Способ растворения и/или ингибирования отложения накипи на поверхности системы - RU2604366C2

Описание

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной патентной заявке США, серийный №61/475531, поданной 14 апреля 2011 года, и предварительной патентной заявке США, серийный №61/494132, поданной 7 июня 2011 года, обе из которых включены в данное описание во всей своей полноте.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение в основном относится к способу растворения и/или ингибирования отложения накипи на поверхности системы посредством нанесения на поверхность системы композиции, причем композиция содержит хелатообразующий компонент, кислотный компонент и воду и необязательно компонент поверхностно-активного вещества и/или ингибитор коррозии.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В ходе многих промышленных процессов, таких как процессы, использующие теплообменники, часто накапливается накипь. Нарастающее накапливание накипи препятствует теплообмену, потоку воды и т.д. в процессе и требует дорогостоящих трудоемких и затратных по времени способов удаления. Подобные способы могут привести к увеличенным проблемам здравоохранения и техники безопасности. Кроме того, подобные способы приводят к значительному времени простоя, требуемому для успешного удаления накипи, что приводит к потерям в производительности и выгоде.

Некоторые способы удаления накипи включают чистящие способы на месте, такие как основанные на колебаниях/преобразованиях pH, обеспечиваемые использованием кислотных растворов с последующим использованием основных растворов. Однако подобные растворы являются сильно щелочными, так как они включают большие количества кислот и оснований для разрушения и удаления накипи. Кроме того, некоторые способы также используют компоненты, которые являются вредными для окружающей среды.

По существу, остается возможность для предоставления улучшенных способов для удаления накипи из систем. Также остается возможность для предоставления улучшенных композиций для удаления накипи из систем.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ПРЕИМУЩЕСТВА

Рассматриваемое изобретение предоставляет способ растворения и/или ингибирования отложения на поверхности системы. Способ включает в себя стадию приведения поверхности системы в контакт с композицией. В определенных вариантах выполнения композиция содержит от около 3 до около 15 массовых частей хелатообразующего компонента. Хелатообразующий компонент выбирают из группы, состоящей из метилглицин-N-N-диуксусной кислоты (MGDA) и/или ее щелочной соли, нитрилотриуксусной кислоты (NTA) и/или ее щелочной соли, гидроксиэтилэтилендиаминтриуксусной кислоты (HEDTA) и/или ее щелочной соли, N,N-бис(карбоксиметил)-L-глютамата (GLDA) и/или его щелочной соли, этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA) и/или ее щелочной соли, диэтилентриаминпентауксусной кислоты (DTPA) и/или ее щелочной соли, и их смесей. Композиция дополнительно содержит от около 3 до около 15 массовых частей кислотного компонента, который отличается от хелатообразующего компонента. Композиция дополнительно содержит по меньшей мере около 60 массовых частей воды. Композиция может дополнительно содержать компонент поверхностно-активного вещества. Композиция может дополнительно содержать ингибитор коррозии. Каждый из интервалов массовых частей, представленных выше, основаны на 100 массовых частях композиции. Также предоставляются другие варианты выполнения композиции.

Настоящее изобретение в основном предоставляет превосходный способ удаления накипи из системы. Композиция обладает превосходными свойствами удаления накипи и является экологически благоприятной. Также с композицией легче обращаться и применять относительно других традиционных композиций.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предоставляет способ растворения и/или ингибирования отложения накипи на поверхности системы. В основном способ является по меньшей мере пригодным для растворения накипи на поверхности системы и также может быть пригодным для ингибирования повторного отложения накипи на поверхности системы, если такая проблема возникает. Также накипь можно отнести в технике к загрязнению/засорению.

Поверхность системы в основном образуется металлом или сплавом, таким как железо, сталь, алюминий, хром, медь или их комбинацией. Конкретным примером поверхности является такая, которая образована из оцинкованного металла, такого как оцинкованный металл, такой как оцинкованная сталь. Настоящее изобретение особенно пригодно для применения с подобными поверхностями. Следует оценить, что равным образом поверхность может быть образована из других материалов, таких как композиционный материал, резина, пластмасса, керамика и т.д. Поверхность может быть внутренней или внешней поверхностью системы. Примеры внутренних поверхностей включают такие, которые можно обнаружить в трубопроводах, бойлерах, на химических заводах и пр. Конкретные примеры внутренних поверхностей включают футерованные резиной конверторы, например футерованные резиной складские резервуары. Примеры внешних поверхностей включают такие, которые можно обнаружить на выпарных аппаратах, конвейерах, на промышленных заводах, в домашнем хозяйстве и пр.

В основном система представляет собой систему, в которой накапливание накипи является проблематичным. Как таковая, система может быть различных типов, таких как система теплопередачи, фильтрационная система, система вентиляции и т.д. Дополнительные примеры поверхностей/систем включают, но не ограничиваются ими, турбины, корпусы судов, панели солнечных батарей, обратноосмотические мембраны, нагревательные элементы, реакторы, нефтяные резервуары, водные скважины, геотермальные скважины, газовые скважины и нефтяные скважины. Система может быть промышленной, коммерческой или установкой для населения.

Накипь может состоять из различных компонентов в зависимости от типа системы. Например, система теплопередачи может включать накипь, в основном встречающуюся в случае применения жесткой воды, в то время как система вентиляции может включать накипь, возникающую при высушивании продукта, например, удобрений. Примеры накипи включают кристаллы твердых солей, оксиды и гидроксиды из водных растворов (например, карбонат кальция и сульфат кальция), коррозию/ржавчину, глинистый и кремнистый известняк, молочный камень, растительный камень, фосфаты, известь, силикаты и т.д. Конкретным примером накипи является оксалат кальция, который можно встретить в различных случаях, таких как на бумажных фабриках или связанных с производством пива. Другие типы накипи могут представлять собой такие, которые встречаются в ходе горных работ, такие как накипь, которая может появиться во время добычи фосфатов.

В одном варианте выполнения накипь включает комбинацию компонентов, включая фосфат железа, фторсиликат калия, фтористый калий и гексафторсиликат калия. Элементы в накипи могут включать C, O, P, Si, S, K и Fe. Накипь может включать меньшие количества F, Mg, Al, Na, Ca и Ti. Следует оценить, как описано выше, что накипь может состоять из различных компонентов. Кроме того, даже хотя система может быть одинаковой день ото дня, накипь на поверхности системы может меняться со временем. Например, отклонения в материалах, применяемых в системе, могут влиять на количество и распределение компонентов, которые образуют накипь.

Способ настоящего изобретения включает в себя стадию приведения поверхности системы в контакт с композицией. Композицию можно привести в контакт с поверхностью различными способами, такими как нанесением композиции на поверхность, например, посредством погружения поверхности в композицию, распылением композиции на поверхность, раскатыванием композиции по поверхности и т.д. Можно применять различные инструменты для нанесения, известные в технике, такие как разбрызгиватели, баки для обработки погружением и т.д. Целесообразно наносить композицию на поверхность так, чтобы направлять первоначально по направлению к накипи, а не к поверхности, на которой отсутствует накипь. Композицию можно также залить на поверхность и/или намазать на поверхность, такую как трубопровод.

В основном нет необходимости предварительно обрабатывать поверхность таким образом, чтобы механически очищать посредством удаления излишков материала, очистки скребком и т.д. до приведения композиции в контакт с поверхностью. Однако подобные стадии предварительной обработки можно использовать для ускорения удаления накипи с поверхности системы. Если поверхностью является внутренняя поверхность, такая как поверхности, обнаруживаемые в трубопроводах, накипь можно удалить посредством заполнения системы композицией и необязательно циркуляции композиции в системе, например, нагнетанием насосом. Также поверхность можно предварительно промыть, например, водой для удаления других остатков до приведения композиции в контакт с накипью/поверхностью.

Способ может дополнительно включать в себя стадию применения нагревания композиции и/или системы. Стадия пригодна для ускорения растворения накипи с поверхности системы. Однако следует оценить, что композицию также можно приводить в контакт с накипью при комнатной температуре. Как правило, увеличение температуры композиции или прямое, или не прямое, будет увеличивать скорость, с которой накипь растворяется композицией после однократного контакта. Нагревание может выполняться различными способами, известными в технике. Например, композицию можно нагреть в системе посредством нагревания приспособлений, уже присутствующих в системе. Необязательно для нагревания композиции можно применять отдельный теплообменник.

Как правило, по меньшей мере часть, если не вся накипь удаляется с поверхности системы. В основном чем дольше композиция находится в контакте с композицией, тем большее количество накипи удаляется с поверхности. Удаление можно увеличить посредством перемешивания композиции, когда она находится в контакте с поверхностью так, чтобы композиция также физически удаляла накипь (например, посредством сдвига), кроме химического удаления накипи. Перемешивание может выполняться посредством циркуляции, как описано выше или посредством других средств, известных в технике.

Композиция настоящего изобретения содержит хелатообразующий компонент. Хелатообразующий компонент может содержать один или более хелатообразующих компонентов, известных в технике. Хелатообразующий компонент может также упоминаться в технике как комплексообразователь. В определенных вариантах выполнения хелатообразующий компонент содержит метилглицин-N-N-диуксусную кислоту (MGDA) и/или ее щелочную соль, более типично ее щелочную соль, например соль метилглициндиацетат тринатрия (Na₃·MGDA). MGDA также обычно упоминается в технике как метилглициндиацетат. Следует оценить, что, как описано в данном документе, щелочная соль может включать любой щелочной или щелочноземельный метал и это особенно не ограничено.

В других вариантах выполнения хелатообразующий компонент содержит по меньшей мере одну кислоту из нитрилотриуксусной кислоты (NTA), гидроксиэтилэтилендиаминтриуксусной кислоты (HEDTA), N,N-бис(карбоксиметил)-L-глутамат (GLDA), этилендиаминтетрауксусную кислоту (EDTA), диэтилентриаминпентауксусную кислоту (DTPA) и/или их щелочные соли любого из действующих хелатообразующих агентов. Следует оценить, что хелатообразующий компонент может содержать комбинацию или смесь двух или более хелатообразующих агентов, описанных в данном документе, например, MGDA и GLDA. Также следует оценить, что сокращения, применяемые в данном документе, например MGDA, можно отнести или к кислоте или к соли хелатообразующего агента, например Na₃·MGDA.

В основном хелатообразующий компонент является водным, таким чтобы, кроме хелатообразующего агента, хелатообразующий компонент также включал воду. В различных вариантах выполнения хелатообразующий компонент является водным и так, чтобы хелатообразующий агент, например MGDA, присутствовал в хелатообразующем компоненте в количествах от около 35 до около 95, от около 35 до около 85, или от около 35 до около 45, или около 40 массовых частей, каждая из которых на основе 100 массовых частей хелатообразующего компонента. Следует оценить, что хелатообразующий компонент также может находиться в форме порошка или геля так, чтобы хелатообразующий агент являлся хелатообразующим компонентом.

Неограниченные примеры подходящих хелатообразующих компонентов коммерчески доступны от BASF Corporation of Florham Park, NJ, под торговым наименованием TRILON^®, такие как TRILON^® M, TRILON^® A, TRILON^® B, TRILON^® С и TRILON^® D. Дополнительные неограниченные примеры подходящих хелатообразующих компонентов коммерчески доступны от AkzoNobel of Chicago, IL, под торговым наименованием DISSOLVINE^® GL, такие как DISSOLVINE^® GL 47 S. Другие неограниченные примеры подходящих хелатообразующих компонентов описаны в патенте США №5786313, принадлежащем Schneider и др., и в публикации патентной заявки США №2009/0105114, принадлежащей Stolte и др., раскрытия которых включены в данное описание в виде ссылки во всей своей полноте до степени, что раскрытия не противоречат основному объему настоящего изобретения, описанному в данном документе.

Хелатообразующий компонент присутствует в композиции в количестве от около 0,001 до около 15 массовых частей, от около 0,01 до около 15, от около 0,1 до около 15, от около 1 до около 15, от около 3 до около 15, от около 5 до около 12,5, от около 7,5 до около 12,5, от около 8,7 до около 14.5, около 5 или около 10 массовых частей, каждая из которых на основе 100 массовых частей композиции. В основном количества, описанные в данном документе, основаны на предположении, что хелатообразующий компонент включает 100% активных компонентов, т.е. 100% хелатообразующего агента. Как таковой, если хелатообразующий компонент является водным, количества, приведенные выше, можно регулировать соответственным образом для компенсации % раствора активных компонентов.

Хелатообразующий компонент пригоден для инактивации твердости минералов и/или ионов металлов, возникающих из накипи. В основном хелатообразующий агент будет соединяться с твердыми минералами и удерживать их в растворе так, чтобы твердые минералы повторно не осаждались.

Композиция дополнительно содержит кислотный компонент. В основном кислотный компонент выбирают из группы, состоящей из органической кислоты, неорганической кислоты и их комбинации. Примеры подходящих органических кислот включают карбоновые кислоты с прямой или разветвленной цепью, включающие, но не ограниченные ими, молочную кислоту, уксусную кислоту, муравьиную кислоту, аскорбиновую кислоту, оксалиновую кислоту, гидроксималеиновую кислоту, метансульфоновую кислоту, миндальную кислоту, гликолевую кислоту, салициловую кислоту, пиранозидиловую кислоту, такую как глюкуроновая кислота или галактуроновая кислота, лимонную кислоту, винную кислоту, памоевую кислоту, альгиновую кислоту, гентизиновую кислоту, лактобионовую кислоту, янтарную кислоту, полимеры малеиновой кислоты и акриловой кислоты и их сополимеры. Примеры подходящих неорганических кислот включают соляную кислоту, хлорноватистую и хлористую кислоту, серную кислоту, сернистую кислоту, азотную кислоту, фосфорную кислоту, амидосульфоновую/сульфамидную кислоту и фосфористую кислоту.

В определенных вариантах выполнения кислотный компонент содержит органическую сульфоновую кислоту, такую как алкилсульфоновая кислота, например метансульфоновая кислота (MSA). Метансульфоновая кислота является сильной органической кислотой, которая является полностью не окисленной и термически стабильной, которая образует сильно растворимые соли. В других вариантах выполнения кислотный компонент содержит лимонную кислоту. В других вариантах выполнения кислотный компонент содержит фосфорную кислоту. Следует оценить, что кислотный компонент может включать две или более различные кислоты, такие как метансульфоновая кислота и фосфорная кислота. Если включены две или более кислоты, они могут быть в различных соотношениях по отношению друг другу.

Неограниченные примеры подходящих кислотных компонентов коммерчески доступны от BASF Corporation, под торговым наименованием LUTROPUR^®, такой как LUTROPUR^® MSA. В определенных вариантах выполнения MSA является таким, который образуется посредством процесса окисления на воздухе, а не процесса окисления хлором. Как таковой, MSA обладает меньшим содержанием металлов, таким как менее 1 мг/кг, и немного хлорсоединений или не имеет хлорсоединений, которые, как правило, являются коррозийными. Другие неограниченные примеры подходящих кислотных компонентов описаны в патенте США №6531629, принадлежащем Eiermann и др., и в публикации патентной заявки США №2008/0161591, принадлежащей Richards, раскрытия которых включены в данное описание в виде ссылки во всей своей полноте до степени, что раскрытия не противоречат основному объему настоящего изобретения, описанного в данном документе.

В различных вариантах выполнения кислотный компонент является водным и таким, что кислота, например MSA, присутствует в кислотном компоненте в количествах от около 35 до около 95, от около 50 до около 85, или от около 65 до около 85, или около 70 массовых частей, каждое из которых по отношению к 100 массовым частям кислотного компонента.

Кислотный компонент присутствует в композиции в количестве от около 0,01 до около 15, от около 0,1 до около 15, от около 1 до около 15, от около 3 до около 15, от около 5 до около 12,5, от около 7,5 до около 12,5, от около 8,7 до около 14,5, около 5 или около 10 массовых частей, каждая из которых по отношению к 100 массовым частям композиции. В основном количества, описанные в данном документе, основаны на предположении, что кислотный компонент включает 100% активных компонентов, например 100% кислоты. Как таковой, если кислотный компонент является водным, количества, приведенные выше, можно регулировать соответствующим образом для компенсации % раствора активных компонентов.

В частном варианте выполнения хелатообразующий компонент содержит MGDA и кислотный компонент содержит MSA. Не желая связи или ограничения любой частной теорией, полагают, что между MGDA и MSA существует синергия. Конкретно, было обнаружено, что комбинация MGDA (например, Na₃·MGDA) и MSA удивительным образом улучшает растворение накипи, чем только один любой компонент. Полагают, что это уникальное свойство является результатом способности MSA растворять нерастворимые комплексы металлов, выделяя ионы металлов, где они поглощаются MGDA, образуя растворимые соли. MGDA имеет большее сродство с растворимыми ионами металлов, чем MSA, освобождая таким образом MSA для растворения дополнительных нерастворимых комплексов металлов до тех пор, пока обе молекулы не станут насыщенными.

В определенных вариантах выполнения кислотный компонент ("A") и хелатообразующий компонент ("C") используются в композиции в молярном отношении (C:A) от около 6:1 до около 1:6, от около 5:1 до около 1:5, от около 4:1 до около 1:4, от около 3:1 до около 1:3, от около 2:1 до около 1:2, от около 6:1 до около 1:1, от около 5:1 до около 1:1, от около 4:1 до около 1:1, от около 3:1 до около 1:1, от около 2:1 до около 1:1 или около 1:1.

Как правило, молярное соотношение будет зависеть от количества реакционно-способных групп на хелатообразующем компоненте. Например, MGDA имеет три карбоксильные группы, которые могут взаимодействовать с кислотным компонентом (в то время как GLDA имеет четыре). Как таковые, одна, две или все три эти группы могут взаимодействовать с кислотным компонентом, например MSA. MSA также протонирует аминную группу MGDA, и полагают, что эта аминная группа является предпочтительной по сравнению с карбоксильными группами, т.е. она является предпочтительно протонированной раньше любой из карбоксильных групп. Избыток любого компонента будет, как правило, только передавать непрореагировавшее количество этого компонента в чистящей системе, такое как свободный MSA. Подобный избыток можно применять для изменения pH композиции и/или наделения композиции дополнительными свойствами. Полагают, что в определенных вариантах выполнения использование молярного избытка кислотного компонента может вызвать нежелательное осаждение хелатообразующего компонента (в полностью нейтральной форме, например, могут образоваться кристаллы и оседать со временем). Как таковое, молярное соотношение этих двух компонентов можно регулировать для вычисления возможной степени взаимодействия между ними.

Композиция дополнительно содержит воду. Вода может быть различных типов. В определенных вариантах выполнения вода является деминерализованной. Вода присутствует в композиции в различных количествах в зависимости от варианта выполнения. Воду можно добавлять к композиции как отдельный компонент. Однако следует оценить, что некоторое количество воды можно также передать одним из других компонентов, таким как хелатообразующий компонент и/или кислотный компонент, когда он является водным.

В основном вода присутствует в композиции в количестве, равном по меньшей мере около 60, по меньшей мере около 65, по меньшей мере около 70, по меньшей мере около 75, по меньшей мере около 80, по меньшей мере около 85, по меньшей мере около 90 или по меньшей мере около 95 массовых частей, каждая из которых на основе 100 массовых частей композиции. В определенных вариантах выполнения вода присутствует в оставшемся количестве массовых частей композиции, включая хелатообразующий компонент, кислотный компонент и необязательно компоненты поверхностно-активных веществ и/или ингибитор коррозии. В дополнительных вариантах выполнения композиции по существу не содержат или совсем не содержат другие традиционные компоненты, такие как противопенные добавки. Композиции настоящего изобретения, как правило, обладают превосходными свойствами растворения и/или ингибирования, не требуя дополнительных компонентов.

Необязательно композиция может дополнительно содержать компонент поверхностно-активного вещества. Полагают, что в определенных вариантах выполнения включение компонента поверхностно-активного вещества является полезным для растворения определенных типов накипи, таких как ржавчина. В случае использования компонент поверхностно-активного вещества выбирают из группы, состоящей из неионных поверхностно-активных веществ, анионных поверхностно-активных веществ и ионных поверхностно-активных веществ. Следует оценить, что можно также применять другие типы поверхностно-активных веществ. Примеры подходящих поверхностно-активных веществ для целей настоящего изобретения описаны в патенте США 2007/0034606, принадлежащем Dietsche и др., раскрытие которого включено в данное описание в виде ссылки во всей своей полноте до степени, когда оно не противоречит основному объему настоящего изобретения.

В определенных вариантах выполнения, использующих компонент поверхностно-активного вещества, компонент поверхностно-активного вещества содержит неионное поверхностно-активное вещество. Неограниченные примеры подходящих компонентов поверхностно-активных веществ коммерчески доступны от BASF Corporation, под торговым наименованием LUTENSOL^®, такие как LUTENSOL^® XP 80, LUTENSOL^® TO 8, LUTENSOL^® GD 70; под торговым наименованием TETRONIC^®, такие как TETRONIC^® 304; под торговым наименованием PLURAFAC^®, такие как PLURAFAC^® LF 711; а также под торговым наименованием LUTENSIT^®, такие как LUTENSIT^® AS 2230. Следует оценить, что компонент поверхностно-активного вещества может включать комбинацию двух или более различных поверхностно-активных веществ, например неионное и ионное поверхностно-активное вещество.

В случае использования компонент поверхностно-активного вещества присутствует в композиции в количестве от около 0,01 до около 15, от около 0,1 до около 15, от около 1 до около 15 массовых частей, от около 3 до около 15, от около 5 до около 12,5, от около 7,5 до около 12,5, от около 8,7 до около 14,5, около 5 массовых частей или около 10 массовых частей, каждая из которых на основе 100 массовых частей композиции. В основном количества, описанные в данном документе, основаны на предположении, что компонент поверхностно-активного вещества включает 100% активных компонентов, т.е. 100% поверхностно-активного вещества. Как таковой, в случае водного компонента поверхностно-активного вещества приведенные выше количества можно соответствующим образом регулировать для уравнивания % раствора активных компонентов.

Необязательно композиция может дополнительно содержать ингибитор коррозии. Полагают, что в определенных вариантах выполнения включение ингибитора коррозии является полезным для предотвращения повторного отложения определенных типов накипи, таких как ржавчина. Можно применять различные типы ингибиторов коррозии. В определенных вариантах выполнения ингибитор коррозии представляет собой алкоксилат пропаргилового спирта.

Неограниченные примеры подходящих ингибиторов коррозии коммерчески доступны от BASF Corporation, под торговым наименованием KORANTIN^®, такие как KORANTIN^® РР и KORANTIN^® РМ. Следует оценить, что композиция может включать комбинацию двух или более различных ингибиторов коррозии.

В случае использования ингибитор коррозии присутствует в композиции в количестве от около 0,01 до около 5, от около 0,1 до около 5, от около 0,5 до около 1,5 или около 1 массовых частей, каждая из которых на основе 100 массовых частей композиции. В основном количества, описанные в данном документе, основаны на предположении, что ингибитор коррозии включает 100% активных компонентов, т.е. 100% ингибитор. Как таковой, если ингибитор коррозии является водным, количества, приведенные выше, можно регулировать соответствующим образом для уравнивания % раствора активных компонентов.

Композиция в основном обладает pH от около 0 до около 9, от около 3 до около 9, от около 5 до около 7 или около 6. pH композиции определяется типом и количеством компонентов, используемых для образования композиции. Для стабилизации pH можно также применять различные буферные системы, например, фосфатный буфер или цитратный буфер.

Несколько конкретных вариантов выполнения настоящего изобретения изложены ниже, причем массовые части в основном основаны на предположении 100 активных компонентов для каждого из компонентов и с каждым из компонентов, как иллюстрировано и описано выше:

1) около 3 частей MGDA, около 3 частей MSA, остальное вода;

2) около 3 частей MGDA, около 3 частей лимонной кислоты, остальное вода;

3) около 8,7 частей MGDA, около 3 частей MSA, остальное вода;

4) около 8,7 частей MGDA, около 5 частей MSA, остальное вода;

5) около 8,7 частей MGDA, около 3 частей лимонной кислоты, остальное вода;

6) около 8,7 частей MGDA, около 5 частей лимонной кислоты, остальное вода;

7) около 3 частей MGDA, около 8,7 частей MSA, остальное вода;

8) около 5 частей MGDA, около 8,7 частей MSA, остальное вода;

9) около 5 частей MGDA, около 5 частей MSA, остальное вода, необязательно с около 5 частями поверхностно-активного вещества и/или необязательно с около 0,5 частями ингибитора коррозии;

10) около 10 частей MGDA, около 10 частей MSA, остальное вода, необязательно с около 10 частями поверхностно-активного вещества и/или с около 1 частью ингибитора коррозии;

11) около 10 частей MGDA, около 10 частей смеси MSA и фосфорной кислоты, около 10 частей поверхностно-активного вещества, около 1 часть ингибитора коррозии, остальное вода;

12) от около 0,1 до около 5 ммолей MGDA, от около 100 до около 200 ммолей MSA, остальное вода; и

13) от около 0,1 до около 5 ммолей MGDA, от около 100 до около 2000 ммолей MSA, остальное вода.

В конкретных вариантах выполнения, приведенных выше, полагают, что от 9) вплоть до 11) являются особенно полезными для растворения коррозии/ржавчины. Полагают, что от 1) вплоть до 8) являются особенно полезными для растворения накипи, встречающейся в системах для выпаривания удобрений. В дополнительных вариантах выполнения 11), смесь MSA и фосфорной кислоты может варьироваться так, чтобы присутствовало большее количество MSA относительно фосфорной кислоты, так, чтобы присутствовали приблизительно равные части каждого или так, чтобы присутствовало меньшее количество MSA относительно фосфорной кислоты. В определенных применениях использование MSA может быть предпочтительнее использования фосфорной кислоты, так как определенные поверхности могут обесцветиться или тускнеть с применением фосфорной кислоты. В основном использование ингибитора коррозии является полезным для обеспечения при желании более чистой и яркой лицевой поверхности. Полагают, что 12) особенно полезно для растворения и/или ингибирования накипи на основе карбонатов, таких как карбонат кальция. Следует оценить, что настоящее изобретение не ограничивается конкретными вариантами выполнения, перечисленными выше.

Следующие примеры, иллюстрирующие способ и композиции настоящего изобретения, предназначены для иллюстрации, а не ограничения изобретения.

ПРИМЕРЫ

Композиции получают и тестируют в трех экземплярах. Композиции получают смешением компонентов композиции в пробирке. Образец накипи взвешивают для определения первоначальной массы. Накипь является представителем накипи, встречающейся во время накопления и производства удобрений, и, как правило, содержит карбонат кальция (CaCO₃), и может также включать вдобавок один или более дополнительных соединений. Образцы накипи были относительно равного размера и формы для каждого теста. Затем образец помещают в пробирку таким образом, чтобы накипь была в контакте с композицией. Затем пробирку нагревают в печи в течение четырех часов при температуре, равной 80°C. Затем образец удаляют, промывают водой, высушивают при 90°C и повторно взвешивают для определения конечной массы. Разница в массе указывает на количество растворенной накипи. В таблицах, представленных ниже, иллюстрируются различные композиции. Все количества основаны на массовых частях в граммах до тех пор, пока иначе не указывается. Символ "-" означает, что данные не тестировали или они не доступны.

Хелатообразующий 1 представляет собой MGDA, коммерчески доступный от BASF Corporation.

Кислотный 1 представляет собой MSA, коммерчески доступный от BASF Corporation.

Количества, представленные выше и в Таблицах 2 вплоть до 5 ниже, основаны на активных массовых процентах компонентов, как таковых, количество воды включает воду, добавленную к композиции, а также воду, переданную другими компонентами композиции. Например, Хелатообразующий 1 включает около 40 процентов активных компонентов (MGDA) и 60 процентов воды. Как таковая, часть воды, показанная выше, вносится Хелатообразующим 1. Кислотный 1 включает 70 процентов активных компонентов (MSA) и 30 процентов воды.

Как показано выше в Таблице 1, комбинация MGDA и MSA удаляет намного больше накипи, чем любой компонент в одиночку.

Осуществляли дополнительное тестирование других кислотных компонентов. Результаты проиллюстрированы ниже. Как проиллюстрировано ниже, другие кислоты также проявляют синергизм с MGDA.

Кислотный 2 представляет собой H₂SO₄.

Кислотный 3 представляет собой HCl.

Кислотный 4 представляет собой лимонную кислоту.

Осуществляли дополнительное тестирование MSA и MGDA. Количество MGDA увеличивали от 8,7 до 14,5 для изменения pH композиции. Говоря другими словами, выбирали pH и MGDA добавляли, пока не будет достигнут pH. Вода составляла остаток каждой из композиций. Как иллюстрируется ниже, удаление накипи достигает максимума при pH, равном 6.

Осуществляли дополнительное тестирование хелатообразующих компонентов. Результаты иллюстрируются ниже. Как иллюстрируется ниже, другие хелатообразующие агенты также проявляют синергизм с MSA. Хелатообразующие агенты, представленные ниже в Таблице 4, сравнивали на эквивалентной молярной основе. pH регулировали с помощью NaOH (водный раствор).

Хелатообразующий 2 представляет собой EDTA, коммерчески доступный от BASF Corporation.

Хелатообразующий 3 представляет собой DTPA, коммерчески доступный от BASF Corporation.

Хелатообразующий 4 представляет собой HEDTA, коммерчески доступный от BASF Corporation.

Хелатообразующий 5 представляет собой GLDA, коммерчески доступный от AkzoNobel. Хелатообразующий 5 включает 47 процентов активных компонентов (GLDA) и 53 процента воды.

Хелатообразующий 6 представляет собой NTA, коммерчески доступный от BASF Corporation.

Осуществляли дополнительное тестирование других pH. Количество MGDA и MSA сохраняли и pH изменяли добавлением NaOH. Говоря другими словами, pH увеличивали добавлением NaOH. Как иллюстрируется ниже, удаление накипи достигает максимума при средних значениях pH. Кроме того, полагают, что удаление накипи минимально зависит от pH внутри интервалов, иллюстрированных ниже.

Дополнительное тестирование осуществляли подобно тому, которое иллюстрировано выше. В дополнительных композициях использовали поверхностно-активные вещества и ингибиторы коррозии. Тестировали удаление коррозии/ржавчины. Композиции иллюстрируются ниже в Таблицах 6 вплоть до 9.

Кислотный 5 представляет собой 85 мас.% фосфорную кислоту в воде.

Поверхностно-активное вещество 1 является разветвленным неионным поверхностно-активным веществом, конкретно простым алкилполиэтиленгликолевым эфиром, обладающим степенью этоксилирования, равной 8, коммерчески доступным от BASF Corporation.

Ингибитор коррозии 1 представляет собой 65-69 мас.% этоксилат пропаргилового спирта в воде, коммерчески доступный от BASF Corporation. Ингибитор коррозии 2 представляет собой алкоксилат пропаргилового спирта, коммерчески доступный от BASF Corporation.

Примеры 39 и 40 обладают превосходными свойствами удаления ржавчины по сравнению с Примером 38, в котором отсутствует хелатообразующий компонент, причем Пример 40 предоставляет более яркий нижележащий металл относительно Примера 39. Пример 41 также удаляет ржавчину, но имеет тенденцию обесцвечивать нижележащий металл. Другие примеры также обеспечивают уровень удаления ржавчины. Тестировали дополнительные кислотные и поверхностно-активные компоненты, как иллюстрируется ниже в Таблице 7.

Кислотный 6 представляет собой муравьиную кислоту.

Кислотный 7 представляет собой щавелевую кислоту.

Кислотный 8 представляет собой сульфаминовую кислоту.

Поверхностно-активное вещество 2 является неионным поверхностно-активным веществом, полученным из насыщенного изо-спирта с 13 атомами углерода и обладающим степенью этоксилирования, равной 8, коммерчески доступным от BASF Corporation.

Поверхностно-активное вещество 3 является неионным поверхностно-активным веществом, конкретно алкилполиглюкозидом, коммерчески доступным от BASF Corporation.

Поверхностно-активное вещество 4 является ионным поверхностно-активным веществом, конкретно сульфированным этоксилированным жирным спиртом, коммерчески доступным от BASF Corporation.

Каждая из композиций обеспечивает уровень удаления ржавчины. Как иллюстрируется ниже в Таблицах 8 и 9, тестировали соотношения кислотных компонентов, а также другое поверхностно-активное вещество, причем композиции в Таблице 9 являлись разбавленными композициями Таблицы 8. С течением времени наблюдали удаление ржавчины. В Таблице 8 при использовании каждая из композиций имела 10% активных компонентов хелатообразующего агента, 10% активных компонентов кислот и 10% активных компонентов поверхностно-активного вещества. Таблица 9 включает половину количества активных компонентов. Каждая из композиций обеспечивает уровень удаления ржавчины.

Поверхностно-активное вещество 5 представляет собой неионное поверхностно-активное вещество с низким ценообразованием, коммерчески доступное от BASF Corporation.

Для тестирования удаления накипи, образованной из карбоната кальция (CaCO₃), получали дополнительные композиции. Небольшие плитки из мрамора Carrara (приблизительно 3 см × 1.5 см × 0.8 см, l × w × d), образованные из известняка, промывали водой и высушивали в печи при 105°C в течение по меньшей мере одного часа. Отдельные плитки взвешивали и помещали в пронумерованные сосуды емкостью 2,5 унции. С помощью деионизированной воды получали готовый раствор 2,0 молярного (19,2%) MSA. Готовый раствор применяли для получения тестовых растворов MSA, к которым добавляли MGDA в концентрациях, равных 0,1, 0,25, 0,5, 0,75, 1,0, 2,5 and 5,0 ммолей. То есть, к 100 г 2,0 молярного раствора MSA добавляли X граммов MGDA для достижения желательного уровня миллимолей MGDA и воду добавляли до равного 200 г. Для теста 200 г раствора делили на аликвоты массой 50 г, к которым добавляли предварительно взвешенную плитку в каждом пронумерованном сосуде, поэтому было 50 г раствора. Сосуды с неплотно прикрепленными крышками выдерживали в печи при 80°C в течение 1 часа. Через один час растворы фильтровали и удаляли, и образцы тщательно промывали водопроводной водой. Образцы высушивали в течение 1 часа при 105°C, давали возможность полностью остыть и повторно взвешивали для определения потерь массы каждой плитки. Таблица 10 ниже иллюстрирует среднее количество накипи, растворенной от каждой из композиций.

Как показано выше в Таблице 10, композиции обладают превосходными свойствами растворения даже при низких концентрациях, особенно по отношению к карбонату кальция. Дополнительные композиции получали для сравнения MGDA и GLDA в удалении накипи на основе карбоната кальция.

Композиции получали таким же образом, как описано выше для композиций Таблицы 10.

Как показано выше в Таблице 11, композиции обладают превосходными свойствами растворения даже при низких концентрациях, особенно по отношению к карбонату кальция.

Ниже в Таблицах 12 и 13 иллюстрируется тестирование на стабильность для дополнительных примеров. Также иллюстрируется молярное отношение кислотного компонента ("A") к хелатообразующему компоненту ("C"). Примеры композиций выдерживали при -10°C в течение 16 часов. Композиции удаляли и давали возможность нагреться до 25°C в течение 8 часов и исследовали на рост кристаллов. Затем композиции возвращали на хранение при -10°C и цикл повторяли. Регистрировали количество завершенных циклов, пока происходит рост кристаллов, и указывали в таблицах.

Следует понимать, что прилагаемая формула изобретения не является ограниченной при выражении конкретных соединений, композиций или способов, описанных в подробном описании, которые могут видоизменяться в ряду конкретных вариантов выполнения, которые попадают в пределы объема прилагаемой формулы изобретения. По отношению к любым группам Маркуша, обоснованным здесь для описания конкретных признаков или аспектов разнообразных вариантов выполнения, следует иметь в виду, что различные, особенные и/или неожиданные результаты могут быть получены для каждого элемента соответствующей группы Маркуша независимо от других элементов Маркуша. Каждый элемент группы Маркуша может быть обоснован индивидуально и/или в комбинации и обеспечивает необходимое подтверждение для конкретных вариантов выполнения в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.

Также следует понимать, что любые интервалы и поддиапазоны, обоснованные при описании разнообразных вариантов выполнения настоящего изобретения, независимо и совместно попадают в пределы объема прилагаемой формулы изобретения, и следует понимать, что они описывают и предусматривают все интервалы, включающие их целые и/или дробные значения, даже если такие значения не прописаны здесь выраженным образом. Специалист в данной области техники легко сможет понять, что перечисленные интервалы и поддиапазоны в достаточной степени описывают и обеспечивают разнообразные варианты выполнения настоящего изобретения, и такие интервалы и поддиапазоны могут быть дополнительно выражены в виде соответствующих половинных долей, третичных долей, четвертичных долей, пятых долей и т.д. В качестве только одного примера, интервал "от 0,1 до 0,9" может быть дополнительно подразделен на нижнюю треть, т.е. от 0,1 до 0,3, среднюю треть, т.е. от 0,4 до 0,6, и верхнюю треть, т.е. от 0,7 до 0,9, которые индивидуально и совместно находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения, и могут быть обоснованы индивидуально и/или совместно, и обеспечивают необходимое подтверждение для конкретных вариантов выполнения в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. В дополнение, по отношению к лингвистическим формам, которые определяют или модифицируют интервал, таким как "по меньшей мере", "больше чем", "меньше чем", "не более чем" и т.п., следует понимать, что такая лингвистическая форма включает поддиапазоны и/или верхний или нижний предел. В качестве еще одного примера, интервал "по меньшей мере 10" характерным образом включает поддиапазон от по меньшей мере 10 до 35, поддиапазон от по меньшей мере 10 до 25, поддиапазон от 25 до 35 и т.д., и каждый поддиапазон может быть обоснован индивидуально и/или совместно и обеспечивает необходимое подтверждение для конкретных вариантов выполнения в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. В конечном счете индивидуальное число в пределах раскрытого интервала может быть обосновано и обеспечивает необходимое подтверждение для конкретных вариантов выполнения в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Например, интервал "от 1 до 9" включает разнообразные индивидуальные целые числа, такие как 3, а также индивидуальные числа, включающие десятичную точку (или дробь), такие как 4,1, которые могут быть обоснованы, и обеспечивает необходимое подтверждение для конкретных вариантов выполнения в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.

Настоящее изобретение было описано иллюстративным образом, и следует понимать, что терминология, которую используют, подразумевается заключающейся в предмете слов описания, а не в ограничении. Очевидно, многие модификации и вариации настоящего изобретения являются возможными в свете изложенных выше идей. В пределах объема притязаний прилагаемой формулы изобретения, настоящее изобретение может быть реализовано на практике иным образом, чем конкретно описано. В данном документе специально рассматривается содержание всех комбинаций независимых и зависимых пунктов формулы изобретения, как одиночно, так и множественно зависимых.

Реферат

Изобретения могут быть использованы для растворения и/или ингибирования отложения накипи на поверхности систем посредством приведения поверхности систем в контакт с композицией. Композиция содержит: А) от около 3 до около 15 массовых частей хелатообразующего компонента, выбранного из группы, состоящей изметилглицин-N-N-диуксусной кислоты, нитрилотриуксусной кислоты, гидроксиэтилэтилендиаминтриуксусной кислоты, N,N-бис(карбоксиметил)-L-глютамата, этилендиаминтетрауксусной кислоты, диэтилентриамин-пентауксусной кислоты и/или их солей щелочного металла и их смесей; B) от около 3 до около 15 массовых частей кислотного компонента, отличающегося от хелатообразующего компонента, и C) по меньшей мере около 60 массовых частей воды; где массовые части основаны на 100 массовых частях композиции. Накипь включает фосфат железа, фторсиликат калия, фтористый калий и гексафторсиликат калия. Композиция может дополнительно содержать поверхностно-активное вещество и/или ингибитор коррозии. Композиции обеспечивают улучшенный способ удаления или предотвращения образования накипи и являются экологически безопасными. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 13 табл.

Формула