用于控制、防止和/或减少无机垢形成的组合物和方法以及该组合物的用途技术

本发明专利技术提供了用于控制、防止和/或减少水性系统中的无机垢和/或沉积物形成的组合物。该组合物包含次膦酸与(甲基)丙烯酸的共聚物，或其盐，聚羧酸或其盐，至少一种包含膦酸基团的单体膦酸酯，至少一种包含胺基的腐蚀抑制剂，和至少一种螯合剂。本发明专利技术还公开了组合物在水性系统中的用途，该水性系统具有50‑1500ppm范围内的以碳酸钙表示的水硬度。

Compositions and methods for controlling, preventing and/or reducing the formation of inorganic scale and the use of the composition

Compositions for controlling, preventing and/or reducing inorganic scale and/or sediment formation in water-based systems are provided. The composition comprises copolymers of hypophosphonic acid and (methyl) acrylic acid, or salts thereof, polycarboxylic acid or salts thereof, at least one monomer phosphonate containing phosphonic acid groups, at least one corrosion inhibitor containing amino groups, and at least one chelating agent. The present invention also discloses the use of the composition in an aqueous system with water hardness expressed in calcium carbonate in the range of 50 to 1500 ppm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制、防止和/或减少无机垢形成的组合物和方法以及该组合物的用途专利技术背景本专利技术涉及根据所附独立权利要求的前序部分的用于控制、防止和/或减少工业水性系统中无机垢和/或沉积物形成的组合物及其用途。
不希望的、微溶的无机盐结垢到工艺设备表面上是若干工业过程中存在的主要问题。当溶液含有比可能对于饱和溶液而言更多溶解的溶质时，发生结垢，盐通常自发地从水相沉淀到处理环境中的不同表面上并形成结垢。例如，当加热或冷却水时，结垢通常在热传递设备如换热器、冷凝器、蒸发器、冷却塔、锅炉和管壁上形成。加热表面上形成结垢导致传热系数随时间下降。通常唯一的选择是关闭过程并进行清理。结垢还可能导致设备故障、产率损失、昂贵的维修成本和更高的运营成本。pH值的变化也可能导致结垢。碳酸盐，尤其是碳酸钙，是工艺结垢中发现的常见无机化合物。碳酸盐结垢(CaCO3)的溶解度随温度升高而降低。目前，市场上大多数用于水性方法的碳酸盐结垢抑制剂在低于100℃的温度下工作。此外，常规的阻垢剂在120至250℃的温度范围内无效，而且它们可能在高温下降解。此外，市场上适用于高于100℃的温度条件的少量可用的阻垢剂具有小于2，甚至小于1的pH。因此，由这些阻垢剂引起的严重副作用是增加的腐蚀风险。此外，常规的阻垢剂在水性系统高的水硬度下无效。各种工业(例如石油开采和炼油厂、地热资源生产、煤气化炉)对阻垢剂的需求很大，特别是对于碳酸盐阻垢剂，该碳酸盐阻垢剂能够耐受恶劣的工艺条件和高温，且不会使工艺设备暴露在增加的腐蚀风险下。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是最小化或甚至完全消除现有技术中存在的缺点。本专利技术的目的是提供用于控制、防止和/或减少在高温和/或具有高的水硬度的环境下的无机垢形成的稳定组合物。本专利技术的一个目的尤其是提供一种组合物，该组合物在减少结垢形成时还有效降低了腐蚀风险。尤其是为了实现上述目的，本专利技术的特征在于所附独立权利要求的特征部分所呈现的内容。将在其他从属权利要求中描述本专利技术的一些优选实施方案。在适用的情况下，本文中提到的实施方案和优点涉及根据本专利技术的产品、方法以及用途，即使并非总是具体地提及。根据本专利技术的用于控制、防止和/或减少水性系统中无机垢和/或沉积物形成的典型组合物包含-次膦酸与(甲基)丙烯酸的共聚物，或其盐；-聚羧酸或其盐；-至少一种包含至少一个膦酸基团的单体膦酸酯，或其盐；-至少一种包含胺基的腐蚀抑制剂；和-至少一种螯合剂。根据本专利技术的组合物的典型用途是用于控制、防止和/或减少水性系统中的无机垢和/或沉积物的形成，所述水性系统具有50-1500ppm范围内的以碳酸钙表示的水硬度。根据本专利技术的用于控制、防止和/或减少水性系统中的无机垢和/或沉积物形成的典型方法包括将根据本专利技术的组合物添加到水性系统中。现在，令人惊讶地发现，根据本专利技术的组合物能够在苛刻的工艺条件例如高温和高压(其在例如石油和采矿业以及煤气化中是普遍的)下提供协同优势。该组合物不仅能够有效地减少或消除在高加工温度下在加工设备表面上的结垢形成，而且在具有高的水硬度的水性环境中也是有效的。此外，已经观察到该组合物不会使工艺设备受到与至少一些已知溶液相同程度的腐蚀。本专利技术的组合物还可以用作水性系统中存在的外来颗粒的分散剂。出乎意料地观察到，根据本专利技术的组合物能够控制工业水性系统(例如换热器和蒸发设备)中的结垢形成，例如在受管制的市场中发现的那些。本专利技术的组合物可用于在工业水性系统中去除、清洁、防止和/或抑制结垢，例如钙、镁、草酸盐、硫酸盐和磷酸盐结垢的形成。由于水相中的高电导率和高水平的不溶性物质，这些系统对阻垢剂有独特的需求。此外，根据本专利技术的组合物是热稳定的，在高温下可长时间(甚至数小时)保持其稳定能力。根据本专利技术的组合物能够同时提供若干优点，例如耐高温性、高碳酸盐阻垢效果、对于不希望的降解的良好稳定性和良好的生物降解性能。本专利技术的组合物是一种环境有益的“绿色”结垢抑制剂和腐蚀抑制剂。它可广泛用于苛刻的温度和压力条件，例如闪蒸设备的脱盐装置、低压锅炉、原油蒸发、石油管道或工业循环冷却水系统。专利技术详述该组合物包含次膦酸与(甲基)丙烯酸的共聚物。术语(甲基)丙烯酸还包括那些适合于形成共聚物的(甲基)丙烯酸的盐。次膦酸与(甲基)丙烯酸的共聚物可具有小于1000g/mol，优选500–1000g/mol的范围内的重均分子量MW。分子量通过使用已知的色谱方法测定，例如使用具有聚环氧乙烷(PEO)校准的尺寸排阻色谱柱的凝胶渗透色谱法(GPC)。根据本专利技术的一个实施方案，以干燥的组合物中的活性成分的总重量计，组合物中的次膦酸与(甲基)丙烯酸的共聚物的量在5-90wt％的范围内，优选地在40-80wt％的范围内。该组合物还包含聚羧酸或其盐。根据本专利技术的一个实施方案，聚羧酸选自聚(甲基)丙烯酸，或(甲基)丙烯酸与马来酸、衣康酸或乳酸的共聚物。根据本专利技术的一个优选实施方案，聚羧酸是(甲基)丙烯酸和马来酸的共聚物,或其任何合适的盐。聚羧酸可具有小于5000g/mol，优选1000–5000g/mol的重均分子量MW。通过使用凝胶渗透色谱法(GPC)测定分子量。根据本专利技术的一个实施方案，以干燥的组合物中的活性成分的总重量计，组合物中的聚羧酸或其盐的量可以为1-30wt％，优选5-25wt％。根据本专利技术的一个优选实施方案，以干燥的组合物中的活性成分的总重量计，组合物中的聚羧酸和次膦酸与(甲基)丙烯酸的共聚物的量的总和为5-90wt％，优选20-80wt％且更优选40-70wt％。聚羧酸和次膦酸与(甲基)丙烯酸的共聚物的总量取决于应用的工艺条件，并且如果需要，可以针对每种应用调节以获得最佳结果。该组合物还包含至少一种包含至少一个膦酸基团的单体膦酸酯。单体膦酸酯还可包含其任何合适的盐。单体膦酸酯可选自羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、氨基三(亚甲基膦酸)(ATMP)、2-膦酸基丁烷-1,2,4,-三羧酸(PBTC)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)(DTPMPA)、六亚甲基二胺四亚甲基膦酸(BHMTPMPA)、聚氨基聚醚亚甲基膦酸(PAPEMP)、或它们的任何组合。根据一个优选的实施方案，单体膦酸酯是2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTC)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)(DTPMPA)、六亚甲基二胺四亚甲基膦酸(BHMTPMPA)、聚氨基聚醚亚甲基膦酸(PAPEMP)、或它们的任何组合。根据一个优选的实施方案，单体膦酸酯是2-膦酸基丁烷-1,2,4,-三羧酸(PBTC)和二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)(DTPMPA)的组合，或2-膦酸基丁烷-1,2,4,-三羧酸(PBTC)和聚氨基聚醚亚甲基膦酸(PAPEMP)的组合，或聚氨基聚醚亚甲基膦酸(PAPEMP)。以干燥的组合物中的活性成分的总重量计，单体膦酸酯的总量可以为10-30wt％。该组合物还包含至少一种包含胺基的腐蚀抑制剂。以干燥的组合物中的活性成分的总重量计，腐蚀抑制剂的量可以在0.5-10wt％的范围内。根据本专利技术的一个实施方案，腐蚀抑制剂选自二乙基羟胺(DEHA)、十八烷基胺、十六烷基胺、环己胺、甲氧基丙胺、其他脂肪醇胺、或它们的任何组合。根据一个优选的实施方案，腐蚀抑制剂是二乙基羟胺(DEHA)。该组合物还包含至少一种螯合剂。根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于控制、防止和/或减少水性系统中的无机垢和/或沉积物的形成的组合物，所述组合物包含以下物质作为活性组分：‑次膦酸与(甲基)丙烯酸的共聚物，或其盐；‑聚羧酸或其盐；‑至少一种包含至少一个膦酸基团的单体膦酸酯，或其盐；‑至少一种包含胺基的腐蚀抑制剂；和‑至少一种螯合剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于控制、防止和/或减少水性系统中的无机垢和/或沉积物的形成的组合物，所述组合物包含以下物质作为活性组分：-次膦酸与(甲基)丙烯酸的共聚物，或其盐；-聚羧酸或其盐；-至少一种包含至少一个膦酸基团的单体膦酸酯，或其盐；-至少一种包含胺基的腐蚀抑制剂；和-至少一种螯合剂。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，次膦酸与(甲基)丙烯酸的共聚物具有小于1000g/mol，优选500-1000g/mol的重均分子量MW，其通过使用凝胶渗透色谱法(GPC)测定。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述聚羧酸选自聚(甲基)丙烯酸；或(甲基)丙烯酸与马来酸、衣康酸或乳酸的共聚物；优选(甲基)丙烯酸与马来酸的共聚物；或其任何合适的盐。4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述聚羧酸具有小于5000g/mol，优选1000-5000g/mol的重均分子量MW，其通过使用凝胶渗透色谱法(GPC)测定。5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述单体膦酸酯选自羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、氨基三(亚甲基膦酸)(ATMP)、2-膦酸基丁烷-1,2,4,-三羧酸(PBTC)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)(DTPMPA)、六亚甲基二胺四亚甲基膦酸(BHMTPMPA)、聚氨基聚醚亚甲基膦酸(PAPEMP)，或其任何组合。6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述腐蚀抑制剂选自二乙基羟胺(DEHA)、十八烷基胺、十六烷基胺、环己胺、甲氧基丙胺、其他脂肪醇胺，或其任何组合。7.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述螯合剂选自柠檬酸、琥珀酸、葡糖酸、马来酸、苹果酸、或其盐、或其任何组合。8.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，以干燥的组合物中的活性成分的总重量计，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李逢阳，许妍，徐开熠，肖兰，
申请(专利权)人：凯米罗总公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI