SE447240B - Sett och komposition for att reducera pannsten i ett vattenbaserat system - Google Patents

Description

15 20 25 447 240 var för sig, är det naturligtvis vanligtvis lämplígare att inför- liva dessa tillsammans i form av en komposition. . Följaktligen åstad- kommes enligt föreliggande uppfinning även en komposition, vilken är lämpad att sättas till vatten för att inhibera pannstensbild- ning och vilken innefattar minst en aminokarboxylatförening med den ovan angivna formeln samt minst en av nämnda vattenlösliga organiska polymerer.

De föredragna kelatföreningar som användes enligt förelig- gande uppfínning inkluderar etylendiamintetraättiksvra (EDTA) och nitrilotriättiksyra (NTA). Med andra ord är i dessa föredragna för- eningar x lika med l.

De enligt föreliggande uppfinning använda polymererna är sam- polymerer av vinyladditionstyp, vilka uppvisar repeterande enheter /CH ïl\ JJ med formeln: och ï2\ 2 J vari Rl representerar väte eller lägre alkyl, dvs. med l till 6 kolatomer, företrädesvis l till 4 kolatomer, eller -CHZCOOH, R2 representerar väte eller lägre alkyl, X representerar -COOH och Z representerar väte eller -COOH eller X och Z tillsammans repre- senterar -CO-O-CO, och Y representerar -SOSH, -CÖHS SOSH (para) eller -CONHQ(R3)(R4) SOSH, där Q representerar -CHz- eller -CH2-CH2- samt R3 och R4 oberoende av varandra representerar väte, fenyl, substituerad fenyl, linjär eller grenad (Cl-C12)-alkyl eller (C3-C12]-cykloalkyl, speciellt metyl. Föredragna sådana Y-radikaler inkluderar -CONH -C(CH3)(R3)-CHZ-SO H, speciellt när R3 representerar metyl, och -CONHCHZSOSH.

Den molära andelen av de båda typerna av repeterande enhet 10 15 20 25 30 35 447 240 3 är vanligtvis från S till 95 till 95 till S, mera speciellt från 25 till 75 till 75 till ZS och speciellt ca SO till S0 eller med sulfonatmonomerenheten i överskott. Polymererna har vanligt- vis en molekylvikt av från 500 till 750 000 och speciellt från l 000 till mindre än 10 000 och i synnerhet från 4 000 till 6 000.

Föredragna sampolymerer för användning enligt föreliggande uppfinning inkluderar en sampolymer av metakrylsyra och 2-akry1- amido-2-metylpropansulfonsyra (AMPS), speciellt i form av natrium- saltet, i synnerhet i ett molförhállande av ca 1:1 och med en mo- lekylvikt av ca S 000, och en sampolymer av styrensulfonsyra och maleinsyra i form av speciellt natriumsaltet, i synnerhet i ett molförhållande av ca 3:1 och med en molekylvikt av ca 4 S00.

De första enheterna i sampolymererna är vanligtvis härledda från _eteniskt omättade syror, såsom maleinsyra (eller -anhydrid), akrylsyra och metakrylsyra. De andra enheterna i sampolymererna är vanligtvis härledda från etenískt omättade monomerer; dessa mo- nomerer kan antingen innehålla sulfonatgruppen eller också kan denna grupp införlivas genom sulfonering av sampolymeren.

De enligt föreliggande uppfinning använda polymererna kan erhållas från monomererna under användning av konventionella po- lymerisationsprocesser. Styrensulfonatpolymererna kan framställas genom sulfonering av en sampolymer av styren och maleinsyraanhyd- rid med en svaveltrioxid - organisk fosforföreníng (se t.ex.

US PS 3 072 618). ' - De kvävehaltiga föreningarna och polymererna användes van- ligtvis i form av alkalimetall-, speciellt natrium- eller kalium-, ammonium- eller lägre aminsalter, även om användningen av de fria syrorna, zink- och andra salter av endera eller båda av dessa inte är utesluten.

Generellt gäller att kväveföreningen och polymeren användes i viktförhållanden (som fri syra) av från 50:l till 1:10, speci- ellt från 30:l till 10:l och i synnerhet ca l6:l.

Doseringen av den kvävehaltiga föreningen och polymeren be- ror i viss mån på arten av det vattenbaserade system som skall behandlas. Speciellt beror doseringen på omfattningen av kalcium- koncentrationen, dvs. hàrdheten, hos vattnet. Generellt kan dock sägas att koncentrationen i nämnda feed är från 0,1 till 1 000 ppm tillsatsmedel och ännu hellre från 0,3 till 100 ppm. En speciellt föredragen koncentration är ca 6 ppm kvävehaltig förening och ca 10 15 20 25 30 35 447 240 0,5 ppm polymer.

Det torde observeras, att andra beståndsdelar som vanligt- vis användes vid kokarvattenbehandling, såsom fosfater, lignin- derivat, tanniner, fosfonater och andra polymerer, också kan an- vändas. Speciellt kan det vara önskvärt att införliva en_akrylat- eller metakrylatpolymer och/eller ett kväve- eller icke-kväveha1- tigt fosfonat. Naturligtvis är det möjligt att använda mera än en av dessa kvävehaltiga föreningar och polymerer, om så önskas.

Kompositionerna enligt föreliggande uppfinning föreligger normalt i form av en vattenbaserad lösning, även om andra former såsom pulver, inte är uteslutna. Typiskt innehåller sådana lös- ningar vanligtvis från S till 60 viktprocent, företrädesvis från 15 till 35 viktprocent, speciellt från 20 till 30 viktprocent, av den kvävehaltiga föreningen och i motsvarande grad från 0,15 till 6 viktprocent polymer.

Följande försöksresultat illustrerar uppfinningen ytter- ligare.

LABORATORIETEST Ett syntetiskt vatten med en hårdhet av 400 ppm kalcium (som CaCO3), 400 ppm M.alkalínitet och ett pH-värde av 9,0 bríngades att cirkulera runt i en glasapparat innehållande en kiseldioxidinklädd elektrisk upphettníngsanordning och en kylkon- densor. På upphettníngsanordningen applicerad effekt och flödet av kylvatten jušterades så att vattentemperaturen blev 65°C. Ef- ter 6 timmar uppmättes den mängd kalciumkarbonatavsättning som hade häftat fast vid upphettningsanordníngen. Försök utfördes i frånvaro av tillsatsmedel (nollprovl samt i jämförelsesyfte i när- varo av enbart polymeren (321 styrensulfonsyra/maleínsyrasampoly- mer, natriumsalt, molekylvikt ca 4 500), kelatbildaren ensam (EDTA) och en blandning av dessa båda. Det procentuella förhind- randet av pannstensavsättníng beräknades sedan ur den på upphett- ningsanordningen avsatta mängden pannsten jämfört med mängden av- satt vid nollprovet, som användes som bas för 0 procent reduktion.

Resultaten visas nedan. 10 15 20 25 30 447 240 S Tillsatsmedel Dosering šeååfigâšfins' Polymer 1,5 ppn 3 Kelatbildare 24,5 ppm 61 Bereàüng A Polymer ) xeiarbimare 3 100 PP” 71 Beredning A: Polymer 1,5 viktprocent Kelatbildare 24,5 viktprocent - som fri syra Vatten 74 viktprocent dvs. viktförhàllandet kelatbíldare till polymer var l6:l.

Genom enkel addition kunde sålunda Beredning A förväntas ge värdet 64 procent vad beträffar pannstensreduktion. Den fak- tiska siffra som erhölls (71%) visar därför att synergistísk effekt erhölls och visar í synnerhet att beredningen är en pann- stensinhíbitor.

Det torde observeras att sub-stökiometriska kvantiteter (med avseende på Ca++) användes. Följaktligen är den erhållna procentuella reduktionen mindre än vad man skulle erhålla i prak- tiken, där i allmänhet åtminstone stökiometriska kvantiteter an- vändes.

FÄLTFORSUK Under ett försök, där Beredning A sattes till en kommersi- ell kokare under användning av ZZ delar av beredningen per ppm av Ca++ i feed-vattnet, uttogs prover av kokar- och feed-vatten, vilka analyserades i vara laboratorier. Av dessa analyser drogs följande slutsatser: (a) Under en försökstid av 6 månader var den genomsnittliga totalhalten av upplöst fast material i kokarvattnet 2 600 ppm, medan den för feed- eller matarvattnet var 92 ppm. Detta ger en genomsnittlig siffra på 28,3 vad beträffar koncentrations- cykler. (b) Under samma tidsperiod var den genomsnittliga kalciumhård- heten för matarvattnet 3,33 ppm. Kalciumhårdhetsnivån i kokaren borde sålunda teoretiskt vara 94 ppm. (c) Vid igångkörningen av detta försök var den genomsnittliga ' nivån vad beträffar kalciumhårdhet i kokarvattnet Zl ppm. 10 447 240 (d) Under de sista två månaderna av försöket var den genom- snittliga kalciumhårdhetsnivân för kokarvattnet 112 ppm.

Om man sålunda antar att den teoretiska kalciumnívån är 100 procent, hade vid ígângkörningen av försöket 22 procent av nämnda kalcium utvunnits i kokarvattnet, och som en sammanfatt- ning av försöket utvanns 119 procent av ifrågavarande kalcium i kokarvattnet.

Det kan antas att pannsten avsattes vid ígángkörningen av försöket, och slutsatsen blir att pannstensínhiberíngen var full- ständig samt att gammal avsättning avlägsnades, dvs. rengöring under drift erhölls.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 447 240 PATENTKRAV

1. Sätt för att reducera pannsten i ett vattenbaserat system genom att i vattnet införliva en polymer med sulfonat- grupper, ett amínokarboxylat med formeln: k ä n n e t e c k n a t av att man tillsätter minst Rmf-(CHZJX-zjz vari X är 1 eller Z, företrädesvis 1, R representerar -(CH2)X-Z eller -CH2CH2N[}(CHZ)x-212, där Z representerar en grupp -COOH, eller ett salt därav, och minst en vattenlöslig sampolymer upp- visande repeterande enheter med formeln: Ti *'12 CH - C Och CH2 - C l | i Z X Y vari R1 representerar väte, lägre alkyl eller -CHZCOOH, R2 repre- senterar väte eller lägre alkyl, X representerar -COOH, och Z representerar väte eller -COOH, eller X och Z tillsammans repre- senterar -CO-O-CO-, och Y representerar -SO3H, -CÖHS SO3H (para) eller -C0NHQ(R3)(R4) SOSH, där Q representerar -CH2- eller -CH2-CH2- och R3 och R4 oberoende av varandra representerar väte, fenyl, substituerad fenyl, linjär eller grenad (C1-C12)-alkyl eller (C3-C12]-cykloalkyl, eller ett salt därav, och med en mo- lekylvíkt understigande 10 000, varvid víktförhållandet amino- karboxylat till polymer är från 50:1 till 1:10.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t amínokarboxylatet är etylendiamintetraättiksyra eller nitrílo- av att triättiksyra.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, av att sampolymeren är en sampolymer av metakrylsyra och 2-akry1- k ä n n e t e c k n a t 447 240 amido-2-metylpropansulfonsyra eller en sampolymer av styren- sulfonsyra och maleinsyra.

4. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n - n e t e c k n a t av att i sampolymeren de repeterande enhe- ter som innehåller sulfonat föreligger i överskott.

5. S. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n - n e t e c k n a t av att viktförhállandet kelatförening till sampolymer är från 30:1 till 10:1.

6. Komposítion för att reducera pannsten i ett vatten- baserat system, k ä n n e t e c k n a d av att den innefat- tar mínst ett aminokarboxylat med formeln: RN t-(cnflx-z] z vari x är 1 eller 2, företrädesvis 1, R representerar -(CH2)X-Z eller -CH2CH2N[f(CH2)X-212, där Z representerar en grupp -COOH, eller ett salt därav, och minst en vattenlöslig sampolymer upp- visande repeterande enheter med formeln: fl *r CH - C Qth CH2 - C l i I :Ä Z X Y _ vari R1 representerar väte, lägre alkyl eller -CHZCOOH, R2 re- presenterar väte eller lägre alkyl, X representerar -COOH, och Z representerar väte eller -COOH, eller X och Z tillsammans representerar -CO-O-CO-, och Y representerar -SO H, -CÖHS SO3H (para) eller -CONHQ(R3)(R4) SOSH, där Q representerar -CH2- eller -CH2-CHz- och R3 och R4 oberoende av varandra represente- rar väte, fenyl, substituerad fenyl, linjär eller grenad (CI-C12)-alkyl eller (C3-C12)-cykloalkyl, eller ett salt därav, och med en molekylvikt understigande 10 000, varvid viktförhàl- landet aminokarboxylat till polymer är från S0:1 till 1:10.

7. Komposition enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att den föreligger i form av en vattenbaserad lösning inne- hållande från 5 till 60 viktprocent av aminokarboxylatet och från 0,15 till 6 viktprocent av sampolymeren.