención.

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento para inhibir el incremento de incrustaciones y viscosidad en corrientes hidrocarburadas con monómeros etilénicamente insaturados, que comprende la etapa de adición a dicha corriente hidrocarburada, durante la producción de etileno, de una cantidad eficaz de uno o más metidos de quinona de fórmula:
    en la que R1, R2 yR3 se seleccionan independientemente del grupo que consiste en H, -OH, -SH, -NH2, alquilo, cicloalquilo, heterociclo y arilo.
  2. 2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho metido de quinona se añade a dicha corriente
    hidrocarburada en o corriente arriba de una localización donde se puede producir dicha incrustación o dicho 10 incremento de la viscosidad.
  3. 3.
    El procedimiento de la reivindicación 2, en el que dicha localización es una torre de templado de petróleo.
  4. 4.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho metido de quinona se añade en una cantidad entre 1 ppm y 10.000 ppm en relación con el hidrocarburo.
  5. 5.
    El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho metido de quinona es un miembro seleccionado del
    15 grupo que consiste en 2,6-di-terc-butil-4-((3,5-di-terc-butil-4-hidroxi-benciliden)-ciclohexa-2,5-dienona, 4benciliden-2,6-di-terc-butil-ciclohexa-2,5-dienona y sus combinaciones.
  6. 6. El procedimiento de la reivindicación 1 para inhibir el incremento de la incrustación y la viscosidad en corrientes hidrocarburadas, que incluyen monómeros etilénicamente insaturados durante la producción en línea de etileno, que comprende la etapa de adición a dicha corriente hidrocarburada en o corriente arriba de una
    20 localización donde se puede producir dicho incremento de incrustación o viscosidad de una cantidad eficaz de un metido de quinona con la fórmula siguiente:
    en la que R1, R2 yR3 se seleccionan independientemente del grupo que consiste en H, -OH, -SH, -NH2, alquilo, cicloalquilo, heterociclo y arilo
    25 7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que dicha localización es una torre de templado de petróleo.
  7. 8.
    El procedimiento de la reivindicación 6, en el que dicha localización es la sección inferior de una torre de templado de petróleo.
  8. 9.
    El procedimiento de la reivindicación 6, en el que dicho metido de quinona es un miembro seleccionado del
    grupo que consiste en 2,6-di-terc-butil-4-((3,5-di-terc-butil-4-hidroxi-benciliden)-ciclohexa-2,5-dienona, 430 benciliden-2,6-di-terc-butil-ciclohexa-2,5-dienona y sus combinaciones.
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