[发明专利]作为在湿法磷酸生产中的结垢抑制剂有用的改性的胺

说明书

在此提供了用于通过将结垢抑制量的试剂添加到湿法磷酸生产工艺的至少一个阶段来抑制在湿法磷酸生产过程中产生的结垢的方法，该试剂具有至少一个包括至少一个伯胺的胺部分以及至少一个烃基部分，该烃基部分具有附接至其上的不溶性基团。

背景技术

技术领域

本发明总体上涉及工业工艺流中结垢的抑制。更具体地说，本发明涉及通过添加化学试剂来抑制在湿法磷酸(WPA)生产流的操作期间产生的结垢(例如，减少或防止矿物结垢固体的成核和/或生长)。

相关技术说明.

约90％的世界磷酸是根据湿法生产的，其是通过用硫酸酸化磷酸盐岩(其含有磷酸钙)以产生粗制湿法磷酸(WPA)和不溶性硫酸钙(石膏)常规制备的。

磷酸的制造是熟知的并且是大量教材的主题。磷酸盐和磷酸的制造的总体观点是由Becker在磷酸盐和磷酸，马塞尔·德克尔公司(Marcel Dekker，Inc.)1989；以及Slack在磷酸，第1部分和第2部分，马塞尔·德克尔公司1968中探讨。在该方法中，将磷酸钙岩在洗涤设备中清洗并且在球磨机中研磨然后进料到一系列反应器中用于用硫酸连同来自该方法的再循环的磷酸一起浸提(digestion)。浸提后，过滤反应浆料以从石膏中分离磷酸。

将经过滤的、粗制WPA然后送至澄清器和蒸发器用于进一步纯化和浓缩。将经纯化的磷酸或者作为商品等级酸(MGA)送出或继续制造69％P₂O₅过磷酸(SPA)，其中它可以被转化为范围从化学试剂、防锈剂、食品添加剂、牙科和骨科蚀刻剂、电解质、焊剂、分散剂、工业蚀刻剂、肥料原料、以及家庭清洁产品的组分的许多最终产品。例如，粗制磷酸在被送出用于磷酸一铵(MAP)、磷酸二铵(DAP)、或硫磷酸铵(APS)生产之前被浓缩到54％(P₂O₅)。

如在Molter等人的美国专利号5,080,801(1992)中所指出的，该美国专利传授了用于防止在来自多种方法的矿物工艺水中结垢的各种混合聚合物，由于对磷酸生产固有的高度酸性环境(pH 1＞)，这些设备经历对这种工业而言独特的结垢问题。因此，对于减少或防止在一些工业过程中的结垢可能是有用的溶液经常地未被证明适合于在磷酸生产流中使用。Shah等人的美国专利号5,456,767(1995)描述了关于在精炼厂塔顶馏出物中使用腐蚀抑制剂的类似观点(注意的是因为精炼厂塔顶馏出物环境是极其酸性的，通常用于其他油田环境的腐蚀抑制剂总体上不适合用于精炼厂塔顶馏出物)。

粗制WPA包含显著量的溶解的杂质，包括含碳物质、二氧化硅、以及许多金属污染物。由于酸的过饱和性质和磷矿中的杂质，关于P₂O₅的浓缩步骤导致若干个副反应，引起在磷酸生产工艺的不同阶段在与WPA接触的器械之中和/或之上的结垢形成和/或沉积。

例如，来自磷酸生产工艺的结垢在该磷酸生产工艺的重复闪蒸/冷却/浓缩过程期间形成在滤布和管道、热交换器、蒸发器、浓缩器、阀门、以及管道上。在整个磷酸生产工艺中通常可以发现十二至十五种不同类型的结垢物种并且它们会对该工业造成巨大挑战。此外，不同的磷酸生产设备经历不同类型的结垢。甚至在一种设备中，结垢的类型在该工艺的步骤之间或甚至在磷矿组成之间可以大大不同。设备通常必须每隔几周停止生产以使用高压水和/或机械装置以物理方式去除该结垢。在此除垢阶段期间损失了有价值的操作时间，导致降低的加工能力和最终降低的利益。

虽然一些提出的解决方案已经集中于物理手段以去除在磷酸生产工艺中在器械表面上的结垢形成和/或沉积，但大多数已经尝试通过开发化学品基试剂来解决该问题。这是优选的方式，因为该方式需要有限量的资本投资并且不改变在磷酸设备中的现有工艺。它还不要求大量的试剂并且因此被认为既是环保的又具有最小的下游影响。然而，由于形成结垢问题的复杂性(例如，成核、晶体生长、和沉积的过程)，开发用于抑制在与浸提的磷酸盐岩接触的表面上的结垢形成和/或沉积的试剂是巨大的挑战。