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CN106565537A - 一种水溶性分散阻垢剂及其在丙烯腈生产装置中的应用 - Google Patents

一种水溶性分散阻垢剂及其在丙烯腈生产装置中的应用 Download PDF

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CN106565537A
CN106565537A CN201610900091.3A CN201610900091A CN106565537A CN 106565537 A CN106565537 A CN 106565537A CN 201610900091 A CN201610900091 A CN 201610900091A CN 106565537 A CN106565537 A CN 106565537A
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China University of Petroleum Beijing
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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00—Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/32—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

本发明公开了一种水溶性分散阻垢剂及其在丙烯腈生产装置中的应用。所述的水溶性分散阻垢剂包括组分A、组分B和组分C，其中组分A为芳烃基磺酸盐与甲醛的共聚物，组分B为硫酸镁、硫酸钾、亚硫酸镁中的一种或多种，组分C为2,6‑二叔丁基苯酚、二乙基羟胺和异丙基羟胺中的一种或多种；组分A、组分B和组分C的质量比为10～50：1～10：1～10。采用本发明的水溶性分散阻垢剂，可以有效地抑制自由基聚合和分散已经形成的垢物，使垢物均匀地分散在水相中，从而避免垢物在丙烯腈生产装置中析出，能够延长装置的生产运行周期。

Description

一种水溶性分散阻垢剂及其在丙烯腈生产装置中的应用
技术领域
本发明属于丙烯腈生产领域，特别是涉及一种丙烯腈生产装置(比如回收塔和四效蒸发系统)用的水溶性分散阻垢剂及其应用。
背景技术
丙烯腈(AN)是有机合成工业中的重要单体。由于其结构式上的双键使得化学性质比较活泼，会发生自聚、共聚、水解等化学反应。在生产加工过程中，由于丙烯腈聚合的发生，一方面，导致产品收率下降；另一方面，聚合物沉积在系统内，造成换热器、塔盘及工艺管道的阻塞。
目前，丙烯腈反应器后冷器堵塞、回收塔塔盘和再沸器结垢、四效蒸发单元聚合物较多等问题是影响丙烯腈装置长周期运行的主要因素。上述单元和设备堵塞会造成物料损失，装置停车和安全环保问题，严重影响和制约丙烯腈装置的长周期安全稳定运行。
在丙烯腈生产装置中通常采用对苯二酚作为阻聚剂，该阻聚剂虽然有一定的阻聚效果，但效率较低，不能有效地阻止聚合的发生，大大缩短了装置的运转周期。
发明内容
为了克服现有技术中的不足之处，本发明提供了一种水溶性分散阻垢剂及其在丙烯腈生产装置中的应用。采用本发明的水溶性分散阻垢剂，可以有效地抑制自由基聚合和分散已经形成的垢物，使垢物均匀地分散在水相中，从而避免垢物在丙烯腈生产装置中析出，能够延长装置的生产运行周期。
本发明的水溶性分散阻垢剂，包括组分A、组分B和组分C，其中组分A为芳烃基磺酸盐与甲醛的共聚物，组分B为硫酸镁、硫酸钾、亚硫酸镁中的一种或多种，组分C为2,6-二叔丁基苯酚、二乙基羟胺和异丙基羟胺中的一种或多种；其中组分A、组分B和组分C的质量比为10～50：1～10：1～10，优选为20～40：4～10：6～10。
本发明的水溶性分散阻垢剂中，组分A中的芳烃基磺酸盐，其中的芳烃基为含有一个或多个芳香环的基团，优选为烷基苯基，其中烷基的碳原子数优选为12～18，可以为直链烷基，也可以为支链烷基。
本发明的水溶性分散阻垢剂中，优选的组成包括：组分A为烷基苯基磺酸盐与甲醛的聚合物，组分B为硫酸镁，组分C为二乙基羟胺。
本发明的水溶性分散阻垢剂中，组分A的分子量为1000000～6000000，优选分子量为2000000～4000000，进一步优选为2500000～3500000。
本发明还提供了一种水溶性分散阻垢剂在丙烯腈生产装置中的应用，包括将本发明的水溶性分散阻垢剂加入丙烯腈生产装置的液相中，添加质量浓度为5～100ppm，优选为20～100ppm。
本发明水溶性分散阻垢剂在丙烯腈生产装置中的应用中，将本发明的水溶性分散阻垢剂优选加入吸收段、回收段、蒸发器、换热器、再沸器、解吸器等容易出现结垢部位和/或其上游，优选在线连续注入。
本发明所述水溶性分散阻垢剂中可以加入溶剂，优选为脱盐水。
本发明是在对丙烯腈生产装置中垢物形成的原理研究基础上得到的。丙烯腈生产装置主要由反应、急冷、吸收、回收、精制、四效蒸发等工序组成，丙烯腈生产装置在正常生产中常常伴随着一些聚合反应的发生，其中丙烯腈自聚或其它如氢氰酸、丙烯醛、丙烯酸、丙烯酰胺等反应副产物产生的聚合会使得系统内出现结垢问题。另外，系统中产生的腐蚀副产物、催化剂分解、消泡剂的使用不当及pH控制不稳等，均会加速系统聚合物的产生及垢物的沉积。这些垢物大多以薄片状或晶状聚合物的形式出现。垢物的生成会缩短塔、再沸器和换热器等设备的运行周期和降低生产效率。一般来说，回收塔、汽提塔、吸收塔和脱氰塔四效蒸发系统结垢最严重。清理这些垢物的费用较高，有时需要装置停车，给生产造成很大的经济损失。
一般认为，丙烯腈生产装置垢物产生的机理如下：
丙烯腈之活泼性相当高,在加热和含有铁份的状况下极易产生自发性聚合，此聚合反应乃经由自由基链反应之途径完成。自由基链反应依次包括三个步骤：链引发反应、链增长反应和链终止反应。在链引发阶段，较高的温度若接触金属(如设备表面或者腐蚀副产物)会催化生成自由基，这些自由基被称为链引发剂，会通过两种方式加速聚合反应进程，取决于介质中是否存在氧或过氧化物。
本发明分散阻垢剂可以有效地抑制自由基聚合和分散已经形成的垢物，可以使垢物均匀地分散在水相中，从而避免垢物在换热器、塔内等设备中析出，达到延长装置的生产运行周期。
本发明的分散阻垢剂对环境和下游产品没有污染，且使用简便，安全环保。因此本发明可以为丙烯腈装置带来显著的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的水溶性分散阻垢剂进行详细地描述，但本发明的保护范围并不局限于实施例。
实施例1-8为丙烯腈生产装置用分散阻垢剂的组成及配比，对比例4-6和实施例9-16为对比例1-3以及实施例1-8分散阻垢剂的使用方法。
各取1g丙烯腈装置垢样，烘干研磨后放入锥形试管中，加入100mL去离子水，然后均匀摇动2分钟，制得备用混合物。再将不同组成和配比的水溶性分散阻垢剂分别加入上述备用混合物中，分别标示不同的编号，反应一段时间后，测量剩余丙烯腈装置垢样的重量。
对比例1-3以及本发明实施例1-8所用的水溶性分散阻垢剂的组成及配比见表1。
表1对比例1-3和实施例1-8水溶性分散阻垢剂组成及配比
(表中数据均为质量份数)
注：*多环芳香基磺酸盐与甲醛的共聚物，实施例1、4和7中采用的多环芳香基为萘基，分子量约为2600000；
**苯基磺酸盐与甲醛的共聚物，实施例2和5中共聚物的分子量约为2600000；
***烷基苯基磺酸盐与甲醛的共聚物，实施例3、实施例6和实施例8中共聚物的烷基苯基的碳数分别为12、15和18，分子量约为2600000、2800000和3000000；对比例2采用的烷基苯基磺酸盐与甲醛的共聚物与实施例3相同。
对比例4
将对比例1之分散阻垢剂按100ppm加入到上述备用混合物中，停留时间30min的条件下反应，反应结束后测量剩余的聚合物质量为0.67g。
对比例5
将对比例2之分散阻垢剂按100ppm加入到上述备用混合物中，停留时间30min的条件下反应，反应结束后测量剩余的聚合物质量为0.62g。
对比例6
将对比例3之分散阻垢剂按100ppm加入到上述备用混合物中，停留时间30min的条件下反应，反应结束后测量剩余的聚合物质量为0.64g。
实施例9
将实施例1之分散阻垢剂按100ppm加入到上述备用混合物中，停留时间30min的条件下反应，反应结束后测量剩余的聚合物质量为0.40g。
实施例10
将实施例2之分散阻垢剂按100ppm加入到上述备用混合物中，停留时间30min的条件下反应，反应结束后测量剩余的聚合物质量为0.38g。
实施例11
将实施例3之分散阻垢剂按100ppm加入到上述备用混合物中，停留时间30min的条件下反应，反应结束后测量剩余的聚合物质量为0.16g。
实施例12
将实施例4之分散阻垢剂按5ppm加入到上述备用混合物中，停留时间60min的条件下反应，反应结束后测量剩余的聚合物质量为0.53g。
实施例13
将实施例5之分散阻垢剂按100ppm加入到上述备用混合物中，停留时间30min的条件下反应，反应结束后测量剩余的聚合物质量为0.36g。
实施例14
将实施例6之分散阻垢剂按100ppm加入到上述备用混合物中，停留时间30min的条件下反应，反应结束后测量剩余的聚合物质量为0.18g。
实施例15
将实施例7之分散阻垢剂按100ppm加入到上述备用混合物中，停留时间30min的条件下反应，反应结束后测量剩余的聚合物质量为0.43g。
实施例16
将实施例8之分散阻垢剂按100ppm加入到上述备用混合物中，停留时间30min的条件下反应，反应结束后测量剩余的聚合物质量为0.39g。

Claims (10)

1.一种水溶性分散阻垢剂，包括组分A、组分B和组分C，其中组分A为芳烃基磺酸盐与甲醛的共聚物，组分B为硫酸镁、硫酸钾、亚硫酸镁中的一种或多种，组分C为2,6-二叔丁基苯酚、二乙基羟胺和异丙基羟胺中的一种或多种；组分A、组分B和组分C的质量比为10～50：1～10：1～10，优选为20～40：4～10：6～10。
2.按照权利要求1所述的水溶性分散阻垢剂，其特征在于：组分A中的芳烃基磺酸盐，所述的芳烃基为含有一个或多个芳香环的基团。
3.按照权利要求2所述的水溶性分散阻垢剂，其特征在于：所述的芳烃基为烷基苯基。
4.按照权利要求3所述的水溶性分散阻垢剂，其特征在于：所述的烷基苯基中，烷基的碳原子数为12～18。
5.按照权利要求1、2、3或4所述的水溶性分散阻垢剂，其特征在于：组分A的分子量为1000000～6000000，优选分子量为2000000～4000000，进一步优选为2500000～3500000。
6.按照权利要求5所述的水溶性分散阻垢剂，其特征在于：所述水溶性分散阻垢剂的组成包括：组分A为烷基苯基磺酸盐与甲醛的聚合物，组分B为硫酸镁，组分C为二乙基羟胺。
7.按照权利要求1或6所述的水溶性分散剂，其特征在于：所述水溶性分散剂中加入溶剂，溶剂为脱盐水。
8.一种水溶性分散阻垢剂在丙烯腈生产装置中的应用，包括：将权利要求1-7任一所述的水溶性分散阻垢剂加入丙烯腈生产装置的液相中，添加质量浓度为5～100ppm，优选为20～100ppm。
9.按照权利要求8所述的应用，其特征在于：所述的水溶性分散阻垢剂加入吸收段、回收段、蒸发器、换热器、再沸器、解吸器中和/或其上游。
10.按照权利要求8或9所述的应用，其特征在于：所述的水溶性分散阻垢剂在线连续注入。
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