Способ очистки оборудования от отложений термополимера

Способ очистки оборудования от отложений термополимера

Реферат

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, в частности к процессам выделения мономеров для синтетических каучуков. При выделении мономеров для синтетических каучуков на оборудовании отлагаются термополимеры. Для их удаления используются различные методы, имеющие разные недостатки. Поэтому в большинстве случаев до сих пор в промышленных условиях основным способом очистки оборудования остается ручная чистка с последующей пескоструйной обработкой очищаемой поверхности. Последняя необходима для удаления следов термополимеров, которые могут провоцировать новые их отложения при последующей работе установки.

На разных стадиях процесса выделения мономеров характер отложений термополимеров является разным. В начальной стадии, где наряду с мономером присутствуют различные соединения - СО, СО₂, NН₃, H₂O, компоненты закалочного масла, термополимер в своем составе содержит много функциональных групп. На конечных стадиях, где технологические потоки содержат практически чистый мономер, на оборудовании отлагается термополимер так называемой “сшитой” структуры.

Настоящее изобретение относится к способам удаления термополимеров, образующихся на начальных стадиях выделения мономеров, в частности в компрессорах для сжатия контактных газов дегидрирования углеводородов.

Известен способ удаления термополимеров путем растворения в органическом растворителе с добавкой азоизобутиронитрила, иодида калия и йода [1]. Способ требует значительные затраты по времени для предварительного набухания термополимера, связан с использованием дорогостоящих реактивов. Чистка оборудования всегда связана с его простоем, поэтому вновь разрабатываемые способы должны позволять производить очистку не более чем за несколько часов.

Наиболее близким к настоящему изобретению является деструкционный метод очистки оборудования, заключающийся в окислении термополимера кислородом воздуха в присутствии резината марганца в углеводородной среде [2]. Недостатками способа являются использование дорогостоящего реактива, опасность работ, связанная с подачей воздуха в нагретый углеводород, недостаточная степень очистки оборудования.

Суть настоящего изобретения заключается в том, что с целью упрощения способа и увеличения степени удаления термополимера очистку оборудования проводят окислительно-гидролитическим путем при температуре 100-150°С, затем удаляют остатки термополимера промывкой водой и снова проводят окислительно-гидролитическую обработку очищаемой поверхности. Данным способом можно удалить термополимеры, отлагающиеся на оборудовании на ранних стадиях выделения мономеров для синтетических каучуков, в частности в компрессорах для сжатия контактного газа дегидрирования углеводородов. При первой окислительно-гидролитической обработке термополимер более чем на 90% переходит в раствор. Оставшаяся на поверхности часть термополимера становится рыхлой и легко удаляется при промывке водой. Последующая окислительно-гидролитическая обработка очищаемой поверхности необходима для полного удаления с металлической поверхности даже адсорбированных остатков термополимеров. После такой обработки очищенная поверхность металла не инициирует термополимеризацию. Необходимо отметить, что внутри компрессора имеются детали, изготовленные из разных марок сталей и алюминиевых сплавов. Ингибирование термополимеризации на таких разнородных поверхностях практически невозможно. Как показывает практика, термополимер откладывается равномерно на всех деталях компрессора, независимо от материала.

О протекании окислительно-гидролитической деструкции термополимера свидетельствует тот факт, что водный раствор после опыта имеет черный или темно-коричневый цвет, ХПК раствора становится более 1000 мг О₂ на дм³, а вязкость раствора остается такой же, как у воды.

Для лучшего понимания приводим конкретные примеры выполнения способа.

Пример 1. В лабораторных условиях по прототипу проводят опыт по окислительной деструкции пробы термополимера, отобранной с компрессора для сжатия контактного газа дегидрирования н-бутана в бутадиен. 1,00 грамм смолообразного термополимера наносят на пластину из алюминиевого сплава 20×50×3 мм (7,80 г) опускают в колбу со 100 мл этилбензола, содержащего 0,09% масс. резината марганца. Колбу снабжают обратным холодильником, термометром, стеклянной трубкой для подачи воздуха и отводом. Колбу нагревают до 120°С и подают воздух со скоростью 15 дм³/час. Температуру поддерживают в течение 8 часов. Затем колбу охлаждают, извлекают пластину, сушат на воздухе до постоянной массы и взвешивают. Вес пластины составляет 8,24 г.

Пластину промывают струей воды, сушат до постоянной массы, взвешивают. Вес пластины равен 8,24 г. Пластину с остатками термополимера помещают в ту же колбу и подвергают окислительной деструкции в тех же условиях, что и в начале опыта, но деструкцию проводят в течение 4 часов. Колбу охлаждают, извлекают пластину, доводят до постоянной массы и взвешивают. Вес пластины составляет 8,14 г.

Пример 2. В условиях примера 1 проводят опыт по окислительно-гидролитической деструкции такой же пробы термополимера, но в отличие от опыта 1 в колбу наливают 100 мл парового конденсата и деструкцию проводят при 100°С в течение 4 часов. Окислительно-гидролитическую деструкцию проводят так же, как и в примере 1 с промежуточной промывкой водой.

Вес пластины до опыта составлял 7,82 грамма, после первой деструкции 7,87 грамма, после промывки водой и сушки вес пластины составил 7,83 грамма, а после повторной окислительно-гидролитической деструкции 7,82 грамма.

Пример 3. В условиях примера 2 проводят опыт по гидролитической деструкции такой же пробы термополимера, но в отличие от опыта 2 в колбу вместо воздуха подают азот.

Вес пластины до опыта составлял 7,85 грамма, после первой деструкции 8,02 грамма, после промывки водой и сушки вес пластины составил 7,97 грамма, после повторной окислительно-гидролитической обработки 7,95 грамма.

Пример 4. В условиях примера 2 проводят опыт по окислительно-гидролитической деструкции такой же пробы термополимера, но в отличие от опыта 2 в колбу подают насыщенный пар с температурой 150°С со скоростью 100 г/час и воздух со скоростью 15 дм/час. Насыщенный пар с температурой 150°С получают кипячением дистиллированной воды, перегревом его до 200°С с последующим добавлением к нему пара с температурой 100°С. Опыт проводят в течение 8 часов. В течение опыта часть пара (300 г) конденсируется, стекает на дно колбы в виде черного раствора. Избыток раствора деструктированного термополимера с колбы сливается в течение опыта по отводу.

Вес пластины до опыта составлял 7,82 грамма, после первой деструкции 7,87 грамма, после промывки водой и сушки вес пластины составил 7,84 грамма, после повторной деструкции 7,82 грамма.

Пример 5. В условиях примера 4 проводят опыт по окислительно-гидролитической деструкции такой же пробы термополимера, но в отличие от примера 4 в колбу подают насыщенный пар с температурой 200°С.

Вес пластины до опыта составлял 7,85 грамма, после деструкции 7,96 грамма, после промывки водой и сушки вес пластины составил 7,91 грамма, после повторной окислительно-гидролитической обработки 7,87 грамма.

Пример 6. В условиях примера 2 проводят опыт по окислительно-гидролитической деструкции такой же пробы термополимера, но в отличие от опыта 2 деструкцию проводят при 90°С.

Вес пластины до опыта составлял 7,82 грамма, после деструкции 7,97 грамма, после промывки водой и сушки вес пластины составил 7,93 грамма, после повторной окислительно-гидролитической обработки 7,90 грамма.

Пример 7. В условиях примера 2 проводят окислительно-гидролитическую деструкцию такой же пробы термополимера, но в отличие от примера 2 промежуточную промывку пластины водой не проводят.

Вес пластины до очистки составлял 7,85 грамма, а после опыта 7,89 грамма.

Результаты опытов по деструкции термополимера приведены в таблице.

Приведенные в таблице результаты показывают, что окислительная деструкция термополимера в органическом растворителе позволяет удалить только около половины отложений в компрессорах. Результаты опыта 3 показывают, что основная масса термополимера подвергается гидролитической деструкции. Но наилучшие результаты по очистке оборудования от отложений термополимера получены при окислительно-гидролитической деструкции в опытах 2 и 4.

Отказ от применения солей в процессе деструкции позволяет получать чистую поверхность, инертную по отношению к образованию термополимера в процессе последующей эксплуатации. Опыт 5 показывает, что повышение температуры выше 150°С приводит к уменьшению количества удаляемого термополимера.

По данным опыта 6 снижение температуры деструкции ниже 100°С также приводит к неполному удалению термополимера.

Как показывают результаты опыта 7, увеличение времени окислительно-гидролитической деструкции, без промежуточной промывки водой, не позволяет удалить весь термополимер с очищаемой поверхности.

Ручная чистка поверхности оборудования от недеструктурированного термополимера затруднена ввиду его высокой вязкости и адгезии. После такой ручной чистки необходима пескоструйная очистка поверхности оборудования для полного удаления остатков термополимера, что также приводит к дополнительным затратам времени.

Таким образом, оптимальным способом удаления отложений термополимеров в компрессорах контактного газа дегидрирования углеводородов является окислительно-гидролитическая деструкция при температуре 100-150°С с промежуточной промывкой водой очищаемой поверхности.

ТаблицаРезультаты опытов по деструкции термополимера.
№ п/п	Условия опыта	Удалено термополимера, % масс.
Т, °С	Время деструкции	Подача воздуха, дм3/час	Растворитель	Катализатор	При первой дест-рукции	При промывке водой	При повторной деструкции
1-ой	2-ой
1.	120	8	4	15	Этилбензол	Резинат марганца	56,0	0	10,0
2.	100	4	4	15	Вода	-	95,0	4,0	1,0
3.	100	4	4	15(N2)	Вода	-	83,0	5,0	2,0
4.	150	4	4	15	Вода	-	95,0	3,0	2,0
5.	200	4	4	15	Вода	-	89,0	5,0	4,0
6.	90	4	4	15	Вода	-	85,0	4,0	3,0
7.	100	8	-	15	Вода	-	96,0	-	-

Разработанный способ очистки оборудования от термополимеров применим для очистки только компрессоров для сжатия контактного газа. Опыты по окислительно-гидролитической деструкции образца термополимера, взятого с колонны выделения бутадиена, показали, что с пластины удаляется лишь небольшая часть отложений. После окислительно-гидролитической деструкции данный термоплимер не становится рыхлым, промывка водой практически не позволяет удалить его остатки с очищаемой поверхности.

Литература.

1. Ливанова Л.М., Заиков Г.Е. // Каучук и резина. 1992. № 1. С.26-27.

2. Курбатов В.А. Теория и практика ингибирования самопроизвольной полимеризации в процессах выделения мономеров для синтетических каучуков. Автореферат диссертации на соискание ученой степени д.т.н. Казань. 1984. С.23.

Способ очистки компрессоров для сжатия контактного газа дегидрирования углеводородов путем окислительной деструкции термополимера, отличающийся тем, что термополимер подвергают окислительно-гидролитической деструкции при 100-150°С с промежуточной промывкой водой.