在脱盐系统中抑制污垢形成和沉积的方法技术方案

本发明专利技术涉及在热脱盐过程和膜脱盐过程中抑制腐蚀以及硫酸钙和碳酸钙结垢的改善的方法。该方法包括在脱盐过程中将含有寡聚膦基琥珀酸的组合物加入到海水或再循环盐水中以生产饮用水和工业用水。该方法还包括将包含单膦基琥珀酸加合物、双膦基琥珀酸加合物和寡聚膦基琥珀酸加合物的组合物加入到脱盐过程中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在脱盐过程中防止污垢形成和沉积的方法。更加具体地 说，本专利技术涉及在脱盐过程中使用包含寡聚膦基琥珀酸的污垢抑制组合物(scale-inhibiting composition )来生产饮用水、工业用水和农业用水的方法。 本专利技术与在热脱盐过程和膜脱盐过程中使用包含膦基琥珀酸寡聚物或寡 聚膦基琥珀酸加合物的组合物以从盐水源生产可饮用水特别相关。背景脱盐(desalting )、脱盐(desalination )或脱盐(desalinization )才旨乂人 水中除去盐的水处理过程。这些水处理过程通常用于从海水或微咸水生产 可饮用水或饮用水。商业上可利用的脱盐过程可分为主要过程和次要过程 两类。主要过程包括温度驱动的(temperature-driven)过程或热过程以及 压力驱动的过程或膜过程。热过程包括多级闪急蒸馏、多效蒸馏和蒸汽压 缩。膜过程包括电渗析和反渗透。次要过程包括冻结、膜蒸馏和太阳能热 ;t曾;显(solar humidification )。污垢形成和沉积是用于脱盐过程的设备的主要问题。当溶解矿物质的 浓度超过其溶解限度并且该矿物质沉淀时，污垢形成。例如，热脱盐过程 的温度、pH、水的组成和停留时间决定可能形成的污垢类型，并因此决定 污垢控制需求。较低温度(例如从约80。C至约85°C)下，通常形成碳酸 4丐(CaC03)污垢。约90。C至约95。C的温度下一般产生Mg(OH)2污垢。通常， 当海水或盐7jc接近约115'C或更高时，硫酸钙(CaS04)是污垢形成的主要促 成因素。CaS04物质形成了覆盖存在的任何管或表面的硬污垢。污垢产生 热和机械问题，并且有时很难除去，特别是对CaS04污垢而言。膜过程通常具有废弃流(reject stream)中的污祐形成问题。防止污垢形成的已知方法包括控制热脱盐过程中的海水浓度水平和 温度。多级闪急蒸馏设备通常在90。C至110。C的温度下运行，并且在较高 温度下运行该过程增加效率，同时伴随污垢形成可能性的增加和金属表面 的加速腐蚀。在热过程和膜过程中，还使用化学污垢抑制剂。商业上可获 得的实例包括来自BWA Water Additives的Belgard⑧和Flocon⑧以及来自 BASF曙The Chemical Company的Sokalan PM10和PM15。反渗透的最终用户经常使用化学预处理，诸如添加聚合污垢抑制剂/ 分散剂以抑制不希望的矿物质结垢。在一些情况下，使用无机抑制剂，诸 如六偏磷酸钠(SHMP)。例如，美国专利第4,563,284号公开了一种通过加 入膦酰基羧酸和含有膦酸盐和聚丙烯酸盐(polyacrylate)的特征的调聚膦 基羧酸来抑制形成污垢的盐的形成和沉积的方法。美国专利第4,762,621 号公开了一种污垢抑制剂，其包含丙烯酸与衣康酸的低级烷基酯的共聚 物。美国专利第4,784,774号公开了一种污垢抑制剂，其包含马来酸的均 聚物或含有3个至5个碳原子的单不饱和的一元羧酸或二羧酸或其盐与膦 酰基链烷羧酸的共聚物。因此，在海水蒸馏设备和反渗透系统中的主要操作问题是矿物质污垢 的形成，其减少传热，堵塞了管路，并最终降低设备的额定容量和增加成 本。由于工业认识到对新的污垢抑制剂的需求，因此存在着对开发4吏用污 垢抑制剂的改善方法的需求。概述因此，公开了一种在脱盐系统中抑制污垢形成的方法。该方法包括通 过将有效量的含有寡聚膦基琥珀酸的污垢抑制组合物加入到盐水源来抑 制脱盐过程中污垢的形成和沉积。在一个实施方案中，该方法包括通过加 入有效量的所述组合物以在脱盐过程中抑制腐蚀。在一个实施方案中，该 污垢抑制组合物包括具有式的膦基琥珀酸寡聚物。R和 Rl独立地是H、 或。 X和Y是0。 M每次出现时，独立地选自由以下组成 的组H、 Na、 K、 NH4、类似物、或其组合。在另一个实施方案中，污垢抑制组合物包括单膦基琥珀酸加合物、双 膦基琥珀酸加合物和寡聚膦基琥珀酸加合物。优选地，该组合物包括约20 摩尔百分比至约85摩尔百分比的双膦基琥珀酸加合物。最优选地，该组 合物包括约36摩尔百分比至约49摩尔百分比的双膦基琥珀酸加合物和约 26摩尔百分比至约35摩尔百分比的寡聚膦基琥珀酸加合物。在一个进一步的实施方案中，该污垢抑制组合物包括小于约22摩尔 百分比的石粦酸亚基双號J白酸——#1 ( monosodium phosphinicobis-succinic acid);小于约26摩尔百分比的磷酸亚基琥珀酸一钠；小于约12摩尔百分 比的石痒酸琥珀酸钠(sodiumphosphosuccinic acid);小于约5摩尔百分比的 磷酸钠；小于约6摩尔百分比的磷酸钠；小于约6摩尔百分比的次磷酸钠； 和大于约32摩尔百分比的膦基琥珀酸寡聚物。在另一个实施方案中，该 污垢抑制组合物包括约40重量百分比的马来酸酐反应产物(包括膦基琥 珀酸寡聚物)。本专利技术的一个优点是提供了 一种在诸如热脱盐过程和膜脱盐过程的 商业脱盐过程中抑制污垢形成和沉积的方法。本专利技术的另 一 个优点是提供了一种在商业脱盐过程中使用寡聚膦基 琥珀酸组合物抑制污垢形成和沉积的方法。本专利技术的一个额外优点是提供了一种抑制诸如硫酸钙、碳酸钙、氢氧 化镁、碳酸镁和其他污垢的污垢的形成和沉积的方法。本专利技术的一个进一步的优点是提供了一种允许热脱盐过程在较高温 度运行以增加回收率并降{氏成本的污垢抑制剂。本专利技术的一个额外优点是提供了一种在商业脱盐过程中使用寡聚膦 基琥珀酸组合物抑制腐蚀的方法。额外的特征和优点在本文中描述，并且通过以下的详迷和实施例将是 明显的。详述存在许多不同类型的商业脱盐(desalination)或脱盐(desalting )过程 或操作。本公开内容用于收集(capture)所有类型的这些才喿作。本文描述 的方法可用于任何合适的脱盐过程。代表性的商业脱盐过程包括热过程和 膜过程，所述热过程诸如多级闪急蒸馏、多效蒸馏和蒸汽压缩，所述膜过 程诸如电渗析和反渗透。还使用诸如冻结、膜蒸馏和太阳能热增湿的过程。污垢抑制组合物本专利技术的基于膦基琥珀酸寡聚物("PSO")的污垢抑制剂可单独使用， 或与用于商业脱盐过程的腐蚀抑制剂、其他的污垢抑制剂、抗微生物剂、 分散剂和任何其他的添加剂或助剂组合使用(更加详细地描述于下文)。 在一些实施方案中，这些组合物在腐蚀抑制、污垢抑制、分散性和/或微生 物生长方面，发挥了协同效应。所述组合物在任何pH下是有效的。然而在脱盐系统中，pH通常是从 约6.5至约9.5，并且可能低到约5至约6。在一个实施方案中，所述组合 物包括pH控制化学品。即，该组合物包括能够调节pH、控制pH和/或维 持pH的任何合适的化学品或化合物。代表性的pH控制化学品包括"畴酸三 钠、偏硼酸钠、碳酸铵、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化四曱铵、 氢氧化铵、氢氧化镁、碳酸镁、硅酸钠、碳酸钠、类似的化学品、及其组 合。在一个实施方案中，本专利技术的污垢抑制组合物包括高的膦基琥珀酸寡 聚物含量，如美国专利第5,023,000号中所述。在此实施方案中，污垢抑 制组合物包括小于约22摩尔百分比的磷酸亚基双琥珀酸一钠；小于约26 摩尔百分比的磷酸亚基琥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在脱盐过程中抑制污垢形成和沉积的方法，所述方法包括将有效量的包含寡聚膦基琥珀酸的污垢抑制组合物加入到盐水源中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴斯卡B戴夫，纳拉辛哈M拉奥，杨树农，大卫A格雷坦，彼得布罗克，
申请(专利权)人：纳尔科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]