[發明專利]用于防止和降低結垢形成的方法

有效

• 申請號: 200910141344.3
• 申請日: 2009-06-02
• 公開（公告）號: CN101613136A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 陸杰
• 申請（專利權）人: 世界礦物公司
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F5/00;B01J20/10;B01J20/14;C23F15/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉 鍇;韋欣華

相關申請的結合/優先權要求

本申請結合了2008年6月2日申請的美國臨時專利申請 No.61/057,934，其全盤引入本文作為參考，并且還要求本申請可利用 的優先權的任何權益。

技術領域

在本文中公開了防止或降低結垢形成或腐蝕的方法，包括合 并結垢-形成流體與選自至少一種結垢吸附劑的至少一種防結垢劑。在 本文中還公開了防止或降低結垢形成或腐蝕的方法，通過該方法，至 少一種結垢吸附劑吸附了至少一種結垢-形成流體中存在的結垢晶體， 隨后分散該結垢晶體。

背景技術

結垢或結垢形成通常包括密質材料沉淀和沉積在由金屬及其 他材料制成的表面上。當無機礦物鹽(例如碳酸鈣、硫酸鈣、草酸鈣和 硫酸鋇)從液體中沉淀并且沉積在系統(例如鍋爐、蒸發器、反應器、 冷卻水系統、換熱器、管道、濾布、反滲透膜表面、產油井和脫鹽蒸 發器)的內表面上時，可以出現結垢形成。

結垢形成可能引起許多操作問題，包括但不限于設備堵塞、壓 損、提高的公用工程費用、降低的熱交換能力、腐蝕、由于停工造成 的生產損失和由于進料不足造成的質量降低的產品。設備的結垢可能 出現在各種工業中，例如，紙漿制造，化學或石化工業，發電，水處 理和制酒。例如，在紙漿制造工藝中，盡管凈化水，例如通過反滲透 純化的水，可以被使用，但是鈣和鋇鹽可以從木漿浸析到生產用水中。 因為硫酸和硫酸鋁也用于造紙工藝中，硫酸鹽離子可以與鈣和鋇離子 結合而形成硫酸鈣和硫酸鋇，其通常傾向于以結垢形式沉積在加工設 備的表面上。在氧化漂白工序中，以及在使用再循環的纖維的造紙廠 中，還往往遇到草酸鈣結垢。草酸和草酸酯離子來源于木材或者通過 碳水化合物和木質素的氧化漂白而形成。草酸還是真菌的代謝副產 品，其典型地存在于未漂白的二次棕色纖維中。

通過實施無元素氯(ECF)漂白，許多牛皮紙漿廠遇到了更加嚴 重的與結垢有關的問題。在ECF漂白工藝中形成的最令人討厭的并且 往往遇到的結垢中的四種是碳酸鈣、草酸鈣、硫酸鈣和硫酸鋇。草酸 鈣可常常在酸性漂白工序期間沉積，有時沉積有硫酸鈣和硫酸鋇。在 堿性pH下，碳酸鈣和草酸鈣結垢往往形成。

因為紙漿典型地是鈣和鋇離子的主要來源，即使當使用凈化水 時，在ECF漂白裝置中不缺乏結垢形成物質。結垢形成物質的存在， 突然的pH變化、溫度驟變、強烈的機械和流體動力學剪切力、突然 壓降、不均勻的基材表面可能全都尤其有助于結垢形成。

作為另一實例，在石油工業中，結垢沉積每年的代價為數百萬 美元，并且全世界通常將其認為是產量下降的主要原因。沿著不同的 水程，結垢可以沉積在各種設備中，包括但不限于管道、噴射器、儲 存器和地面設備。在產油井處的結垢形成可以最終導致較低的油產率 和井毀壞。油田中出現的結垢可以通過來自天然存在的儲油巖層中的 水的直接沉淀或者由于當兩種不相容的水合并時采出水變得過飽和 以結垢形成物質而形成。當油或氣井產生水時，或者使用注水來提高 回收率時，結垢也可形成。結垢被認為是在有結垢傾向的地區(如北海、 美國和加拿大)中頭等生產問題之一。

油田中的天然水可以包含通過與自然環境中的礦物相接觸獲 得的溶解物質。通過礦物質的蝕變和溶解，深層地下水可以富含可溶 性離子。與鹽水源接觸的砂巖儲集層中的水或者地質地層水可以包含 豐富的結垢形成離子，其包括但不限于Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺、Na⁺、 K⁺、CO₃^2-、SO₄^2-和Cl^-。海水還通常富含結垢形成離子，如為海洋生 物和水蒸發的副產品的離子。在近海采油中，當可富含有SO₄^2-的海水 和含高濃度的鋇和鈣的地層水混合時，可以出現硫酸鹽結垢的形成。

當任何天然流體的狀態受到擾亂時，使得超出一種或多種組分 的溶解度極限時，可以形成油田結垢。溫度和/或壓力變化、pH改變、 釋氣和/或接觸不相容的水可以引起水變得過飽和有易于結垢的物質 并且導致結垢形成。