Уменьшение образования алюмосиликатной накипи в процессе байера

В изобретении обеспечивают способ подавления нарастания алюмосиликатной накипи в контуре циркуляции щелока оборудования процесса Байера. Способ включает добавление в поток подавляющей образование алюмосиликатной накипи композиции, содержащей одну или более молекул на основе определенного силана, в жидкостной контур циркуляции щелока. Такие ингибиторы накипи снижают образование накипи и, посредством этого, увеличивают пропускную способность по жидкости, увеличивают промежуток времени, в течение которого может работать оборудование процесса Байера, и снижают потребность в дорогих и опасных промывках кислотой оборудования процесса Байера. В результате этого изобретение обеспечивает значительное снижение общих затрат на эксплуатацию процесса Байера. 11 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 табл., 2 ил.

 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Данная заявка является частичным продолжением находящейся на стадии рассмотрения заявки 12/567116, поданной 25 сентября, 2009 г.

Уровень техники

Данное изобретение относится к композициям веществ и способам их применения для обработки накипи в различных потоках промышленных процессов, в частности, к определенным небольшим молекулам на основе силана, которые оказались особенно эффективными при обработке алюмосиликатной накипи в потоке процесса Байера.

Как описано наряду с другими публикациями в US 6814873, содержание которого включено в данную заявку полностью посредством ссылки, процесс Байера применяют для получения оксида алюминия из бокситовой руды. В процессе используют щелочной раствор для извлечения растворимого ценного оксида алюминия из боксита. После растворения ценного оксида алюминия и удаления нерастворимых отходов из технологического потока, растворимый оксид алюминия осаждают в виде твердого тригидрата алюминия. Оставшийся щелочной раствор, известный как «щелок» и/или «отработанный щелок», затем подают рециклом на более ранние стадии процесса и используют для обработки нового боксита. Это таким образом формирует жидкостной контур циркуляции. Для целей данной заявки, в данном описании используют термин «щелок». Однако, подача рециклом щелока в пределах жидкостного контура циркуляции имеет свои сложности.

Боксит часто содержит диоксид кремния в различных формах и количестве. Часть диоксида кремния не является реакционноспособной, поэтому он не растворяется и остается в виде твердого материала в контуре циркуляции Байера. Другие формы диоксида кремния (например, глины) являются реакционноспособными и растворяются в щелочи при добавлении в щелоки процесса Байера, таким образом увеличивая концентрацию диоксида кремния в щелоке. По мере того, как щелок многократно проходит через контур циркуляции процесса Байера, концентрация диоксида кремния в щелоке дополнительно возрастает, в конечном счете до величины, при которой он взаимодействует с алюминием и гидрокарбонатом натрия с образованием нерастворимых частиц алюмосиликата. Твердые частицы алюмосиликата наблюдают по меньшей мере в двух формах, содалита и канкринита. Эти и другие формы алюмосиликата обычно называют «продуктом десиликации» или «ПДС», и для целей данной заявки употребляют этот термин.

ПДС может иметь формулу 3(Na2O⋅Al2O3⋅2SiO2⋅0-2H2O)⋅2NaX, где X представляет собой OH-, Cl-, , . Поскольку ПДС имеет ретроградную растворимость (осаждение возрастает при более высоких температурах) и он может выпадать в осадок в виде тонкого слоя накипи из твердых нерастворимых кристаллических частиц, его нарастание в оборудовании процесса Байера создает проблемы. По мере накопления ПДС в трубах процесса Байера, вентилях, теплообменном оборудовании и другом технологическом оборудовании, он образует узкие места для потока и закупорки, и может отрицательно влиять на пропускную способность по щелоку. Кроме того, из-за его теплопроводных свойств, накипь ПДС на поверхности теплообменника снижает эффективность теплообмена.

Эти отрицательные эффекты обычно сдерживают посредством использования режима удаления накипи, который включает извлечение технологического оборудования из линии и физическую или химическую обработку и удаление накипи. Следствием такого типа режима являются значительные и регулярные периоды простоя ответственного оборудования. Дополнительно, в процессе удаления накипи часто используют опасные концентрированные кислоты, такие как серная кислота, и это создает нежелательную угрозу безопасности.

Другим способом сдерживания операторами технологического процесса Байера нарастания концентрации диоксида кремния в щелоке является преднамеренное осаждение ПДС в виде неприкрепленных кристаллов, вместо накипи. Обычно стадию «десиликации» в процессе Байера используют для снижения концентрации диоксида кремния в растворе посредством осаждения диоксида кремния как ПДС, в виде легко отделяющегося осадка. Несмотря на то, что такая десиликация снижает общую концентрацию диоксида кремния в щелоке, полное устранение диоксида кремния из раствора практически невозможно, и изменение условий процесса в различных частях контура циркуляции (например, в теплообменнике) может привести к изменению растворимости ПДС, что приводит к последующему осаждению в виде накипи.

Предшествующие попытки регулирования и/или снижения накипи ПДС в процессе Байера включали добавление полимерных материалов, содержащих три алкилоксигруппы, соединенные с одним атомом диоксида кремния, как описано в US 6814873 B2, US 2004/0162406 A1, 2004/0011744 A1, 2005/0010008 A2, WO 2008/045677 A1 и Max HT™ Sodalite Scale Inhibitor: Plant Experience and Impact on the Process, Donald Spitzer et. al., pages 57-62, Light Metals 2008 (2008); полное содержание указанных документов включено в данную заявку посредством ссылки.

Однако при получении и применении таких полимеров с привитыми триалкоксисилановыми цепями может возникать нежелательная степень вязкости, создавая трудности при обращении и распределении полимера в щелоке процесса Байера. Другие предшествующие попытки, направленные на борьбу с накоплением загрязняющего вещества, описаны в US 5650072 и US 5314626; оба документа включены в данную заявку во всей полноте посредством ссылки.

Таким образом, несмотря на ряд способов, доступных для операторов технологического процесса Байера, чтобы регулировать и сдерживать образование накипи ПДС, существует очевидная потребность в улучшенном способе предотвращения или уменьшения образования накипи ПДС на оборудовании процесса Байера. Уровень техники, описанный в данном разделе, не подразумевает признания того, что любой патент, публикация или другая информация, на которую ссылаются в данном описании, является «известным уровнем техники» для данного изобретения, если таковое не указано специально. Кроме того, данный раздел не следует понимать в том смысле, что проведен патентный поиск и не существует другой относящейся к данному изобретению информации, как определено в 37 C.F.R §1.56(a).

Краткое описание изобретения

По меньшей мере одно воплощение относится к способу уменьшения кремнийсодержащей накипи в процессе Байера, включающему стадию добавления в щелок Байера подавляющего образование алюмосиликатной накипи количества продукта реакции между содержащей амин молекулой и взаимодействующей с амином молекулой, содержащей по меньшей мере одну реакционноспособную группу в молекуле и по меньшей мере одну Si(OR)n группу в молекуле, где n=1, 2 или 3 и R=Н, C112алкил, арил, Na, K, Li или NH4; или смеси таких продуктов реакции.

Другое воплощение относится к способу уменьшения алюмосиликатной накипи в процессе Байера, включающему стадию добавления в щелок Байера эффективного количества продукта реакции между: 1) содержащей амин небольшой молекулой и 2) взаимодействующей с амином небольшой молекулой, содержащей по меньшей мере одну взаимодействующую с амином группу в молекуле и по меньшей мере одну Si(OR)n группу в молекуле, где n=1, 2 или 3 и R=Н, C1-C12 алкил, арил, Na, K, Li или NH4; или смеси таких продуктов реакции, и 3) неполимерного взаимодействующего с амином гидрофобного углеводорода.

По меньшей мере одно воплощение относится к способу уменьшения образования ПДС в процессе Байера, включающему стадию добавления в поток процесса Байера подавляющей образование алюмосиликатной накипи смеси продуктов, определенных выше.

Краткое описание чертежей

Ниже представлено подробное описание изобретения с конкретными ссылками на чертежи, где:

на Фиг.1 представлен график, демонстрирующий характер протекания периодической реакции по изобретению.

На Фиг.2 представлен график, демонстрирующий характер протекания полунепрерывной реакции по изобретению.

Подробное описание изобретения

В целях данной заявки, употребляемые термины имеют следующее определение.

«Полимер» означает химическое соединение, включающее в основном повторяющиеся структурные звенья, каждое из которых содержит два или более атомов. В то время как многие полимеры имеют большую молекулярную массу, более 500, некоторые полимеры, такие как полиэтилен, могут иметь молекулярную массу менее 500. Термин «полимер» включает сополимеры и гомополимеры.

«Небольшая молекула» означает химическое соединение, включающее в основном неповторяющиеся структурные звенья. Поскольку олигомер (содержащий более 10 повторяющихся звеньев) и полимер в основном включают повторяющиеся структурные звенья, они не являются небольшими молекулами. Небольшие молекулы могут иметь молекулярную массу выше и ниже 500. Термины «небольшая молекула» и «полимер» являются взаимоисключающими.

«Загрязняющее вещество» означает отложения материала, которые накапливаются на оборудовании при производственном и/или химическом процессе; этот осадок может быть нежелательным и может повышать стоимость и/или снижать эффективность процесса. ПДС представляет собой разновидность загрязняющего вещества.

«Амин» означает молекулу, содержащую один или более атомов азота и по меньшей мере одну группу вторичного амина или первичного амина. По этому определению, моноамины, такие как додециламин; диамины, такие как гександиамин, и триамины, такие как диэтилентриамин, все представляют собой амины.

«ГПС» представляет собой 3-глицидоксипропилтриметоксисилан.

«Алкилокси» означает группу, имеющую структуру OX, где X является углеводородом, а O является кислородом. Этот термин также можно использовать на равных основаниях с термином «алкокси». Обычно в данной заявке кислород связан как с X группой, так и с атомом кремния небольшой молекулы. Когда X содержит один атом углерода, алкилоксигруппа состоит из метильной группы, связанной с атомом кислорода. Когда X содержит два атома углерода, алкилоксигруппа состоит из этильной группы, связанной с атомом кислорода. Когда X содержит три атома углерода, алкилоксигруппа состоит из пропильной группы, связанной с атомом кислорода. Когда X содержит четыре атома углерода, алкилоксигруппа состоит из бутильной группы, связанной с атомом кислорода. Когда X содержит пять атомов углерода, алкилоксигруппа состоит из пентильной группы, связанной с атомом кислорода. Когда X содержит шесть атомов углерода, алкилоксигруппа состоит из гексильной группы, связанной с атомом кислорода.

«Моноалкилокси» означает, что к атому кремния присоединена одна алкилоксигруппа.

«Диалкилокси» означает, что к атому кремния присоединены две алкилоксигруппы.

«Триалкилокси» означает, что к атому кремния присоединены три алкилоксигруппы.

«Синтетический щелок» или «синтетический отработанный щелок» представляет собой полученную в лабораторном масштабе жидкость, используемую для экспериментов, состав которой в отношении оксида алюминия, гидрокарбоната натрия и щелочи соответствует щелоку, получаемому при подаче рециклом через процесс Байера.

«Щелок Байера» представляет собой щелок, который действительно прошел через процесс Байера в промышленном оборудовании.

В случае, когда вышеприведенные определения или описание, изложенное где-либо еще в материалах заявки, не соответствуют значению (явно выраженному или подразумеваемому), которое обычно используют в словарях или сформулированному в источнике, включенном посредством ссылки в данную заявку, термины, употребляемые в описании и формуле изобретения, следует конкретно понимать согласно определению или описанию, изложенному в данной заявке, а не согласно общему определению, представленному в словарях, или определению, изложенному в документе, включенном посредством ссылки. В свете вышесказанного, в том случае, когда термин можно истолковать только с помощью словаря, следует руководствоваться определением термина в Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition, (2005), (Published by Wiley, John&Sons, Inc.) чтобы понять значение термина в формуле изобретения.

В процессе Байера для получения оксида алюминия бокситовая руда проходит стадию измельчения, и оксид алюминия, вместе с рядом примесей, включающих диоксид кремния, растворяют в добавляемом щелоке. Затем смесь обычно пропускают через стадию десиликации, на которой диоксид кремния намерено осаждают в виде ПДС, чтобы снизить количество диоксида кремния в растворе. Суспензию перемещают на стадию выщелачивания, на которой растворяется оставшийся реакционноспособный диоксид кремния, таким образом снова увеличивая концентрацию в растворе диоксида кремния, который может впоследствии образовывать дополнительное количество ПДС по мере увеличения температуры процесса. Затем щелок отделяют от нерастворенных твердых веществ и оксид алюминия извлекают посредством осаждения в виде гиббсита. Отработанный щелок заканчивает прохождение контура его циркуляции по мере пропускания через теплообменник и обратно на стадию измельчения. Накипь ПДС накапливается в ходе процесса Байера, но в особенности на стадии выщелачивания, и в наибольшей степени, на или вблизи теплообменника, через который проходит рециркулируемый щелок.

В данном изобретении было обнаружено, что дозированное добавление различных типов продуктов на основе силана может снизить количество образующейся накипи ПДС.

По меньшей мере в одном воплощении эффективное количество продукта, представляющего собой небольшую молекулу на основе силана, добавляют на каком-либо участке или стадии в контур циркуляции щелока процесса Байера, что минимизирует или предотвращает накопление ПДС в емкостях или оборудовании по контуру циркуляции щелока.

По меньшей мере в одном воплощении небольшая молекула включает продукт реакции между амином и по меньшей мере одним взаимодействующим с амином силаном, причем кремний в силане может быть соединен с одной, двумя или тремя алкилоксигруппами.

По меньшей мере в одном воплощении небольшая молекула представляет собой продукт реакции между содержащей амин небольшой молекулой и взаимодействующей с амином молекулой, содержащей по меньшей мере одну взаимодействующую с амином группу в молекуле и по меньшей мере одну Si(OR)n группу в молекуле, где n=1, 2 или 3 и R=Н, С112 алкил, арил, Na, K, Li или NH4, или смесь таких продуктов реакции.

По меньшей мере в одном воплощении способ уменьшения образования содержащей алюмосиликат накипи в процессе Байера включает следующие стадии:

- добавление в поток процесса Байера подавляющего образование алюмосиликатной накипи количества композиции, включающей по меньшей мере одну молекулу, состоящую по меньшей мере из трех компонентов, компонента R1, компонента R2 и компонента R3, причем компоненты в молекуле расположены в соответствии с основной формулой:

где молекула может представлять собой по меньшей мере одно из следующих соединений: карбонаты, бикарбонаты, карбаматы, мочевины, амиды и их соли, и

(i) R1 выбран из группы, состоящей из Н, алкила, амина, структуры (А) и структуры (В)

(ii) R2 выбран из группы, состоящей из Н, алкила, амина, G и Е,

где G представляет собой соединение, выбранное из группы, состоящей

из 3-глицидоксипропилтриметоксисилана,

3-глицидоксипропилтриалкоксисилана,

3-глицидоксипропилалкилдиалкоксисилана,

3-глицидоксипропилдиалкилмоноалкоксисилана,

3-изоцианатопропилтриалкоксисилана,

3-изоцианатопропилалкилдиалкоксисилана,

3-изоцианатопропилдиалкилмоноалкоксисилана,

3-хлорпропилтриалкоксисилана,

3-хлорпропилалкилдиалкоксисилана и

3-хлорпропилдиалкилмоноалкоксисилана,

причем G возможно подвергнуто гидролизу,

Е представляет собой 2-этилгексил глицидиловый эфир, С322 глицидиловый эфир, С322 изоцианат, С322 хлорид, С322 бромид, С322 йодид, С322 сульфатный эфир, С322 фенолглицидиловый эфир и любое их сочетание,

(iii) R3 выбран из группы, состоящей из Н, алкила, амина, G и Е, и

(iv) n является целым числом от 2 до 6,

причем по меньшей мере один из R2 и R3 представляет собой G.

По меньшей мере в одном воплощении R1 независимо выбран из группы, состоящей из моноизопропаноламина, этилендиамина, диэтилентриамина, тетраэтиленпентамина, изофорондиамина, ксилолдиамина, бис(аминометил)циклогексана, гександиамина, С,С,С-триметилгександиамина, метилен-бис(аминоциклогексана), насыщенных жирных аминов, ненасыщенных жирных аминов, таких как олеиламин и сойамин, N-(жирный алкил)-1,3-пропандиамина, такого как кокоалкилпропандиамин, олеилпропандиамин, додеци л пропан диамин, (гидрированный талловый алкил)пропандиамин и (таловый алкил)пропандиамин, и любого их сочетания.

По меньшей мере в одном воплощении G подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (I), (II), (III), (IV), (V), (VI), (VII), (VIII), (IX) и любого их сочетания:

По меньшей мере в одном воплощении G подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (X), (XI), (XII), (XIII), (XIV), (XV), (XVI), (XVII), (XVIII), (XIX) и любого их сочетания:

По меньшей мере в одном воплощении G подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (XX), (XXI), (XXII) и любого их сочетания:

По меньшей мере в одном воплощении G подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (XXIII), (XXIV), (XXV), (XXVI), (XXVII) и любого их сочетания:

По меньшей мере в одном воплощении G подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (XXVIII), (XXIX), (XXX), (XXXI), (XXXII) и любого их сочетания:

По меньшей мере в одном воплощении G не подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (XXXIII), (XXXIV), (XXXV), (XXXVI), (XXXVII), (XXXVIII), (XXXIX), (XL), (XLI) и (XLII) и любого их сочетания:

По меньшей мере в одном воплощении G не подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (XLIII), (XLIV), (XLV), (XLVI), (XLVII), (XLVIII), (XLIX), (L), (LI), (LII) и любого их сочетания:

По меньшей мере в одном воплощении G не подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (LIII), (LIV), (LV) и любого их сочетания:

По меньшей мере в одном воплощении G не подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (LVI), (LVII), (LVIII), (LIX), (LX) и любого их сочетания:

По меньшей мере в одном воплощении G не подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (LXI), (LXII), (LXIII), (LXIV) и любого их сочетания:

По меньшей мере в одном воплощении небольшая молекула присутствует в растворе в количестве от приблизительно 0,01 до приблизительно 100 масс.%. Композиция может дополнительно включать один компонент, выбранный из группы, состоящей из аминов, активирующих веществ, противовспенивающих веществ, сопоглотителей, ингибиторов коррозии, красящих веществ и любых их сочетаний. Композиция может включать растворитель, выбранный из группы, состоящей из воды, спиртов, полиолов, других промышленных растворителей, органических растворителей и любых их сочетаний. Компоненты могут быть выделены из реакции в форме твердого вещества, выпавшей фазы, соли и/или кристаллической фазы при pH от 0 до 14.

Хотя некоторые из небольших молекул упомянуты в различных документах известного уровня техники, их применение для абсолютно неродственных заявок и их эффективность для уменьшения образования накипи в процессе Байера является полностью неожиданным. Некоторые источники, в которых упомянуты такие или подобные небольшие молекулы, включают патент США US 6551515; научные труды: Ethylenediamine attached to silica as an efficient, reusable nanocatalyst for the addition of nitromethane to cyclopentenone, DeOliveira, Edimar; Prado, Alexander G.S., Journal of Molecular Catalysis (2007), 271 (1-2), 6369; Interaction of divalent copper with two diaminealkyl hexagonal mesoporous silicas evaluated by adsorption and thermochemical data, Sales, Jose; Prado, Alexander; and Airoldi, Claudio, Surface Science. Volume 590, Issue 1, pp.51-62 (2005) и Epoxide silyant agent ethylenediamine reaction product anchored on silica gel-thermodynamics of cation-nitrogen interaction at solid/liquid interface, Journal of Noncrvstaline Solids. Volume 330, Issue 1-3, pp.142-149 (2003); международные патентные заявки: WO 2003/002057 A2, WO 2002/085486, WO 2009/056778 A2 и WO 2009/056778 A3; патенты Франции: 2922760 A1 и 2922760 B1; Европейский патент: 2214632 A2 и заявку на патент Китая: CN 101747361.

Эффективность таких небольших молекул является неожиданной, поскольку согласно указаниям известного уровня техники, эффективными являются только высокомолекулярные полимеры. Предполагали, что эффективность полимера зависит от их гидрофобной природы и их размера. Это было подтверждено тем фактом, что поперечно-сшитые полимеры являются еще более эффективными, чем полимеры с одной цепью. В результате было сделано предположение, что небольшие молекулы служат только в качестве строительных блоков для этих полимеров и сами по себе не являются эффективными. (WO 2008/045677 [0030]). Более того, в научной литературе отмечено, что «небольшие молекулы, содержащие … группировку Si-O3, не являются эффективными для предотвращении образовании накипи содалита … поскольку … объемная группа … в существенной степени препятствует внедрению молекулы в растущий содалит». Max HT™ Sodalite Scale Inhibitor: Plant Experience and Impact on the Process, Donald Spitzer et. al., pages 57, Light Metals 2008, (2008). Однако, недавно обнаружено, что в действительности, как дополнительно поясняется в представленных примерах, небольшие молекулы, такие как описанные в данной заявке, все-таки являются эффективными для уменьшения образования накипи ПДС.

Полагают, что существует по меньшей три преимущества использования ингибиторов на основе небольших молекул, в противоположность полимерным ингибиторам с множеством повторяющихся звеньев силана и гидрофобных фрагментов. Первое преимущество состоит в том, что меньшая молекулярная масса продукта означает, что существует большее количество доступных активных ингибирующих группировок вокруг центров кристаллизации ПДС на стадии образования ПДС. Второе преимущество состоит в том, что более низкая молекулярная масса обеспечивает повышенную скорость диффузии ингибитора, что в свою очередь способствует быстрому прикреплению молекул ингибитора к затравочным кристаллам ПДС. Третье преимущество состоит в том, что более низкая молекулярная масса позволяет избежать высокой вязкости продукта, и следовательно, делает обращение с продуктом и введение его в поток процесса Байера более удобным и эффективным.

Примеры

Вышеизложенное лучше понять при обращении к нижеследующим примерам, которые представлены с целью иллюстрации и не предполагают ограничения области защиты изобретения.

Пример синтеза путем взаимодействия A, E и G

При типичной реакции синтеза три составляющие: A (например, гександиамин), G (например, 3-глицидоксипропилтриметоксисилан) и E (например, этилгексил глицидиловый эфир) помещают в подходящую реакционную емкость при температуре 23-40°C и обеспечивают возможность смешивания. Затем реакционную емкость подогревают до 65-70°C, в течение этого времени начинается реакция и выделяется большое количество теплоты. Реакция становится самоподдерживающейся и, в зависимости от масштаба реакции, может достигать температур вплоть до 125-180°C (см. Фиг.1). Обычно реакцию прерывают по прошествии 1-2 часов и затем обеспечивают возможность охлаждения смеси. В качестве аспекта настоящего изобретения, эту не гидролизованную полученную смесь можно подходящим образом отделить в виде жидкости, или геля, или твердого вещества. Альтернативно, полученную реакционную смесь можно подвергать гидролизу, с помощью ряда способов, для приготовления раствора гидролизованной полученной смеси в воде. Гидролиз алкоксисилановых групп в компоненте G приводит к образованию соответствующего спирта (например, метанола, этанола и т.д., в зависимости от алкоксисилана, используемого при синтезе).

Обычно специалист в данной области техники проводит раскрытие эпоксидного кольца с помощью реакционноспособного амина в периодическом режиме (при котором компоненты смешивают), при нагревании до температуры инициирования выше комнатной температуры (например, 50-65°C), позволяя температуре реакции достигать значений вплоть до 125-180°C. Это может вызвать внутреннее поперечное сшивание и протекание побочных реакций, что часто требуется в процессах производства смолы.

Однако, по меньшей мере в одном воплощении предусматривают использование непрерывного или полунепрерывного способа синтеза, который обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с традиционно используемым периодическим способом. Это включает добавление только части компонентов G и E, либо вместе, либо последовательно, либо отдельно в форме медленной подачи для инициирования первичной реакции раскрытия эпоксидного кольца, с последующей медленной непрерывной подачей двух компонентов G и E (либо вместе, либо отдельно и одновременно, либо последовательно). Этот способ позволяет намного лучше управлять реакцией в целом, температурой реакции, и обеспечивает лучший общий выход активных соединений в продукте, также избегая нежелательных побочных реакций (см. Фиг.2).

По меньшей мере в одном воплощении в реакции синтеза используют 3-глицидоксипропилтриметоксисилан в качестве компонента G. Длительное воздействие при высоких температурах выше 120°C может привести к внутренним реакциям сочетания и множественному замещению реакционноспособными аминными группами, такими как гександиамин или этилендиамин. Получаемые не гидролизованные продукты реакции превращаются в гель за более короткий период времени, что сопровождается увеличением вязкости продукта реакции. Использование полунепрерывного или непрерывного способа, или отдельной, или медленной последовательной, или независимой, или объединенной подачи эпоксидов E и G в реакционную смесь обеспечивает лучшее регулирование температуры реакции, благодаря чему снижают количество метанола, который образуется и выделяется в ходе реакции. Кроме того, реакционная смесь обладает более низкой вязкостью и в ней протекает меньше нежелательных побочных реакций (см. таблицу I).

Таблица I.
Данные синтеза A:G:E путем проведения реакции различными способами
№ партии Способ Температура реакции °C (°F) Вязкость промежуточного продукта реакции, сПз MeOH выделенный, кг (фунт)
1 Периодический 116-129 (240-265) 550 4,5 (9,8)
2 Партия за партией 107-113 (225-235) 240 0,73 (1,6)
3 Полунепрерывный 82-104 (180-220) 65 0,32 (0,7)

Примеры относительного подавления образования накипи ПДС различными небольшими молекулами A:G:E, образованными в результате описанной выше реакции синтеза.

Определение характеристики подавления образования накипи для небольших молекул обычно проводят следующим образом.

1) Небольшое количество силиката натрия (0,25-1,5 г/л по SiO2) добавляют в отработанный щелок процесса Байера при комнатной температуре, чтобы увеличить концентрацию диоксида кремния в щелоке.

2) В части такого образца щелока добавляют различное количество нового подавляющего образование накипи соединения или смеси.

3) Обработанные и необработанные (или контрольные) образцы щелока подвергают воздействию повышенной температуры от 96 до 150°C в течение от 4 до 6 ч.

4) Затем образцы охлаждают и измеряют количество накипи ПДС, образовавшейся в каждом обработанном образце щелока, и сравнивают с количеством, образовавшимся в необработанных или контрольных образцах.

В качестве примера, в таблице II представлены сравнительные данные по подавлению накипи ПДС для нескольких смесей A:G:E, синтезированных с использованием описанной выше реакции синтеза, с различными компонентами на основе аминов в качестве основного компонента.

Таблица II.
Сравнительные данные по подавлению накипи ПДС для различных синтезированных реакционных смесей A:G:E, где A - амин, G - глицидоксипропилтриметоксисилан, E - 2-этилгексил глицидиловый эфир
Количество накипи ПДС, мг, в зависимости от обработки % снижения накипи ПДС относительно контрольного образца
A - используемый амин Необраб. Малая доза Большая доза Малая доза Большая доза
Гександиамин 26,20 0,18 0,06 99,3% 99,8%
Этилендиамин 27,30 20,40 8,12 25,3% 70,3%
Диэтилентриамин 26,70 18,30 10,27 31,5% 61,5%
Тетраэтилен-пентаамин 24,60 22,50 16,80 8,5% 31,7%
1-амино-2-пропанол 26,20 3,50 0,05 86,6% 99,8%

Хотя данное изобретение может быть реализовано во многих различных формах, в данной заявке представлены на чертежах и описаны подробно конкретные воплощения изобретения. Настоящее описание представлено в качестве иллюстрации основных положений изобретения и не предполагает ограничения изобретения представленными конкретными воплощениями. Все патенты, патентные заявки, научные труды и любые другие документы, на которые ссылаются в данном описании, включены во всей полноте посредством ссылки. Кроме того, изобретение охватывает любые возможные сочетания некоторых или всех различных воплощений, описанных в данной заявке и включенных в данную заявку.

Представленное выше описание является иллюстративным и не исчерпывающим. На основе данного описания, специалист в данной области техники может предположить множество изменений и альтернатив. Все такие альтернативы и изменения считаются включенными в область защиты, определенную формулой изобретения, где термин «включающий» означает «включающий, но не ограничивающий». Специалисты в данной области техники могут обнаружить другие эквиваленты конкретным воплощениям, описанным в данной заявке, которые также охватываются формулой изобретения.

Все диапазоны и параметры, раскрытые в данном описании, следует понимать как охватывающие любые и все поддиапазоны, допускаемые и входящие в состав этих диапазонов, и каждое число между предельными значениями. Например, установленный диапазон «от 1 до 10» следует рассматривать как включающий любые и все поддиапазоны между (и включительно) минимальным значением 1 и максимальным значением 10; то есть все поддиапазоны, начинающиеся с минимального значения 1 или более (например, от 1 до 6,1) и заканчивающиеся значением 10 или менее (например, от 2,3 до 9,4, от 3 до 8, от 4 до 7), и наконец, каждое число 1, 2, 3, 2, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 в пределах диапазона.

Этим завершается описание предпочтительных и альтернативных воплощений изобретения. Специалист в данной области техники может обнаружить другие эквиваленты конкретному описанному воплощению, которые охватываются формулой изобретения, приложенной к настоящему документу.

1. Способ уменьшения образования содержащей алюмосиликат накипи в процессе Байера, включающий следующие стадии:

- добавление в поток процесса Байера подавляющего образование алюмосиликатной накипи количества композиции, включающей по меньшей мере одну молекулу, состоящую по меньшей мере из трех компонентов, компонента R1, компонента R2 и компонента R3, причем компоненты в молекуле расположены в соответствии с основной формулой:

где молекула может представлять собой по меньшей мере одно из следующих соединений: карбонаты, бикарбонаты, карбаматы, мочевины, амиды и их соли, и

R1 выбран из группы, состоящей из Н, алкила, амина, структуры (А) и структуры (В)

R2 выбран из группы, состоящей из Н, алкила, амина, G и Е,

где G представляет собой соединение, выбранное из группы, состоящей

из 3-глицидоксипропилтриметоксисилана,

3-глицидоксипропилтриалкоксисилана,

3-глицидоксипропилалкилдиалкоксисилана,

3-глицидоксипропилдиалкилмоноалкоксисилана,

3-изоцианатопропилтриалкоксисилана,

3-изоцианатопропилалкилдиалкоксисилана,

3-изоцианатопропилдиалкилмоноалкоксисилана,

3-хлорпропилтриалкоксисилана,

3-хлорпропилалкилдиалкоксисилана и

3-хлорпропилдиалкилмоноалкоксисилана,

причем G возможно подвергнуто гидролизу,

Е представляет собой 2-этилгексил глицидиловый эфир, С322 глицидиловый эфир, С322 изоцианат, С322 хлорид, С322 бромид, С322 йодид, С322 сульфатный эфир, С322 фенолглицидиловый эфир и любое их сочетание,

R3 выбран из группы, состоящей из Н, алкила, амина, G и Е, и

n является целым числом от 2 до 6,

причем по меньшей мере один из R2 и R3 представляет собой G.

2. Способ по п. 1, в котором R1 независимо выбран из группы, состоящей из моноизопропаноламина, этилендиамина, диэтилентриамина, тетраэтиленпентамина, изофорондиамина, ксилолдиамина, бис(аминометил)циклогексана, гександиамина, С,С,С-триметилгександиамина, метилен-бис(аминоциклогексана), насыщенных жирных аминов, ненасыщенных жирных аминов, таких как олеиламин и сойамин, N-(жирный алкил)-1,3-пропандиамина, такого как кокоалкилпропандиамин, олеилпропандиамин, додецилпропандиамин, (гидрированный талловый алкил)пропандиамин и (талловый алкил)пропандиамин, и любого их сочетания.

3. Способ по п. 1, в котором G подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (I), (II), (III), (IV), (V), (VI), (VII), (VIII), (IX) и любого их сочетания:

4. Способ по п. 1, в котором G подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (X), (XI), (XII), (XIII), (XIV), (XV), (XVI), (XVII), (XVIII), (XIX) и любого их сочетания:

5. Способ по п. 1, в котором G подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (XX), (XXI), (XXII) и любого их сочетания:

6. Способ по п. 1, в котором G подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (XXIII), (XXIV), (XXV), (XXVI), (XXVII) и любого их сочетания:

7. Способ по п. 1, в котором G подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (XXVIII), (XXIX), (XXX), (XXXI) (XXXII) и любого их сочетания:

8. Способ по п. 1, в котором G не подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (XXXIII), (XXXIV), (XXXV), (XXXVI), (XXXVII), (XXXVIII), (XXXIX), (XL), (XLI), (XLII) и любого их сочетания:

9. Способ по п. 1, в котором G не подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (XLIII), (XLIV), (XLV), (XLVI), (XLVII), (XLVIII), (XLIX), (L), (LI), (LII) и любого их сочетания:

10. Способ по п. 1, в котором G не подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (LIII), (LIV), (LV) и любого их сочетания:

11. Способ по п. 1, в котором в не подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (LVI), (LVII), (LVIII), (LIX), (LX) и любого их сочетания:

12. Способ по п. 1, в котором G не подвергнуто гидролизу и указанная молекула выбрана из группы, состоящей из (LXI), (LXII), (LXIII), (LXIV), (LXV) и любого их сочетания:



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству, способам и системам для обработки ливневой воды и удаления осадка и взвешенных твердых веществ из воды, сбрасываемой с монтажных, строительных и других площадок, где следует избегать сброса взвешенных твердых веществ в прибрежные системы или ливневые канализации, а также, в частности, для сепарации песка, масла, биомассы и прочих наносов из воды, уменьшения количества пищевых и азотистых соединений в обработанной воде.

Изобретение относится к области водоочистки. Устройство содержит металлический или пластиковый корпус, соединённый со сборником фильтрата.

Изобретение может быть использовано для безреагентной очистки промышленных отвальных, дренажных вод, в алмазодобывающей промышленности, горной промышленности и гидротехнических сооружениях для предварительной подготовки воды.

Устройство для слива осветленной воды относится к водоочистным сооружениям, в частности биологической очистки сточных вод, и может быть использовано для отвода осветленной воды в отстойниках, в усреднителях с переменным уровнем, в сгустителях осадка.

Изобретение относится к способам и устройствам для обработки загрязненной газообразными соединениями и твердыми веществами технологической воды и может быть использовано для очистки технологической воды из установок мокрой очистки технологического газа, в частности из установок для восстановительной плавки или из плавильного газогенератора.

Водораспределитель относится к очистке природных, техногенных и бытовых сточных вод и может быть использован в процессах очистки природных или сточных вод методами осаждения или напорной флотации.
Изобретение может быть использовано для удаления из воды и водных растворов нежелательных примесей в виде газов и/или летучих соединений. Для осуществления способа подают жидкость в камеру, проводят аэрацию жидкости в камере посредством эжекции ею воздуха и удаляют из камеры газы и/или летучие примеси, выделяющиеся из жидкости.

Изобретение относится к способу и системе для мониторинга в режиме реального времени свойств водного потока технологического процесса. Способ включает обеспечение исходного водного раствора, происходящего из указанного процесса, при этом водный поток содержит твердые вещества, имеющие первые характеристики осаждения; добавление модифицирующего агента в исходный водный раствор со скоростью добавления, достаточной для получения модифицированного водного потока, содержащего твердое вещество, имеющее вторые характеристики осаждения, отличные от первых характеристик осаждения; отбор образца исходного водного раствора или модифицированного водного потока, любой комбинации потоков, включающей модифицированный водный поток или любую часть модифицированного водного потока, периодически с места отбора проб в осадительную камеру, имеющую объем; и измерение характеристик осаждения твердого вещества в образце локально в осадительной емкости как функции времени.

Изобретение относится к способу и системе для обработки водного потока, имеющего первую скорость потока и содержащего твердое вещество, обладающее первыми характеристиками осаждения, при этом способ включает добавление в водный поток модифицирующего агента в количестве, достаточном для изменения первых характеристик осаждения водного потока, с получением модифицированного водного потока, содержащего твердое вещество, обладающее вторыми характеристиками осаждения, отличными от первых характеристик осаждения; отбор в периодическом режиме образцов модифицированного водного потока в осадительную емкость, имеющую объем; определение характеристики осаждения твердых веществ образцов в осадительной емкости; и подачу модифицированного водного потока в установку для разделения, на которой твердое вещество отделяют от модифицированного водного потока.

Изобретение может быть использовано для безреагентной очистки оборотных промышленных вод от взвешенных, сапонитсодержащих шламовых частиц, а также уплотнения сапонитсодержащего осадка.

Изобретение относится к области физики и может быть использовано: для безреагентной очистки оборотных промышленных вод (ПВ) от сапонитсодержащих частиц и безреагентного уплотнения сапонитсодержащего осадка; для безреагентной очистки сточных ПВ от взвешенных веществ в отстойниках и на полях поверхностной фильтрации. Способ заключается в использовании по меньшей мере одной карты намыва - ограниченной со всех сторон водоупорными дамбами: внешней, внутренней и двумя боковыми, части хвостохранилища с наклонным дном в сторону водозабора, формировании, усилении и излучении бегущих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот с амплитудой акустического давления не менее 102 Па на расстоянии 1 м от соответствующего гидроакустического излучателя, воздействии на промышленную воду бегущими гидроакустическими волнами звукового и ультразвукового диапазонов частот в районе сброса промышленной воды и в центральной части - на пути движения промышленной воды к району водозабора, гидроакустической коагуляции сапонитсодержащих частиц в районе сброса промышленной воды и в центральной части, гидроакустической дегазации промышленной воды в центральной части и в районе сброса промышленной воды на карту намыва, уплотнении сапонитсодержащего осадка в районе сброса промышленной воды и в центральной части, гидроакустическом уплотнении тел всех водоупорных дамб. Очистку осуществляют в движущемся потоке промышленной воды. Излучение бегущих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот осуществляют в импульсном и в непрерывном режиме. Дополнительно в районе сброса промышленной воды и в центральной части карты намыва используют гидроакустическое осаждение исходных и ранее акустически коагулированных сапонитсодержащих частиц, путем направленного сверху вниз излучения бегущих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот. В районе сброса промышленной воды на карту намыва используют гидравлическое осаждение сапонитсодержащих частиц, движущихся в потоке промышленной воды по дну верхней части карты намыва путем их физического сцепления с уже находящимися на дне сапонитсодержащими частицами. В способе дополнительно используют отстойник, входы которого соединены с выходами всех карт намыва, а выход которого соединен с входом обогатительной фабрики. Технический результат: быстрое и качественное разделении на две фазы - жидкое и твердое, повышение качества обогащения, уменьшение износа оборудования простым способом при минимальных финансово-временных затратах с обеспечением медицинской безопасности для человека и экологической безопасности для окружающей природной среды в целом. 7 ил.
Наверх