[發明專利]防止或減輕工業方法中鋁硅酸鹽污垢的方法

有效

• 申請號: 200680004110.9
• 申請日: 2006-02-01
• 公開（公告）號: CN101115776A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: M·L·泰伊爾;H·T·陳;D·P·斯皮策;H·I·海特納
• 申請（專利權）人: CYTEC技術有限公司
• 主分類號: C08F8/00
• 分類號: C08F8/00;C08F230/08
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 項丹

技術領域

本發明描述了用于防止或抑制在具有堿性工藝流的工業方法中使用的 設備上或設備中形成污垢的物質和方法。

背景技術

在工業方法，特別是那些具有堿性工藝流的工業方法中使用的工藝設 備中和設備上形成污垢的問題是眾所周知的。當這些污垢在工藝設備的表 面上累積時，會產生非常大的問題，導致傳熱系數下降。因此，在這些方 法中需要向蒸發器設備提供額外的熱量，結果導致成本增加。

這類具有堿性工藝流的工業方法的例子是用于造紙的Kraft回收方法， 該方法為人們所知已有100多年，并且在許多文章中進行了詳細的描述(參 見，G.A.Smook″Handbook?for?Pulp?and?paper?technologists，第3版)。最近， 牛皮紙制造廠的閉合環路的發展由于鋁和硅在系統中的累積造成工藝設備 中污垢問題日益嚴重，例如P.N.Wannamaker和W.J.Frederick在″Application of?solubility?data?to?predicting?the?accumulation?of?aluminum?and?silicon?in alkaline?pulp?mills″，Minimum?Effluent?Mills?Symposium，1996，第303頁中 所描述的。因此，人們普遍認為必須提供一種抑制牛皮紙漿制造廠中鋁硅 酸鹽污垢形成的方法和組合物。US?5409571描述了馬來酸、丙烯酸和次磷 酸的三元共聚物作為污垢抑制劑用于牛皮紙漿制造廠。該類聚合物能夠有 效地抑制碳酸鈣污垢，但是對于鋁硅酸鹽污垢沒有表現出效力。

為了最大程度地減小廢料體積和固定有害物質進行長期儲存，使用高 等級核廢物(HLNW)設備處理富含放射性的固體和液體廢棄物。HLNW處 理目前通過兩種方法進行：一種方法是在酸性條件下進行，另一種在堿性 條件下進行。在堿性處理條件下，在廢棄物玻璃化之前的預處理階段中， 鋁硅酸鈉污垢的生長是嚴重的問題。

在預處理設備中，廢棄物被蒸發、過濾、離子交換和進一步蒸發。在 蒸發過程中，鋁硅酸鹽污垢可以在蒸發器的壁表面和加熱表面上形成。此 外，由于這些污垢和沉淀物的累積造成傳輸管道堵塞，必須關機，進行保 養。

經過預處理的HLNW廢棄物進入玻璃化設備。HLNW廢棄物進入熔化 器準備容器，在此加入二氧化硅和其它玻璃形成材料。然后加熱混合物， 將熔融的混合物倒入較大的不銹鋼容器中，冷卻，轉移到臨時儲存器中， 直到選擇了永久儲存地點。

從玻璃化裝置操作中得到的一部分含硅的玻璃形成材料再循環回到蒸 發器裝置中(在預處理過程中)。作為鋁酸鈉形式的溶解的鋁和硅酸鈉物質在 溶液中緩慢地反應，形成絡合的水合鋁硅酸鈉物質。在這些物質中，包括 以下幾類：無定形鋁硅酸鹽(鋁硅酸鹽水凝膠)、沸石、方鈉石和鈣霞石，統 稱為“鋁硅酸鹽鈉”。這些核廢棄物流還含有高濃度(對于各離子高達2M) 的硝酸根離子和亞硝酸根離子，以及非常高濃度(在槽的一些部分中高達 16M)的OH^-離子。這些因素極大地加快了形成鋁硅酸鹽污垢的速度。結果， 形成的鋁硅酸鈉污垢在堿性HLNW液體中的溶解度較低。

此外，鋁硅酸鈉污垢由于會使放射性鑭系和錒系元素結合到鋁硅酸鹽 污垢的籠狀結構中并且與重鈾酸鈉共沉淀而被認為是不利的HLNW產物。 (Peterson，R.A.和Pierce，R.A.，(2000)，Sodium?diuranate?and?sodium aluminosilicate?precipi?tation?testing?resul?ts，WSRC-TR-2000-00156， Westinghouse?Savannah?River?Company，Aiken，SC)。因此，希望HLNW設 備能夠最大程度地減小HLNW的體積(包括由鋁硅酸鹽污垢產生的)。因此， 可以看出，鋁硅酸鈉污垢的生長對于處理核廢棄物具有明顯不利的經濟和 操作影響。

因此，希望提供解決核廢棄物蒸發器中鋁硅酸鈉污垢問題的方法。