抑制结垢和/或腐蚀的组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种用于水体系的抑制结垢和／腐蚀的组合物，其包含：（ａ）聚天冬氨酸，和（ｂ）水溶性磷酸化低聚物。该组合物是有效的结垢抑制剂和腐蚀抑制剂，而且从环境的观点看也是有利的，因为它们是非毒性的，不含有重金属且含有少量的磷。它们也具有明显的钙／硬度耐受力且是对氯／溴稳定的。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于水体系的抑制结垢和/腐蚀的组合物，其包含(a)聚天冬氨酸，和(b)水溶性磷酸化低聚物。该组合物是有效的结垢抑制剂和腐蚀抑制剂，而且从环境的观点看也是有利的，因为它们是非毒性的，不含有重金属且含有少量的磷。它们也具有明显的钙/硬度耐受力且是氯/溴稳定的。随着盐沉淀在冷却系统的内表面上，它们形成结垢或沉积物。结垢抑制了有效的热转移，限制了水的流动，且促进了形成沉积层下的腐蚀。结果，必须通过清洗除去结垢。这种清洗是昂贵的，因为必须关闭设备，产生劳动成本，且拖延了生产。考虑到这些问题，防止水垢形成优选是除去结垢。结垢可通过添加螯合或络合化合物至水处理体系中而被禁止。所需的螯合/络合化合物是基于在被清洗的水体系中钙和镁阳离子含量的化学计量。这个抑制结垢的方法是昂贵的且通常不使用。50多年前，发现某些化合物用作极其有效的结垢抑制剂。此种化合物是以化学计量明显更低的量使用且称之为“阀值抑制剂”。阀值抑制剂的实例是膦酸盐和水溶性丙烯酸/马来酸/磺酸聚合物或共聚物。腐蚀抑制剂例如膦酸盐、无机磷酸盐、吡咯、锌和钼酸盐经常是与结垢抑制剂一起使用。除了有效的效能之外，水处理化学品必须是环境上可接受的。环境法规禁止使用象铬酸盐之类的腐蚀抑制剂，且现在普遍限制使用所有重金属。另外的趋势是，水处理化学品是非毒性的，具有少量或没有磷，具有高的钙/硬度耐受力，且对氯/溴稳定的，且同时具有高结垢和腐蚀效率。因为这些要求，水的成本增长，造成更高的再利用/更高冷却循环，这导致了高的硬度和碱性物质含量的冷却水。US5,523,023涉及一种包含聚天冬氨酸和膦酰基丁烷三羧酸的组合物，其是用作碱性清洗剂。US5,386,038公开了具有下列通式的磷酸化低聚物Hn-PO3M2其中，在每个单元中至少一个R基是COOM，CH2OH，磺酸基或膦酰基，且另一个R基可以是与第一个R基团相同或不同的，是氢或COOM，羟基，膦酰基，磺酸基，硫酸基，C1-7烷基，C1-7链烯基或羧酸酯，膦酰基、磺酸基、硫酸基、和/或羟基取代的C1-7烷基或C1-7链烯基，且每个M是阳离子以使得磷酸化低聚物是水溶性的且n是1-6。这些组合物抑制了结垢和/或暴露至水体系的金属的腐蚀。专利技术综述本专利技术涉及一种用于抑制水体系例如冷却水、采矿水和具有高硬度及碱性的地热水的结垢和/或腐蚀的组合物，其包含有效量的(a)聚天冬氨酸，和(b)具有下列通式的水溶性磷酸化低聚物以抑制结垢形成Hn-PO3M2其中，在每个单元中至少一个R基是COOM，CH2OH，磺酸基或膦酰基，且另一个R基可以是与第一个R基团相同或不同的，是氢或COOM，羟基，膦酰基，磺酸基，硫酸基，C1-7烷基，C1-7链烯基或羧酸酯，膦酰基、磺酸基、硫酸基、和/或羟基取代的C1-7烷基或C1-7链烯基，且每个M是阳离子以使得磷酸化低聚物是水溶性的且n是1-6，通常大于1和小于6。组合物是协同作用效果的，因为就单个组分的结垢抑制活性而言它们比预料的更大程度地抑制结垢。该组合物是环境上合格的，因为它们是非毒性的，不含有重金属，且含少量或者不含有磷。它们具有明显的钙/硬度耐受力，是对氯/溴稳定的，且有效地抑制了腐蚀。最佳模式和其它模式结垢抑制剂组合物的组分(a)是水溶性聚天冬氨酸。对本专利技术的目的而言，术语“聚天冬氨酸”应当意欲包括聚天冬氨酸的盐和衍生物。聚天冬氨酸及其盐，和聚天冬氨酸的衍生物是熟知的且在US5,523,023中有介绍，其在此引入作为参考。优选使用是凝胶渗透色谱分析法的分子量为500-10000，优选1000-5000，最优选2000-4000的聚天冬氨酸。聚天冬氨酸优选以盐的形式，特别是以钠盐或钾盐的形式使用。聚天冬氨酸是否以酸或盐的形式使用依赖于所处理的水体系的PH。聚天冬氨酸的盐优选是钠盐。也可使用聚天冬氨酸的衍生物例如聚天冬氨酸的酸酐，其在使用条件下由于水解可转变成聚天冬氨酸。结垢抑制剂组合物的组分(b)是水溶性膦酰基羧酸低聚物盐，优选钠盐，通常发现是低聚物的混合物。这些低聚物是描述在US5,386,038中，其内容在此引为参考。这些水溶性膦酰基羧酸低聚物的结构通式是Hn-PO3M2其中，在每个单元中至少一个R基是COOM，CH2OH，磺酸基或膦酰基，且另一个R基可以是与第一个R基团相同或不同的，是氢或COOM，羟基，膦酰基，磺酸基，硫酸基，C1-7烷烷基，C1-7链烯基或羧酸酯，膦酰基，磺酸基，硫酸基，和/或羟基取代的C1-7烷烷基或C1-7链烯基，且每个M是阳离子以使得磷酸化低聚物是水溶性且n是1-6，通常大于1和小于6。优选使用的水溶性膦酰基羧酸低聚物盐是具有上述结构通式的下列特定一类盐HnPO3Na2其中“n”＜5。磷酸化低聚物与聚天冬氨酸的重量比是8∶1至1∶12，优选4∶1至1∶9，更优选1∶4至1∶9。对于一些应用而言，优选添加水溶性共聚物至结垢抑制组合物中，例如膦酰基羧酸聚合物，马来酸或马来酸酐聚合物，丙烯酸聚合物，甲基丙烯酸聚合物和它们与磺酸官能团和/或膦酰基官能团的共聚物，优选丙烯酸/磺酸共聚物或丙烯酸/马来酸共聚物。其它可选择的组分包括膦酰基丁烷三羧酸，甲苯基三唑，正磷酸盐，多磷酸盐，羟基亚乙基二膦酸，氨基三(亚甲基膦酸)。结垢抑制组合物抑制了碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙和其它结垢物质的形成。它们特别是用在8.0-9.0的PH值范围之内且温度为40-65℃。结垢抑制组合物是以0.1ppm的最小剂量使用，但优选是5.0-500.0ppm，最优选是10.0-200.0ppm。缩略语下列是用在实施例中的缩略语AAAAMPS ACUMER 2000丙烯酸/磺酸共聚物，由Rohm & Haas Co生产。AR-540 由Alco Chemical Inc生产的丙烯酸/磺酸共聚物。BTC膦酰基丁烷三羧酸，也称作为Bayhibit Am，由Bayer Co.生产。MPY腐蚀率单位毫米/年。PAA聚天冬氨酸，称作为VPOC 2401，由Bayer Co.生产。PCM膦酰基羧酸低聚物盐的水混合物，称作为BRICORR288，由Albright & Wilson Inc生产下列实施例将说明本专利技术的具体实施方案。它们不被认为是限制本专利技术的应用。应注意的是其它实施方案也是可以利用的。实施例1(碳酸钙结垢阀值抑制)用标准碳酸钙摇动器测试对含有PCM和PAA的几个抑制结垢的共混物的结垢抑制性进行评估。也评估了几个对照物。步骤包括添加结垢抑制剂组合物试样(按表I和II中所示的用量)至置于125毫升摇动器烧瓶中的一溶液中，该溶液包括90.0毫升DI水、5.0毫升钙浓溶液(14.7克CaCl2.2H2O/升)和5.0毫升碱性浓溶液((1.59克Na2CO3＋14.8克NaHCO3)/升)。所得的初始测试的水参数是作为CaCO3的钙＝500ppm，作为CaCO3的总碱性＝500ppm且PH＝8.5〕。然后将烧瓶盖住并将其在摇动器上于50℃放置16-18小时。在摇动时间之后，将整个试样溶液通过Whatman#5滤纸过滤。将滤液然后用0.01MEDTA溶液滴定以确定保留在测试溶液中的钙的含量。结果是示于表I和表II中，其中每个抑制百分比是5个重复试验的平均值且其中钙抑本文档来自技高网...

【技术保护点】
抑制结垢和／或腐蚀的组合物，其包含：（ａ）聚天冬氨酸，和（ｂ）具有下列通式的水溶性磷酸化低聚物盐： Ｈ［ＣＨＲＣＨＲ］↓［ｎ］－ＰＯ↓［３］Ｍ↓［２］ 其中，在每个单元中至少一个Ｒ基是ＣＯＯＭ，ＣＨ↓［２］ＯＨ，磺酸基或膦酰基，且另一个Ｒ基可以是与第一个Ｒ基团相同或不同的，是氢或ＣＯＯＭ，羟基，膦酰基，磺酸基，硫酸基，Ｃ↓［１－７］烷基，Ｃ↓［１－７］链烯基或羧酸酯，膦酰基、磺酸基、硫酸基、和／或羟基取代的Ｃ↓［１－７］烷基或Ｃ↓［１－７］链烯基，且每个Ｍ是阳离子以使得磷酸化低聚物是水溶性且ｎ是１－６，通常大于１和小于６，而且 （ｂ）与（ａ）的重量比是８∶１至１∶１２。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：帕沃尔克梅克，德怀特E埃默里希，
申请(专利权)人：阿什兰公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]