[发明专利]在低pH水体系中的硫酸盐污垢控制

说明书

技术领域

本发明涉及在后过渡金属的存在下在低pH水体系即高度酸性水体系中抑制不溶性金属盐，特别是金属如钙和/或其它碱土金属的硫酸盐的硬质粘附性沉积物的形成。尤其是单独使用有机瞵酸盐，或者与用于水体系污垢控制的无机磷酸盐和/或聚合物分散剂一起使用有机瞵酸盐。

背景技术

增加维修成本、降低工厂产量、设备停工以及安全性是与工业过程中污垢沉积相关的一系列问题。无机盐在表面上的沉积和积聚，由于温度、压力或pH的变化，降低了设备效率并加速了腐蚀过程。在许多情况下，这些沉积很难去除，需要通过手工去除，这产生了额外的安全隐患，并且由于生产停工增加了大量的成本。在最近几年里，对于用于除去可溶性盐、抑制沉积或者改变晶体形态以避免沉积的化学品的需求越来越大。

目前单独使用或与聚合物一起使用一些有机和无机磷酸盐，作为污垢控制或抑制剂，但是这种瞵酸盐的有效性只限于pH在4或5之上的体系。另外，低分子量聚合物污垢控制剂，包括具有羧酸或磺酸官能团的那些，通常在低pH体系中表现很差，这可能是由于这种聚合物低的离解常数(pKa)。因为常规的污垢控制剂在pH上具有操作限制，使用基于瞵酸盐的试剂，包括包含瞵酸盐和聚合物的那些，用于高度酸性体系例如pH小于约4的那些体系以抑制污垢沉积，包括通过阈值抑制或晶习改性来抑制，是高度需要的。这种污垢控制剂可用于采矿应用中，所述采矿应用根据要进行矿物加工的矿石涉及宽范围的pH、温度和压力。

发明内容

包含有机瞵酸盐的污垢控制剂被用于在后过渡金属的存在下抑制不溶性金属盐特别是金属例如钙和/或其它碱土金属的硫酸盐的硬质粘附性沉积物形成。这些试剂可被用于压滤机、堆浸体的排水管路、管道、巴氏杀菌保温桶、蒸发器、热交换器、冷却塔、锅炉、高压釜、或其它在工业过程中导致污垢沉积形成的场所。

污垢控制剂包含单独的有机瞵酸盐或者有机瞵酸盐与无机磷酸盐和/或聚合物分散剂的组合。可使用具有烷基胺间隔基的有机瞵酸盐，例如在烷基间隔基之间具有5个或更多瞵酸基团的那些。污垢控制剂还可包含聚合物，例如低分子量聚合物分散剂。这些添加剂在污垢控制，例如抑制在高度酸性水体系中金属硫酸盐成核上是有效的，所述高度酸性水体系还可能具有高浓度的硬性离子、氯化物、硫酸盐、有机物、溶解的过渡金属或腐蚀抑制剂或不溶性固体，或者在高温高压下运行。这些试剂通过阈值抑制以及通过改变晶体形态来抑制硫酸钙沉积。本发明还涉及从基底表面例如加工设备表面抑制和/或除去污垢的方法，所述方法包括向高度酸性水体系中加入有效量的污垢控制剂以抑制污垢在与高度酸性水体系接触的表面上的形成或沉积。本申请说明书中使用的术语“低pH水体系”或“高度酸性水体系”是指pH小于约4，包括小于约3，小于约2或小于约1的水体系，这些范围包括所指定范围内的所有点。

在说明书和权利要求书中所述的份数和百分比都是基于重量，除非另外指明。

附图说明

图1显示了水硬度对双-1，6-亚己基三胺五亚甲基瞵酸BHMTAP性能的影响。

图2是没有添加剂处理的情况下硫酸钙晶体形态的扫描电子显微镜照片。

图3是根据本发明的一个实施方案用100ppm的BHMTAP处理的硫酸钙晶体形态的扫描电子显微镜照片。

图4是根据本发明的一个实施方案用50ppm的包含269聚合物(来自Kemira，Helsinki，Finland)和BHMTAP(添加剂C)的污垢控制剂处理的硫酸钙晶体形态的扫描电子显微镜照片。

图5是根据本发明的一个实施方案用50ppm的包含丙烯酸/马来酸聚合物(poly(AA/MA))和BHMTAP(添加剂A)的污垢控制剂处理的硫酸钙晶体形态的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

本发明涉及在高度酸性水体系例如具有可溶性过渡金属、高浓度硬性离子、硫酸盐、氯化物、有机物和盐的工艺水中用于污垢抑制的有机瞵酸盐。通常污垢控制剂包含有机瞵酸盐和聚合物，还可任选包含无机磷酸盐。本发明还涉及用于抑制和/或除去污垢沉积例如硫酸钙污垢的方法，其包括向高度酸性体系例如pH为约3或更小的体系中添加有效量的污垢控制剂以抑制污垢在与高度酸性水体系接触的表面上的形成。通常，向高度酸性体系中添加的有机瞵酸盐的量为约5ppm至约200ppm，例如约5ppm至约100ppm，优选约10ppm至约50ppm，可以为约5ppm至约25ppm。