一种高温炼油系统用阻垢剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及阻垢防腐领域，尤其涉及一种高温炼油系统用阻垢剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、石油加工过程是一个连续的大规模的生产过程，其加工的接枝为含有杂质的 原油或油品，而且根据加工工艺的要求，几乎所有的油品都需要被加热或冷却，有的设置被加热到500℃左右的高温。因此在炼油和管线的表面就会形成一层或硬或软的垢。这类结垢现象在炼油工业中极为普遍，如换热器、冷却器、反应器、重沸器和加热炉等，在这些过程中积垢减小了设备、管道、阀门的内径，降低了过程流量和热量的传导，限制了装置处理量，导致动力消耗增加，最终产品的产量降低，同时使开工周期缩短，增加检修费用，甚至出现巨大的意外事故，影响生产装置的安全运行，结垢给生产带来的损失是巨大的。据统计，炼油厂90%以上的换热器都存在不同程度的结垢问题。有人曾从能量消耗、产量降低和维护费用等三方面对美国炼油工业结垢造成的损失进行了估计，全美炼油工业与结垢有关造成的损失每年高达13亿美元。

2、垢可分为有机垢和无机垢两类，形成炼油设备和管线上有机垢的化学反应有自由基链反应、沥青质缩合反应、热转化反应和聚合反应4类，在高温重质油加工设置中，有机垢主要由沥青质缩合反应和热转化反应产生；无机垢形成的主要原因在于盐类化合物的析出和杂质颗粒的沉积，而盐类化合物主要是原油本身带来的，其次是原油或油品中均存在一定的酸性物质，这些酸性物质会对储运和加工过程中的设备及管线造成一定的腐蚀，生成腐蚀产物，这些原油中自带的无机盐类以及腐蚀产物在一定条件下会析出并粘附在设备或管线表面，形成无机垢。由于在石油加工过程中，绝大部分无机盐都浓缩到常渣和减渣中，因此无机盐析出是这些重质油结垢的重要原因。

3、因此，石油加工设备和管线的结垢问题已成为影响装置安全、平稳、长周期、满负荷生产运行的一大障碍，研究能够有效防止或减轻结垢的阻垢剂已是迫在眉睫。

技术实现思路

1、为了抑制或减少高温重质油加工设备和管线上的结垢，针对其结垢原因，本发明提供了一种高温炼油系统用阻垢剂及其制备方法和应用。

2、一种高温炼油系统用阻垢剂，包含清净分散剂20-35%、缓蚀剂1-8%、抗氧剂0.5-2%及余量的有机溶剂；其中所述清净分散剂为以具有式i结构的1-乙酸-4-（1-羟基环戊基）-1,2,3-三氮唑（cas: 1402447-07-7）为聚合单体制备所得三氮唑聚合物，所述缓蚀剂为含羟基的嘌呤；。

3、在本发明的一些实施方式中，所述含羟基嘌呤为腺嘌呤核苷和阿糖腺苷中的至少一种。

4、在本发明的一些实施方式中，所述三氮唑聚合物的制备过程包含以下步骤：将1-乙酸-4-（1-羟基环戊基）-1,2,3-三氮唑在常压下溶于有机溶剂1中，加入催化剂后，于130-160℃下回流反应3-5h，待体系冷却，加入盐溶液洗涤分层，将有机相干燥除去溶剂后，用有机溶剂2溶解并过滤即得所述三氮唑聚合物的溶液。

5、在本发明的一些实施方式中，制备所述三氮唑聚合物时所述有机溶剂1为乙醇、二甲基亚砜、二氯甲烷、甲苯、二甲苯中的至少一种。

6、在本发明的一些实施方式中，制备所述三氮唑聚合物时所述催化剂为氯化铝、氟化硼、氯化亚锡、氯化锌、四氯化钛中的至少一种。

7、在本发明的一些实施方式中，制备所述三氮唑聚合物时所述催化剂的投加量占反应总体系质量的0.5-1%。

8、在本发明的一些实施方式中，制备所述三氮唑聚合物时所述有机溶剂2为1,2-二甲氧丙烷、二甲氧甲烷、乙二醇二甲醚、四氢呋喃和二甲基四氢呋喃中的至少一种。

9、在本发明的一些实施方式中，所述抗氧剂为亚磷酸酯类中的至少一种，可以为但不限于：三（壬基代苯基）亚磷酸酯（tnp）、三（2，4）-二叔丁基苯基）亚磷酸酯（tbp）、二亚磷酸酯双十八酯季戊四醇酯（dpd）、四（2,4-二叔丁基苯基）-4,4'-联苯撑二磷酸酯等。

10、在本发明的一些实施方式中，所述溶剂为甲苯、二甲苯、石油醚、石蜡油、柴油、煤油等非极性烃类溶剂。

11、所述阻垢剂中嘌呤和三氮唑聚合物的混合质量比为1-8:20-35。这是由于，嘌呤作为小分子物质，适当量的投加可在炼油体系中于管壁内侧形成保护膜，避免高温下原油产生的焦质吸附沉积在管壁；但若用量过大，会与三氮唑聚合物形成胶团，影响三氮唑聚合物对污染物粒子的吸附分散，最终导致所述阻垢剂对炼油系统保护效果减弱。这种配比可以保持阻垢剂效果的平衡，偏离了这种配比从而会影响阻垢剂在整个装置的阻垢效果。

12、将所述清净分散剂、缓蚀剂、抗氧剂和溶剂按照适当的比例进行混合制得的阻垢剂，并将其应用于高温炼油系统中，应用添加量为50-150ppm。

13、有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的阻垢剂具有以下优点：

14、1，所含有的含羟基嘌呤呈弱碱性，能够中和原油中的酸性物质，且其碱性不强，对设备不具备腐蚀性，还能在装置内侧形成保护膜层，减轻或消除炼油体系中其他物质对设备的腐蚀，其含有的羟基若在体系中经过高温氧化，最终形成羧基还能够螯合铁、铜等金属离子，使其失去对聚合反应的催化能力，抑制有机高聚物的形成进而减少积垢的生产；

15、2，所述三氮唑聚合物分子链通过三氮唑环之间的氢键能够形成微型交联结构，在体系中能够很好地吸附油焦和其他污染物，形成“载荷胶团”而使这些污染物粒子分散悬浮于油中，抑制其沉降形成油垢；

16、3，所述阻垢剂中，一种组分即可实现多种效果，降低了生产成本，提高了作用效率，在确保换热器换热效率的同时，保证换热器内压降的相对稳定；且其中所含三氮唑聚合物易于生物降解，对环境友好。

技术特征：

1.一种高温炼油系统用阻垢剂，其特征在于，按照质量百分比计，包含清净分散剂20-35%、缓蚀剂1-8%、抗氧剂0.5-2%及余量的有机溶剂；其中所述清净分散剂为以具有式i结构的1-乙酸-4-（1-羟基环戊基）-1,2,3-三氮唑为聚合单体制备所得三氮唑聚合物，所述缓蚀剂为含羟基的嘌呤；。

2.根据权利要求1所述高温炼油系统用阻垢剂，其特征在于，所述含羟基嘌呤为腺嘌呤核苷和阿糖腺苷中的至少一种。

3.根据权利要求1所述高温炼油系统用阻垢剂，其特征在于，所述三氮唑聚合物的制备过程包含以下步骤：将1-乙酸-4-（1-羟基环戊基）-1,2,3-三氮唑在常压下溶于有机溶剂1中，加入催化剂后，于130-160℃下回流反应3-5h，待体系冷却，加入盐溶液洗涤分层，将有机相干燥除去溶剂后，用有机溶剂2溶解并过滤，即得所述三氮唑聚合物的溶液。

4.根据权利要求3所述高温炼油系统用阻垢剂，其特征在于，所述有机溶剂1为乙醇、二甲基亚砜、二氯甲烷、甲苯、二甲苯中的至少一种。

5.根据权利要求3所述高温炼油系统用阻垢剂，其特征在于，所述催化剂为氯化铝、氟化硼、氯化亚锡、氯化锌、四氯化钛中的至少一种。

6.根据权利要求5所述高温炼油系统用阻垢剂，其特征在于，所述催化剂的投加量占反应总体系质量的0.5-1%。

7.根据权利要求3所述高温炼油系统用阻垢剂，其特征在于，所述有机溶剂2为1,2-二甲氧丙烷、二甲氧甲烷、乙二醇二甲醚、四氢呋喃和二甲基四氢呋喃中的至少一种。

8.根据权利要求1所述高温炼油系统用阻垢剂，其特征在于，所述抗氧剂为亚磷酸酯类中的至少一种。

9.根据权利要求1所述高温炼油系统用阻垢剂，其特征在于，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、石油醚、石蜡油、柴油、煤油中的至少一种。

10.权利要求1-9任意一项所述高温炼油系统用阻垢剂应用于高温炼油系统中，其特征在于，使用添加量为50-150ppm。

技术总结本发明提供了一种高温炼油系统用阻垢剂及其制备方法和应用，所述阻垢剂包含由1‑乙酸‑4‑（1‑羟基环戊基）‑1,2,3‑三氮唑酯化聚合所得的三氮唑聚合物和含有羟基的嘌呤，其中所述三氮唑聚合物能够在油剂体系中形成微型交联网络，与含氧化合物形成胶囊，溶存于油中，阻止氧化和缩合，从而抑制垢的沉积；所述含羟基的嘌呤能够在设备侧表面形成保护膜层，减轻或消除设备受到的腐蚀。当所述阻垢剂中的羟基基团由于高温被氧化时，形成羧基能够同铁、铜等金属离子形成螯合物，使其失去对聚合反应的催化能力，从而减少积垢的生成。技术研发人员：初志永,胡云霞,刘廷亮,刘其春受保护的技术使用者：山东澳润化工科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/1