一种清净分散剂、乙烯阻聚剂及其制备方法与流程

本发明涉及阻聚剂，尤其涉及一种清净分散剂、乙烯阻聚剂及其制备方法。

背景技术：

1、乙烯作为重要的基础有机化工原料，其生产过程中普遍存在聚合物的生成和沉积问题。在乙烯装置的压缩、脱丙烷、脱丁烷及精馏等工艺单元中，由于工艺介质中含有大量活性烯烃（如乙烯、丙烯）和共轭二烯烃（如丁二烯、异戊二烯），在高温（80~200℃）和高压（2~4 mpa）条件下极易发生自由基聚合和配位聚合反应，生成分子量分布宽、粘附性强的聚合物垢物。这些垢物沉积于换热器管束、塔盘、再沸器及管线内壁，导致传热效率下降、设备压降增大、运行周期缩短，严重时甚至造成设备堵塞和非计划停工，给乙烯生产带来巨大的经济损失和安全风险。

2、为抑制乙烯工艺流中的聚合反应和垢物沉积，工业上普遍采用向工艺介质中添加阻聚剂的方法。现有的乙烯阻聚剂通常以自由基捕捉剂（如氮氧自由基类化合物）和抗氧剂（如受阻酚类化合物）为主剂，辅以金属钝化剂和少量分散剂。然而，现有技术中的阻聚剂体系主要侧重于通过自由基链终止和氧化抑制的化学途径来阻止聚合反应的引发和增长，对于已经生成的聚合物垢物则缺乏有效的分散和移除能力。这导致阻聚剂在使用过程中虽然能够在一定程度上降低聚合速率，但已形成的垢物仍会持续在设备表面累积，最终仍需频繁停车清洗。

3、针对上述问题，部分现有技术尝试在阻聚剂中添加清净分散剂以增强对聚合物垢物的分散性能。例如，已有技术公开了在乙烯阻聚剂中加入聚异丁烯丁二酰亚胺类化合物作为分散组分的技术方案。然而，现有技术中所使用的清净分散剂多为润滑油领域常规使用的通用型分散剂，其组分单一、作用机理简单，仅依靠分散剂的极性基团对垢粒表面产生有限的吸附作用，缺乏针对乙烯工艺流中垢物特性的多组分协同设计。单一分散组分一方面因吸附-脱附平衡的存在难以实现对垢粒的稳定长效分散，另一方面因缺少对垢粒表面电荷状态和酸性副产物的调控能力，分散后的垢粒极易发生再团聚和再沉积，导致其清净分散效果十分有限。

4、更为重要的是，现有技术中的阻聚剂各功能组分之间缺乏协同设计。自由基捕捉剂、抗氧剂和金属钝化剂各自独立作用于聚合反应的某一环节，而清净分散剂往往作为独立的添加剂简单混入，各组分之间缺少功能上的衔接和联动。例如，自由基捕捉剂终止链增长后产生的终止链段仍保留在反应体系中，若不被及时分散移除，仍可能成为二次聚合的活性中心；抗氧剂消耗过氧化物后生成的氧化产物在金属表面富集，若无适当的清净组分将其剥离，反而会加剧垢物的化学键合。这些因组分间缺少协同而导致的技术缺陷，限制了现有阻聚剂阻聚效率的进一步提升。

5、此外，现有乙烯阻聚剂在制备方法上亦存在不足。为了确保各固体组分的充分溶解，现有制备工艺往往采用较高的加热温度（通常为70~90℃）。然而，自由基捕捉剂中的氮氧自由基类化合物在高于60℃的温度条件下热稳定性显著下降，容易发生热分解或结构重排而失去捕捉自由基的活性；受阻酚类抗氧剂在高温下也容易出现氧化变色和活性降低的问题。而若采用较低的溶解温度，则又会导致部分高分子量组分（尤其是分散剂）溶解不充分，难以达到分子级别的均匀分散，影响产品的一致性和使用效果。这一制备温度上的矛盾限制了现有技术中阻聚剂产品质量的进一步提升。

6、在清净分散剂方面，现有技术还普遍存在基础油载体选择不当的问题。若采用低粘度基础油，清净分散剂中各活性组分在储存过程中易发生沉降分层，导致产品均一性差；若采用高粘度基础油，虽然储存稳定性有所改善，但在乙烯工艺流的高温条件下活性组分向垢粒表面的迁移速率受限，影响分散作用的即时性。此外，现有清净分散剂的制备过程中通常省略过滤步骤或仅采用粗过滤，产品中残存的不溶物微粒在加入乙烯工艺流后，反而可能成为新的聚合物成核点，诱导局部聚合反应的加速发生，这一安全隐患在现有技术中未能得到有效解决。

7、综上所述，现有技术中至少存在以下技术问题：第一，阻聚剂体系中缺乏对已生成垢物的高效清净分散能力，垢物持续累积导致设备运行周期短；第二，清净分散剂组分单一、缺乏多组分协同，分散效果有限且难以持久；第三，阻聚剂各功能组分之间缺少协同联动，各组分作用效果相互割裂，整体阻聚效率难以进一步提高；第四，制备方法中加热温度与组分热稳定性之间的矛盾导致产品活性损失或分散不均；第五，基础油载体选择不当和过滤工艺缺失导致产品储存稳定性和使用安全性不足。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出一种清净分散剂、乙烯阻聚剂及其制备方法，以更加确切地解决了上述背景技术中所提出的问题。

2、本发明通过以下技术方案实现的：

3、本发明提出一种清净分散剂，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：聚异丁烯丁二酰亚胺类化合物 20~60份；高碱性烷基苯磺酸盐 10~40份；辅助分散剂 5~25份；基础油 10~40份；所述清净分散剂用于抑制乙烯工艺流程中聚合物沉积。

4、优选地，所述聚异丁烯丁二酰亚胺类化合物的聚异丁烯基的数均分子量为800~3000，所述聚异丁烯丁二酰亚胺类化合物选自聚异丁烯双丁二酰亚胺和/或聚异丁烯多丁二酰亚胺。

5、优选地，所述高碱性烷基苯磺酸盐的总碱值不低于250 mg koh/g，所述高碱性烷基苯磺酸盐选自高碱性烷基苯磺酸钙和/或高碱性烷基苯磺酸镁。

6、优选地，所述辅助分散剂的数均分子量为1000~5000，所述辅助分散剂选自单烯基丁二酰亚胺和/或高分子量聚异丁烯胺。

7、优选地，所述基础油在40℃下的运动粘度为10~100 mm²/s，所述基础油选自矿物油和/或合成油。

8、一种乙烯阻聚剂，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：自由基捕捉剂 1~15份；抗氧剂 5~30份；金属钝化剂 1~10份；所述的清净分散剂 10~40份；有机溶剂 30~70份；所述自由基捕捉剂、所述抗氧剂、所述金属钝化剂与所述清净分散剂之间具有协同阻聚作用。

9、优选地，所述自由基捕捉剂选自4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基和/或n,n-二叔丁基氮氧自由基；所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基对甲酚和/或n-苯基-α萘胺。

10、优选地，所述金属钝化剂选自苯并三唑和/或n,n′-二亚水杨基-1,2-丙二胺；所述有机溶剂为芳烃溶剂和/或极性溶剂，所述有机溶剂的沸点为80~200℃。

11、一种乙烯阻聚剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将有机溶剂加入反应容器中，在搅拌条件下加热至40~60℃；向所述反应容器中加入自由基捕捉剂、抗氧剂和金属钝化剂，搅拌至完全溶解；向所述反应容器中加入清净分散剂，继续搅拌混合0.5~2小时；冷却至室温，过滤，得到所述乙烯阻聚剂。

12、优选地，所述搅拌的转速为100~500 rpm，所述加热采用水浴加热或油浴加热。

13、与现有技术相比，本发明提供了一种清净分散剂、乙烯阻聚剂及其制备方法，具备以下有益效果：

14、该清净分散剂、乙烯阻聚剂及其制备方法，通过清净分散剂中聚异丁烯丁二酰亚胺类化合物、高碱性烷基苯磺酸盐和辅助分散剂在特定重量配比范围内的协同配伍，其中聚异丁烯丁二酰亚胺类化合物以其极性基团对聚合物颗粒表面产生强吸附作用，高碱性烷基苯磺酸盐以其碱性组分中和聚合物生长过程中产生的酸性副产物并提供电荷排斥分散稳定作用，辅助分散剂以其适度极性的长链烷基结构桥接于聚合物颗粒与基础油之间，三者共同形成"吸附-中和-桥接"的分散稳定网络，解决了单一分散组分因作用机理单一而难以有效抑制聚合物颗粒团聚和沉积的技术问题，实现了乙烯工艺流中聚合物垢物从金属表面向液相主体的高效转移和稳定分散。

15、该清净分散剂、乙烯阻聚剂及其制备方法，通过将聚异丁烯丁二酰亚胺类化合物的聚异丁烯基数均分子量限定为800~3000、辅助分散剂的数均分子量限定为1000~5000，二者在分子尺度上形成长短链相互穿插的立体稳定层，较短分子链的聚异丁烯丁二酰亚胺类化合物快速吸附于垢粒表面形成初始包覆层，较长分子链的辅助分散剂进一步向外延伸提供更强的空间位阻，这种分子链长度的梯度匹配结构，解决了现有技术中分散剂分子链过长或过短导致的吸附速率与分散稳定性难以兼顾的技术难题，实现了对聚合物垢粒从快速捕获到长效稳定的双重保障。

16、该清净分散剂、乙烯阻聚剂及其制备方法，通过选用在40℃下运动粘度为10~100mm²/s的基础油作为清净分散剂的载体，基础油的适中粘度既保证了清净分散剂各活性组分在储存和使用过程中的均匀分散和长期稳定，又确保了在乙烯工艺流高温条件下活性组分能够快速迁移至垢粒表面实施吸附和分散作用，解决了高粘度载体流动性差导致活性组分释放缓慢、低粘度载体储存稳定性差导致组分分层沉降的技术矛盾，实现了清净分散剂产品储存稳定性与使用即时性的统一。

17、该清净分散剂、乙烯阻聚剂及其制备方法，通过自由基捕捉剂、抗氧剂、金属钝化剂和清净分散剂按特定重量配比的组合，其中自由基捕捉剂优先捕捉乙烯聚合链增长过程中的活性自由基以实现链终止，抗氧剂通过消耗溶解氧和过氧化物以阻断氧化诱导聚合路径，金属钝化剂通过与设备表面金属离子络合以消除金属离子对聚合反应的催化活性，清净分散剂同时发挥对已生成聚合物垢物的分散移除作用和对设备表面的清洁保护作用，四者形成"终止链增长—阻断氧化路径—消除催化活性—清除沉积垢物"的闭环阻聚网络，解决了现有阻聚剂仅侧重单一阻聚路径而难以全面抑制气相和液相中多个聚合诱因的技术缺陷，实现了对乙烯工艺流中均相聚合和异相聚合的全方位抑制。

18、该清净分散剂、乙烯阻聚剂及其制备方法，通过将所述清净分散剂作为乙烯阻聚剂的核心功能组分，其在协同阻聚网络中承担双重功能：一方面以其碱性组分持续中和聚合过程中产生的酸性副产物以防止酸性物质对金属设备的腐蚀和垢物的化学键合固定，另一方面以其极性基团将已形成的聚合物垢粒从金属表面剥离并稳定分散于工艺流中以防止垢物的累积性增长，这种"去垢抑垢一体化"的功能设计，解决了现有阻聚剂体系中分散功能与阻聚功能分立导致整体效能受限的结构性问题，实现了阻聚功能与清净功能的有机融合和协同增强。

19、该清净分散剂、乙烯阻聚剂及其制备方法，通过选用沸点为80~200℃的芳烃溶剂和/或极性溶剂作为乙烯阻聚剂的载体，该沸程范围内的溶剂一方面在储存和使用过程中具有适宜的挥发速率以确保阻聚剂各组分的均匀溶解和长期稳定，另一方面在与乙烯工艺流接触时能够适度挥发以释放阻聚活性组分从而确保阻聚作用的快速起效，解决了溶剂沸点过低导致产品储存稳定性差、沸点过高导致活性组分释放延迟的技术问题，实现了阻聚剂产品稳定保存与快速起效的兼顾。

20、该清净分散剂、乙烯阻聚剂及其制备方法，通过在制备过程中将加热温度控制在40~60℃范围内，该温度下限确保自由基捕捉剂、抗氧剂和金属钝化剂在有机溶剂中充分溶解并达到分子级别的均匀分散，温度上限避免过高温度导致自由基捕捉剂中氮氧自由基的热降解和抗氧剂的氧化失效，这种温和化的温度控制方式，解决了现有制备方法中高温溶解导致热敏性组分失活、低温溶解导致组分分散不均的技术矛盾，实现了各活性组分在保持原有化学活性的前提下达到均匀稳定的溶解分散状态。