[發(fā)明專(zhuān)利]酸水性系統(tǒng)中的垢抑制

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080008107.0
• 申請(qǐng)日: 2010-02-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102317220A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 亞斯波爾·S·吉爾;丹尼爾·N·T·哈伊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 納爾科公司
• 主分類(lèi)號(hào): C02F5/00
• 分類(lèi)號(hào): C02F5/00;C02F5/14;C02F9/00;C02F103/10;C02F103/16;C02F103/22
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 孔麗君;王珍仙

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)為2008年5月30日遞交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第12/130,515號(hào)的繼續(xù)部分，要求此申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)并通過(guò)引用并入本公開(kāi)。

版權(quán)聲明

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通過(guò)加入包括有機(jī)膦酸酯、有機(jī)磷酸酯衍生物、無(wú)機(jī)磷酸鹽、陰離子聚合物和共聚物或它們的組合的合成水性混合物來(lái)抑制酸性水溶液的沉積物(積垢)，所述沉積物包括諸如硫酸鈣、硫酸鋇、氟化鈣、氟硅酸鈣等垢。

背景技術(shù)

各種類(lèi)型礦和包括生物的其它材料的加工有時(shí)必須在酸性環(huán)境中進(jìn)行以產(chǎn)生終產(chǎn)物。在濕法磷酸生產(chǎn)中，已通過(guò)清洗、脫泥、浮選和隨后研磨被升級(jí)或選礦的粗礦在酸性溶液中消化。在消化完成后，使所得漿料經(jīng)歷過(guò)濾步驟，并隨后通過(guò)酸流的蒸發(fā)和隨后澄清步驟來(lái)制備終產(chǎn)物，此終產(chǎn)物可被加入其它產(chǎn)物中。在另一應(yīng)用中，將來(lái)自屠宰場(chǎng)的工業(yè)生產(chǎn)流研磨并用酸性溶液消化以產(chǎn)生用于動(dòng)物飼料和其它應(yīng)用的脂肪和蛋白質(zhì)。在其它工藝中，由于硫酸產(chǎn)生，從堿金屬熔爐中收集二氧化硫在酸性環(huán)境中產(chǎn)生作為副產(chǎn)物的硫酸鈣。

與礦和其它材料的酸加工相關(guān)的最麻煩問(wèn)題之一是形成垢沉積物。垢形成主要發(fā)生在消化器、蒸發(fā)器和與它們相關(guān)的裝置中。在包括過(guò)濾系統(tǒng)的工藝的其它表面上也發(fā)生一定量的垢形成。特別麻煩的是熱交換器表面的成垢。克服此問(wèn)題的大多數(shù)嘗試針對(duì)裝置設(shè)計(jì)，但即使是設(shè)計(jì)最好的裝置也不能防止垢形成。當(dāng)酸性條件存在時(shí)，垢形成是最麻煩的；通常酸性環(huán)境導(dǎo)致大部分公知的抑垢劑無(wú)效。

由于磷酸鹽礦、包括骨等的動(dòng)物廢料加工產(chǎn)生的高濃度硫酸鈣，或在堿金屬熔爐的高濃度硫酸鈣，這些是使用要求保護(hù)的發(fā)明的理想工藝。硫酸鈣是由磷酸鹽礦消化、動(dòng)物殘留物加工或在堿金屬熔融引起的主要垢成分。造成垢沉積的硫酸鈣有不同的結(jié)晶形式。這些形式：石膏(CaSO₄·2H₂O)、半水硫酸鈣(CaSO₄·1/2H₂O)和無(wú)水硫酸鈣(CaSO₄)依賴(lài)于加工的溫度和停留時(shí)間。此相轉(zhuǎn)化增加了它們抑制的復(fù)雜性。根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)流的組成和具體工藝條件，這些垢的其它重要成分可為氟硅酸鹽、硫酸鋇、氟化鈣和/或其它材料。防止這些混合的垢，使得可抑制并基本上防止發(fā)生在磷酸產(chǎn)生和其它工藝中的垢形成。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于以下發(fā)現(xiàn)：某些水溶性有機(jī)和無(wú)機(jī)磷酸鹽(酯)、膦酸酯(鹽)、聚羧酸鹽和它們的均聚物或共聚物以及它們的混合物能夠抑制引起沉積物的礦物質(zhì)從酸性溶液中形成和粘著。

本發(fā)明是使用亞化學(xué)計(jì)量的垢抑制化合物或它們的制劑來(lái)防止引起垢/沉積物的礦物質(zhì)在與酸性溶液接觸的表面上形成和粘著的方法。優(yōu)選的應(yīng)用點(diǎn)是在酸性流進(jìn)入蒸發(fā)器前和在蒸發(fā)器中或在沉淀和沉積/垢形成通常發(fā)生的任何其它單元操作中直接加入到酸性流中。抑制劑通常以0.1-5000ppm、優(yōu)選0.1-100ppm且最優(yōu)選0.1-50ppm的劑量范圍加入。

作為示例，磷酸的濕法生產(chǎn)一般涉及使用硫酸消化含磷酸鹽的礦漿料。所得磷酸通過(guò)過(guò)濾從沉淀的硫酸鈣和其它固體雜質(zhì)中分離。將磷酸溶液隨后通過(guò)蒸發(fā)來(lái)濃縮，并澄清以產(chǎn)生最終的磷酸(～50-70％P₂O₅)。雖然在過(guò)濾步驟期間除去大量硫酸鈣和其它雜質(zhì)，但在過(guò)濾后仍然有顯著的量保持溶解在酸性工業(yè)生產(chǎn)流中。當(dāng)磷酸通過(guò)蒸發(fā)器環(huán)路濃縮時(shí)，各種形式的硫酸鈣繼續(xù)從溶液中沉淀，由于硫酸鈣溶解度和溫度間的反比關(guān)系，導(dǎo)致在高溫表面上的垢沉積。這些和其它沉積物不利地影響向工業(yè)生產(chǎn)流的熱轉(zhuǎn)移，并限制液體流。因此，垢必須通過(guò)周期的清除來(lái)去除。因此，成垢現(xiàn)象引起工藝效率顯著喪失并導(dǎo)致成本增加。

磷酸鹽和磷酸的制備進(jìn)一步詳述在Becker，″Phosphates?and?Phosphoric?Acid，″1989年Marcel?Dekker，Inc.出版和Slack，″Phosphoric?Acid，Part?I?and?Part?II，″1968年Marcel?Dekker，Inc.出版的著作中。

與等量未處理溶液相比，將抑垢劑向酸性溶液模擬的工藝溶液中加入導(dǎo)致沉積的垢降低至多為95-97％。

無(wú)機(jī)磷酸鹽：

包括含通過(guò)磷酸酐鍵連接的磷酸根部分或磷酸根單元的化合物。

其中n≥1。

有機(jī)磷酸酯：