酸水性系統中的垢抑制的製作方法
2023-10-10 06:28:39 1
專利名稱：酸水性系統中的垢抑制的製作方法
技術領域：
本發明涉及通過加入包括有機膦酸酯、有機磷酸酯衍生物、無機磷酸鹽、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、氟矽酸鈣等垢。
背景技術：
各種類型礦和包括生物的其它材料的加工有時必須在酸性環境中進行以產生終產物。在溼法磷酸生產中，已通過清洗、脫泥、浮選和隨後研磨被升級或選礦的粗礦在酸性溶液中消化。在消化完成後，使所得漿料經歷過濾步驟，並隨後通過酸流的蒸發和隨後澄清步驟來製備終產物，此終產物可被加入其它產物中。在另一應用中，將來自屠宰場的工業生產流研磨並用酸性溶液消化以產生用於動物飼料和其它應用的脂肪和蛋白質。在其它工藝中，由於硫酸產生，從鹼金屬熔爐中收集二氧化硫在酸性環境中產生作為副產物的硫酸鈣。與礦和其它材料的酸加工相關的最麻煩問題之一是形成垢沉積物。垢形成主要發生在消化器、蒸發器和與它們相關的裝置中。在包括過濾系統的工藝的其它表面上也發生一定量的垢形成。特別麻煩的是熱交換器表面的成垢。克服此問題的大多數嘗試針對裝置設計，但即使是設計最好的裝置也不能防止垢形成。當酸性條件存在時，垢形成是最麻煩的；通常酸性環境導致大部分公知的抑垢劑無效。由於磷酸鹽礦、包括骨等的動物廢料加工產生的高濃度硫酸鈣，或在鹼金屬熔爐的高濃度硫酸鈣，這些是使用要求保護的發明的理想工藝。硫酸鈣是由磷酸鹽礦消化、動物殘留物加工或在鹼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晶形式。 這些形式石膏(CaSO4 · 2H20)、半水硫酸鈣(CaSO4 · 1/2H20)和無水硫酸鈣(CaSO4)依賴於加工的溫度和停留時間。此相轉化增加了它們抑制的複雜性。根據工業生產流的組成和具體工藝條件，這些垢的其它重要成分可為氟矽酸鹽、硫酸鋇、氟化鈣和/或其它材料。防止這些混合的垢，使得可抑制並基本上防止發生在磷酸產生和其它工藝中的垢形成。
發明內容
本發明基於以下發現某些水溶性有機和無機磷酸鹽(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從酸性溶液中形成和粘著。本發明是使用亞化學計量的垢抑制化合物或它們的製劑來防止引起垢/沉積物 的礦物質在與酸性溶液接觸的表面上形成和粘著的方法。優選的應用點是在酸性流進入蒸 發器前和在蒸發器中或在沉澱和沉積/垢形成通常發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O. l-5000ppm、優選0. I-IOOppm且最優選0. l_50ppm的劑量範 圍加入。作為示例，磷酸的溼法生產一般涉及使用硫酸消化含磷酸鹽的礦漿料。所得磷酸 通過過濾從沉澱的硫酸鈣和其它固體雜質中分離。將磷酸溶液隨後通過蒸發來濃縮，並澄 清以產生最終的磷酸( 50-70% P2O5)。雖然在過濾步驟期間除去大量硫酸鈣和其它雜 質，但在過濾後仍然有顯著的量保持溶解在酸性エ業生產流中。當磷酸通過蒸發器環路濃 縮時，各種形式的硫酸鈣繼續從溶液中沉澱，由於硫酸鈣溶解度和溫度間的反比關係，導致 在高溫表面上的垢沉積。這些和其它沉積物不利地影響向エ業生產流的熱轉移，並限制液 體流。因此，垢必須通過周期的清除來去除。因此，成垢現象引起工藝效率顯著喪失並導致 成本増加。磷酸鹽和磷酸的製備進ー步詳述在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エ藝溶液中加入導致沉積的 垢降低至多為95-97%。無機磷酸鹽包括含通過磷酸酐鍵連接的磷酸根部分或磷酸根単元的化合物。
權利要求
1.一種用於抑制在酸條件下引起垢/沉積物的礦物質的形成和粘著的方法，其中礦或其它材料在消化工藝中與溶液結合以反應形成漿料，所述漿料經過純化工藝以形成流，其中，抑垢組合物在生產工藝中從消化開始的任何點加入。
2.如權利要求1的方法，其中所述抑垢組合物在消化前或消化期間被另外加入。
3.如權利要求1的方法，其中所述抑垢組合物被另外加入所述漿料中。
4.如權利要求1的方法，其中所述生產工藝包括蒸發工藝，其中所述抑垢組合物在所述蒸發工藝前和/或所述蒸發工藝期間被加入所述流中。
5.如權利要求1的方法，其中所述抑垢組合物在從酸性溶液中引起垢的礦物質形成的工藝的任何階段前或期間被加入。
6.如權利要求1的方法，其中所述溶液為酸。
7.如權利要求1的方法，其中所述抑垢組合物為有機磷酸酯、膦酸酯、無機磷酸鹽、聚羧酸鹽均聚物或共聚物的一種或它們的組合。
8.如權利要求1的方法，其中所述抑垢組合物以0.1至5000ppm加入。
9.如權利要求1的方法，其中所述抑垢組合物以0.1至IOOppm加入。
10.如權利要求1的方法，其中所述其它材料為來自屠宰場的工業生產流、鹼金屬熔煉的副產物或工業酸廢料。
11.一種用於抑制在酸條件下引起垢/沉積物的礦物質的形成和粘著的方法，其中礦在消化工藝中與溶液結合以反應形成漿料，所述漿料經過固體/液體分離工藝以形成流， 其中，抑垢組合物在生產工藝中消化之前的任何點加入。
12.如權利要求11的方法，其中所述礦在與所述溶液結合前被選礦。
13.如權利要求11的方法，其中所述溶液為酸性。
14.如權利要求11的方法，其中所述抑垢組合物為有機磷酸酯、膦酸酯、無機磷酸鹽、 聚羧酸鹽均聚物或共聚物的一種或它們的組合。
15.如權利要求11的方法，其中所述抑垢組合物在引起垢的礦物質從酸性溶液中形成的工藝的任何階段前或期間被加入。
全文摘要
本發明涉及在酸性漿料或溶液中抑制垢沉積物。本發明使用包括磷酸鹽(酯)、膦酸酯(鹽)、陰離子聚合物或它們的組合的含水的合成混合物在漿料和/或溶液中抑制礦加工期間的垢。在酸性環境中產生垢很困難，因為酸性溶液中和大多數已知抑制劑。要求保護的發明顯著降低垢產生，允許降低用於去垢工藝的系統的停機時間。
文檔編號C02F103/16GK102317220SQ201080008107
公開日2012年1月11日 申請日期2010年2月15日 優先權日2009年2月16日
發明者丹尼爾·N·T·哈伊, 亞斯波爾·S·吉爾 申請人:納爾科公司