磷酸生产和处理设备中的垢控制制造技术

本发明专利技术涉及磷酸生产和处理设备中的垢控制。其公开了减轻磷酸和磷酸铵设备中的垢的组合物和方法。可在磷酸设备的蒸发器循环中在浓缩之前或期间向磷酸添加本发明专利技术的阻垢组合物。该组合物延迟在与磷酸接触的表面上形成垢，并且因此延长清洁之间的时间且提高设备生产率。此外，形成的垢更柔软并且更易于从表面清洁，缩短设备和/或蒸发器的非运行时间。提供了减轻磷酸生产和磷酸处理设备中的垢形成的方法。在该方法中，垢积聚更加缓慢且更柔软、更易于处理并且更易于从其所附着的表面清洁掉。

Scale control in phosphoric acid production and treatment equipment

The invention relates to scale control in the production and treatment equipment of phosphoric acid. A composition and method for reducing scale in phosphoric acid and ammonium phosphate equipment are disclosed. The scale inhibitor composition of the present invention can be added to phosphoric acid before or during concentration in the evaporator cycle of phosphoric acid equipment. The composition delays the formation of scale on the surface contacted with phosphoric acid, thereby prolonging the time between cleaning and improving equipment productivity. In addition, the formed scale is softer and easier to clean from the surface, shortening the off-time of equipment and/or evaporator. A method for reducing scale formation in phosphoric acid production and phosphoric acid treatment equipment is provided. In this method, the scale accumulation is slower and softer, easier to handle and easier to clean from the attached surface.

【技术实现步骤摘要】
磷酸生产和处理设备中的垢控制
本专利技术涉及减轻磷酸和磷酸铵设备中的垢的组合物和方法。
技术介绍
几十年来，磷酸设备和磷酸处理设备中垢的形成一直是磷酸工业中的主要问题。磷酸盐矿石例如氟磷灰石Ca10(PO4)6(F，OH)2和/或细晶磷灰石Ca10(PO4)6-x(CO3)x(F，OH)2+x与硫酸的反应产生期望的磷酸以及悬浮的和/或溶解的固体。磷酸浓度通常表示为P2O5的重量百分数。用于由硫酸和来自矿石的钙离子和磷酸根离子产生磷酸的反应的基本方程式可写成：3Ca2++2PO43-+6H++3SO42-→2H3PO4+3CaSO4。硫酸和磷酸盐矿石之间的反应通常在侵蚀罐中在升高的温度下进行。在反应之后，磷酸通常包含溶解的和悬浮的固体-后者中的大部分被过滤掉。然后，将经过滤的酸转到蒸发器，在此将其浓缩。通过使酸通过由加压蒸气加热的热交换器来加热酸；随后在蒸发器中的蒸气室或闪蒸室中在减压下浓缩磷酸，在蒸发器水从磷酸蒸发，使得酸得以浓缩。在浓缩过程期间，磷酸中另外的悬浮的固体和/或溶解的固体沉淀并且作为垢沉积在热交换器的表面和/或室表面上。通常来说，这样的垢包含硫酸钙和数种其他矿物的多晶型物。随着时间的推移，积聚在热交换器表面上的垢降低了热交换器的效率。需要停产，并且关闭蒸发器以进行清洁，这一中断导致损失生产时间并且增加生产成本。此外，形成的垢极其硬且牢固地附着在其所沉积的表面上，并且因此难以处理且难以从表面清洁掉。此外，沉积并积聚的垢具有相对低的水溶性。因此，清洁涉及相当大的机械工作(水力清砂)、资源(例如，能量、水和材料)和人力。一种清洗类型涉及用稀硫酸煮掉。此外，在热交换器表面上积聚的硬垢牵涉热交换器可能包含的脆性浸渍石墨管的破损。可向磷酸添加诸如防垢剂的化学物质以减轻垢积累，但是无法完全防止沉积在不同表面上的垢的形成。因此，需要防止、减少和/或减慢与磷酸设备中的磷酸或来源于磷酸设备的磷酸接触的表面上形成和/或积聚垢的新方法和材料。需要改善与或已经与由磷酸盐矿石与硫酸反应制成的磷酸接触的蒸发器中的热交换器及其他表面、管道等上积聚并附着的垢的影响。
技术实现思路
本文中公开了一种方法，其包括：向第一含磷酸盐组合物添加水性阻垢组合物以形成第二含磷酸盐组合物，以及使积垢表面与第二含磷酸盐组合物接触。水性阻垢组合物包含水，多氨基多醚亚甲基四膦酸盐，丙烯酸与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的共聚物，以及选自以下的另外组分：(i)聚(甲基丙烯酸)，(ii)丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、(N-叔丁基)丙烯酰胺和衣康酸的四元共聚物，(iii)丙烯酸与羟基聚乙氧基烯丙基醚的共聚物，以及(iv)其任意组合。在一些实施方案中，该方法还包括将磷酸盐矿石与硫酸合并以形成磷酸盐反应混合物，使磷酸盐反应混合物在65℃至120℃下保温30分钟至5个小时以形成粗制磷酸，以及过滤粗制磷酸以提供第一含磷酸盐组合物。本文中还公开了一种方法，其中喷嘴包括积垢表面，积垢表面限定其中的孔口，并且该方法包括将第二含磷酸盐组合物从孔口喷射到室中。在一些实施方案中，该室包含液氨。本文中还公开了一种方法，其包括将第二含磷酸盐组合物设置在磷酸生产设备的蒸发器中，蒸发器包括流体容纳部，流体容纳部包括闪蒸室、热交换器、流出管和流入管中的一个或更多个，其中流体容纳部包括积垢表面；以及加热第二含磷酸盐组合物，其中在积垢表面上积聚第二垢。本文中公开了一种阻垢组合物，其包含多氨基多醚亚甲基四膦酸盐，丙烯酸与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的共聚物，以及选自以下的另外组分：(i)聚(甲基丙烯酸)，(ii)丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、(N-叔丁基)丙烯酰胺和衣康酸的四元共聚物，(iii)丙烯酸与羟基聚乙氧基烯丙基醚的共聚物，以及(iv)以上(i)、(ii)和(iii)的任意组合。本文中还公开了一种水性阻垢组合物，其包含阻垢组合物并且还包含水。本文中还公开了一种蒸发器组合件，其包括蒸发器和本文中所述的任意第二含磷酸盐组合物，蒸发器包括热交换器、流出管和流入管中的一个或更多个以及闪蒸室，其中热交换器、流出管和流入管中的一个或更多个以及闪蒸室彼此流体连通并且一起限定包括积垢表面的循环路线，其中第二含磷酸盐组合物设置在循环路线中并且与积垢表面接触。在一些实施方案中，第二垢附着于积垢表面，第二垢包含硫酸钙。在一些实施方案中，第二垢包含磷酸氢铝钾。在一些实施方案中，第二垢大致上不含五氟铝酸镁。附图说明图1示出来自根据实施例1中预试验B的热交换器的经洗涤且干燥的垢的图片。图2示出来自根据实施例2的热交换器的经气干的垢的图片。图3示出来自根据实施例3的热交换器的未经洗涤或干燥的垢的图片。图4示出来自根据实施例3的热交换器的经洗涤且干燥的崩解的垢的图片。具体实施方式定义提供以下定义以确定如何解释本申请中使用的术语，并且特别地确定如何解释权利要求书。定义的组织仅仅是为了方便，并非旨在将任何定义限制于任何特定类别。除非另外定义，否则本文中使用的所有技术术语和科学术语均具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。如发生冲突，以本申请文件(包括定义在内)为准。优选的方法和材料在下文进行描述，但是与本文中所述的那些类似或等效的方法和材料也可用于实施或测试本专利技术。本文中提及的所有出版物、专利申请、专利以及其他参考文献均通过引用整体并入本文。本文中公开的材料、方法和实例仅是举例说明性的，而非旨在进行限制。本文中使用的术语“包含”、“包括”、“具有”、可以/可”、“含有”及其变化形式旨在是开放式的过渡短语、术语或词语，其不排除额外行为或结构的可能性。除非上下文另外明确指出，否则没有数量词修饰的单数形式包括复数形式。本公开内容还考虑了其他实施方案：“包括/包含”本文所给出的实施方案或要素，“由本文所给出的实施方案或要素组成”和“基本上由本文所给出的实施方案或要素组成”，不管是否明确阐述。本文中使用的术语“任选的”或“任选地”是指其后描述的组分、事件或情况可以存在或发生、但未必存在或发生。因此，本说明书公开了并且涵盖其中该事件或情况发生的情形以及其中该事件或情况不发生的情形，或者其中所述组分存在的情形以及其中所述组分不存在的情形。本文中使用的用于描述本公开内容实施方案的修饰例如组合物中成分的量、浓度、体积、温度、时间、产率、流量、压力及类似值以及其范围的术语“约”指可由于以下而发生的数量的变化：例如用于制备化合物、组合物、浓缩物或使用制剂的典型测量和处理工序；这些工序中的无意错误；用于实施方法的起始材料或成分的制备、来源或纯度方面的差异；标准操作机器错误，以及类似考虑因素。术语“约”还涵盖由于具有特定初始浓度或混合物的制剂的老化而不同的量以及由于混合或加工具有特定初始浓度或混合物的制剂而致使不同的量。在由术语“约”修饰的情况下，所附权利要求书包括根据该定义的等同方案。本文中使用的术语“大致上”意指“基本上由...组成”，如美国专利法中对该术语所解释的，并且包括“由...组成”，如美国专利法中对该术语所解释的。例如，“大致上不含”指定化合物或材料的溶液可不含该化合物或材料，或者可存在少量的该化合物或物质，例如通过无意的污染或不完全纯化而存在。“少量”可以是痕量、不可测量的量、不干扰价值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在生产过程中减轻垢的方法，所述方法包括：向第一含磷酸盐组合物添加水性阻垢组合物以形成第二含磷酸盐组合物，所述水性阻垢组合物包含水，多氨基多醚亚甲基四膦酸盐，丙烯酸与2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸的共聚物，以及选自以下的另外组分：(i)聚(甲基丙烯酸)，(ii)丙烯酸、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、(N‑叔丁基)丙烯酰胺和衣康酸的四元共聚物，(iii)丙烯酸与羟基聚乙氧基烯丙基醚的共聚物，以及(iv)其任意组合；以及使积垢表面与所述第二含磷酸盐组合物接触。

【技术特征摘要】
1.一种在生产过程中减轻垢的方法，所述方法包括：向第一含磷酸盐组合物添加水性阻垢组合物以形成第二含磷酸盐组合物，所述水性阻垢组合物包含水，多氨基多醚亚甲基四膦酸盐，丙烯酸与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的共聚物，以及选自以下的另外组分：(i)聚(甲基丙烯酸)，(ii)丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、(N-叔丁基)丙烯酰胺和衣康酸的四元共聚物，(iii)丙烯酸与羟基聚乙氧基烯丙基醚的共聚物，以及(iv)其任意组合；以及使积垢表面与所述第二含磷酸盐组合物接触。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：将磷酸盐矿石和硫酸合并以形成磷酸盐反应混合物；使所述磷酸盐反应混合物在65℃至120℃下保温30分钟至5个小时以形成粗制磷酸；以及过滤所述粗制磷酸以提供所述第一含磷酸盐组合物。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法为连续过程。4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中所述磷酸盐矿石包含磷灰石。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述磷灰石为氟磷灰石、羟磷灰石、氯磷灰石或其任意组合。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第二含磷酸盐组合物包含添加至100万重量份的所述第一含磷酸盐组合物的约5重量份至约300重量份的所述水性阻垢组合物。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述第二含磷酸盐组合物在所述积垢表面上沉积第二垢。8.根据权利要求7所述的方法，其中喷嘴包括所述积垢表面，所述积垢表面限定孔口，并且所述第二垢沉积在所述积垢表面上。9.根据权利要求8所述的方法，还包括从所述孔口将所述第二含磷酸盐组合物喷射到包含液氨的室中。10.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括：将所述第二含磷酸盐组合物设置在包括流体容纳部的蒸发器中，所述流体容纳部包括闪蒸室、热交换器、流出管和流入管中的一个或更多个，其中所述流体容纳部包括所述积垢表面；以及加热所述第二含磷酸盐组合物。11.根据权利要求10所述的方法，还包括向所述流体容纳部施加减压。12.根据权利要求10或权利要求11所述的方法，其中所述第二垢积聚在所述积垢表面上。13.根据权利要求7至12中任一项所述的方法，其中所述第二垢包含磷酸氢铝钾。14.根据权利要求7至13中任一项所述的方法，其中所述第二垢大致上不含五氟铝酸镁。15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑卡尔·巴塔查里亚，亚斯比尔·吉尔，金雨欢，保罗·维亚特尔，
申请(专利权)人：艺康美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US