Спосіб зменшення відкладення алюмосилікату в способі байєра

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра, що включає стадію:

додавання до потоку способу Байєра полімеру, що має бічну групу або кінцеву групу формули І:

--Si(OR")3 , І

де R'' являє собою Н, C1-C10-алкіл, арил, Na, K або NH4, в кількості, яка інгібує відкладення, що містить алюмосилікат.

2. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 1, де група включає групу формули II:

--G--R--X--R'--Si(OR")3 , II

де G відсутній або являє собою NH, NR" або О;

R відсутній або являє собою С=O, О, C1-C10-алкіл або арил;

Х відсутній або являє собою NR, О, NH, залишок аміду, уретану або сечовини;

R' відсутній або являє собою О, C1-C10-алкіл або арил; і

R" являє собою Н, C1-C3-алкіл, арил, Na, K або NH4.

3. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 1, де полімер містить щонайменше один атом азоту, до якого приєднана бічна група.

4. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 3, де полімером є полімер формули III:

 , ІІІ

де х = 0,1-100 %, у = 99,9-0 %; і

R відсутній або являє собою C1-C10-алкіл, арил або -COX-R'-,

де Х являє собою О або NH і R' відсутній або являє собою C1-C10-алкіл або арил; і

R" являє собою Н, C1-C3-алкіл, арил, Na, K або NH4.

5. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 4, де полімером є полімер наступної формули:

,

де х = 0,5-20 %, у = 99,5-80 %.

6. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 4, де полімером є полімер наступної формули:

,

де х = 0,5-20 %, у = 99,5-80 %.

7. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 2, де полімером є полімер формули IV:

 , IV

де х = 0,1-100 %, у = 99,9-0 %; і

Q являє собою Н, C1-C10-алкіл або арил, COXR, де R являє собою Н, C1-C10-алкіл, арил; Х являє собою О або NH;

і Q може бути більше ніж однотипним; і

R" являє собою Н, C1-C3-алкіл, арил, Na, K або NH4.

8. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 2, де полімером є полімер формули V:

, V

де

w = 1-99,9 %, х = 0,1-50 %, у = 0-50 %, z = 0-50 %; і

Q являє собою C1-C10-алкіл, арил, залишок аміду, акрилату, простого ефіру, COXR, де Х являє собою О або NH і R являє собою Н, C1-C10-алкіл або арил, або будь-який інший замісник;

R являє собою H, Na, K, NH4;

X являє собою NH, NR" або O;

R' являє собою C1-C10-алкіл або арил;

R" являє собою H, C1-C3-алкіл, арил, Na, K або NH4; i

D являє собою NR"2 або OR"; за умови, що всі групи R і R" не мають однакових значень.

9. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 8, де полімером є полімер наступної формули:

,

де w = 1-99,9 %, х = 0,1-50 %, у = 0-50 %, z = 0-50 % i Q являє собою феніл.

10. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 2, де полімером є полімер формули VI:

 , VI

де:

х=1-99 %, у=1-99 %, z=0,5-20 % і

M являє собою Na, K, NH4; і

R" являє собою H, C1-C3-алкіл, арил, Na, K або NH4.

11. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 10, де полімером є полімер, що відповідає формулі:

,

де:

х = 1-99 %, у = 1-99 %, z = 0,5-20 %.

12. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 1, де полімер, що містить бічну групу формули І, прищеплений до іншого полімеру.

13. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 12, де кремнієвмісним полімером є прищеплений співполімер формули VIIa або формули VIIb:

 , VIIa

 , VIIb

де х = 0,1-99 % (відсоток мономерних структурних елементів у полімері) і

Х являє собою NH, NR' або О;

R' являє собою C1-C10-алкіл або арил і

R" являє собою Н, C1-C3-алкіл, арил, Na, K або NH4.

14. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 13, де полімером є полімер наступної формули:

 .

15. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 1, де полімер додають до потоку процесу в концентрації, більшій ніж приблизно від 0 до приблизно 300 ч./млн.

16. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 15, де полімер додають до потоку процесу в концентрації, більшій ніж приблизно від 0 до приблизно 50 ч./млн.

17. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 16, де полімер додають до потоку процесу в концентрації, більшій ніж приблизно від 0 до приблизно 10 ч./млн.

18. Спосіб зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра за п. 1, де полімер додають до потоку процесу в способі Байєра в момент до або під час застосування тепла.

Текст

Спосіб Байєра є майже універсально застосовним для виробництва оксиду алюмінію. У вказаному способі неочищену бокситову руду спочатку нагрівають з розчином їдкого натру при температурах в інтервалі від 140 до 250°С. Це приводить до розчинення (виварювання) більшої частини алюмінійвмісних мінералів, особливо тригідрату оксиду алюмінію (гібсит) і моногідрату оксиду алюмінію (беміт), з утворенням пересиченого розчину алюмінату натрію (збагаченої рідини). Отримані концентрації розчинених речовин вельми високі, концентрації гідроксиду натрію вище 150 грамів/літр і розчиненого оксиду алюмінію вище 120 г/л. Будь-які нерозчинені тверді речовини потім фізично відділяють від розчину алюмінату і для прискорення видалення тонких часток твердої речовини використовують полімерний флокулянт. Суспендовану тверду речовину, що залишилася, видаляють на стадії фільтрування. Відфільтрований прозорий розчин або рідину охолоджують і вносять затравку тригідрату оксиду алюмінію для осадження частини розчиненого оксиду алюмінію. Після осадження оксиду алюмінію вказану виснажену або відпрацьовану рідину знов нагрівають і знов використовують для розчинення більш свіжого бокситу. Бокситова руда, що використовується в способі Байєра, містить також діоксид кремнію в різних формах і кількостях в залежності від джерела бокситу. їдкий натр, використаний для розчинення алюмінієвих мінералів, розчиняє також частину або весь діоксид кремнію, що міститься в бокситі, особливо діоксид кремнію, який присутній в формі алюмосилікатних глин. Діоксид кремнію швидко розчиняється на стадії виварювання з утворенням розчинів, пересичених по відношенню до діоксиду кремнію. Вказаний розчинений силікат відносно повільно реагує в розчині з алюмінатом натрію з утворенням комплексних гідратованих алюмосилікатів натрію, які звичайно називаються «продуктами знекремнювання». Основним продуктом знекремнювання" є різновид, відомий як содаліт: 3(Na2O.Al2 O3.2SiO2.2H2O)Na2 X, де X може бути СО3=2, 2С1-, SO4=2 або 2 АlО2-. Можливі також інші родинні різновиди, такі як канкриніт і нозеліт, так що більш переважний загальний термін алюмосилікат натрію. Всі вказані продукти знекремнювання слабо розчинні в рідині алюмінату натрію і в основному осаджуються з розчину, видаляючи при цьому з розчину небажаний діоксид кремнію. Однак швидкість, з якою осідають продукти знекремнювання, мала і навіть якщо використовують стадію тривалого «попереднього знекремнювання», концентрації розчиненого діоксиду кремнію залишаються вище рівноважних значень. Частина вказаного діоксиду кремнію згодом осаджується разом з осадженим оксидом алюмінію і забруднює оксид алюмінію. Навіть після стадії осадження оксиду алюмінію концентрації діоксиду кремнію в так званій «відпрацьованій рідині» ще вище вищезазначених рівноважних значень і внаслідок залишкових концентрацій алюмінію діоксид кремнію стає легше осаджуваним в формі содаліту і родинних мінералів. Важливою частиною способу Байєра є повторне нагрівання вказаної відпрацьованої рідини так, щоб вона могла бути використана для виварювання більшої кількості бокситової руди. У теплообмінниках, використаних для повторного нагрівання рідини, більш високі температури підвищують швидкість осадження алюмосилікату і в результаті алюмосилікат осідає у вигляді «відкладення» на внутрішніх стінках теплообмінників. Відкладення має більш низьку теплопровідність в порівнянні зі сталлю стінок і теплопередача з утворенням відкладення дещо меншає. Вказана зменшена теплопередача, викликана утворенням відкладення алюмосилікату, досить істотна, щоб теплообмінні пристрої вимагали догляду і частого чищення, настільки частого як кожні один-два тижні. Утворення відкладення в зв'язку з діоксидом кремнію може бути в деякій мірі мінімізоване комбінацією змішування бокситових руд з різним вмістом діоксиду кремнію, оптимізацією часу і температури стадії виварювання і використанням окремої стадії знекремнювання. Однак ситуація ускладнюється тим фактом, що вміст діоксиду кремнію в розчині або рідині не обов'язково пропорційний вмісту діоксиду кремнію у ви хідному бокситі. Оскільки спосіб Байєра є безперервним або циклічним, кількість діоксиду кремнію безперервно збільшується, якщо його не видаляти з системи у вигляді алюмосилікату. Деяка кількість діоксиду кремнію необхідна для збільшення пересиченості для ініціювання осадження продуктів знекремнювання. Рідини Байєра звичайно пересичені по відношенню до діоксиду кремнію і вказаний надлишок діоксиду кремнію може швидко осідати у вигляді алюмосилікату, особливо на внутрішній поверхні теплообмінника. На виробництво оксиду алюмінію відкладення алюмосилікату надає помітний економічний вплив. Чищення теплообмінників кислотою саме по собі істотно підвищує вартість. Чистильна кислота також скорочує життя теплообмінників, в результаті, додаючи при цьому вартість, викликану частою заміною теплообмінників. Більш того підвищений коефіцієнт використання теплообмінника, викликаний утворенням відкладення, приводить до більш високої потреби і вартості енергії у вигляді пари. Покриті відкладенням труби приводять також до зменшення потоку рідини і потенційної втрати продукції. Взагалі вартість, безпосередньо викликана утворенням відкладення, становить помітну частину вартості виробництва оксиду алюмінію. Відкладення є також відомою проблемою в системах з киплячою водою і запропоновано багато способів обробки для зменшення накипу в системах з киплячою водою. У водних бойлерних системах рН звичайно дорівнює тільки 8-9 і розчинені солі звичайно присутні в концентраціях не більш ніж від одного до п'яти грамів/літр. Зразковими засобами обробки відкладення в бойлерах є кремнійорганічні полімери, такі як співполімери акрилової кислоти, 2-акриламідо-2-метилпропансульфокислоти (AMPS) і 3(триметоксисиліл)пропілметакрилату, як запропоновано Mohnot (Journal of PPG Technology, I (1), (1995) 19-26). Було зазначено, що вказані полімери зменшують кількість силікагелю, що прилипає до стінки політетрафторетиленової місткості в пробах, проведених з 645 ч/млн SiO2 при рН 8,3 і 100°С, тобто в умовах, приблизно відповідних умовам в бойлері. У японській патентній заявці (Kurita Water Ind. Ltd., 11-090488 (1999)) розглянута також адгезія відкладення типу діоксиду кремнію в охолоджуючій воді або в системах з киплячою водою. Запропонованими композиціями є співполімери вінілсиланолу з вініловим спиртом, які також можуть містити, наприклад, аліловий спирт або стирол. Проби проводили у воді, що містила 200 мг/л діоксиду кремнію при рН 9,0 і температурі 45-75°С. Використання сполук заявки, як повідомляється, веде до меншого відкладення діоксиду кремнію в порівнянні з співполімером акрилової кислоти з AMPS. У бойлерах рН звичайно дуже м'який, тільки 8-9, і розчинені солі звичайно не присутні в концентраціях більш ніж приблизно один-п'ять грамів/літр. Додатково, накип, утворений в системах з киплячою водою, складається в основному з аморфного діоксиду кремнію, хоча можливе також інше відкладення, таке як карбонат кальцію, фосфат кальцію і т.д. На противагу цьому пересичені розчини при високих температурах і високому рН, головним чином 14, дають набагато більш серйозні і важкі проблеми утворення відкладення, пов'язані з проведенням способу Байєра, ніж в бойлерах. Додатково концентрації розчинених солей (тобто алюмінату натрію, карбонату натрію, гідроксиду натрію і т.д.) в способі Байєра вельми високі, так що загальні концентрації розчинених солей більше 200 грамів/літр. Недивно тому, що відкладення, яке утвориться в способі Байєра, помітно відрізняється від накипу, який утворюється в бойлерах, і несхожі на накип бойлерів, всі відкладення Байєра містять алюміній, що є очікуваним внаслідок високих концентрацій алюмінію в розчинах або рідинах Байєра. Зокрема, відкладення алюмосилікату містить рівне число атомів алюмінію і кремнію. Таким чином, хоча існують способи обробки, придатні для накину в парових котлах, успіх в розробці способів і/або хімічних домішок, які зменшують або усувають відкладення алюмосилікату, в способі виробництва оксиду алюмінію Байєра обмежені. З'являлись ранні спроби використання силоксанового полімеру (полісилоксан з етильною і -ONa-групами, приєднаними до атомів кремнію), наприклад, які, як повідомлялося, зменшують утворення відкладення під час нагрівання розчинів алюмінату [V.G. Kazakov, N.G. Potapov і А.Е. Bobrov, Tsvetn ye Metally (1979) 43-44; V.G. Kazako v, N.G. Potapov і А.Е. Bobrov, Tsvetnye Metally (1979) 45-48]. Повідомлялося, що при відносно високих концентраціях в 50-100 мг/л вказаний полімер був ефективний в попередженні зменшення коефіцієнта теплопередачі стінок теплообмінника. Були також запропоновані способи зміни морфології алюмосилікатних відкладень з використанням амінів і родинних речовин [патент США № 5314626 (1994)] або поліамінів або акрилатамідних співполімерів [патент США 5415782 (1995)]. Хоча було показано, що вказані речовини модифікують морфологію часток алюмосилікату, не було прикладів зменшення кількості відкладень. Додатково, концентрації, що вимагалися для обробки, були дуже високими в інтервалі від 50 до 10000 частин на мільйон. Отже, були запропоновані далеко не економічно доцільні речовини або способи для розв'язання проблеми утворення відкладення алюмосилікатів в промисловому способі Байєра. Фактично в цей час взагалі не існує шля ху усунення утворення відкладень алюмосилікату в способі Байєра. Внаслідок декількох проблем, викликаних утворенням відкладення алюмосилікатів, для промисловості було б дуже вигідно мати рентабельний спосіб обробки, який вирішував би вказані проблеми і скорочував витрати. Даний винахід вирішує вищезазначені і інші проблеми шляхом використання матеріалів і способу, де для зменшення або усунення утворення відкладення алюмосилікату в способі Байєра використовують полімери з бічною або кінцевою групою, що містить --Si(OR)3 (де R означає Н, алкільну груп у, Na, К або NH4). Коли матеріали даного винаходу додають до рідини Байєра до теплообмінників, вони зменшують або навіть повністю запобігають утворенню відкладення алюмосилікату на стінках теплообмінника. Більше того дані матеріали ефективні при таких робочих концентраціях, які роблять їх економічно доцільними. Даний винахід спрямований на спосіб і матеріали для зменшення відкладення, що містить алюмосилікат, в способі Байєра. Спосіб передбачає стадію додання до потоку способу Байєра полімеру, що має бічну або кінцеву груп у, яка містить -- Si(OR")3, де R" являє собою Н, С1С3-алкіл, арил, Na, К або NH4, в кількості, що інгібує відкладення, які містить алюмосилікат. Заявник виявив, що властивість полімеру, що має бічну групу, яка містить --Si(OR")3, де R" являє собою Н, С1С3-алкіл, арил, Na, К або NH4, зменшува ти або інгібувати відкладення, не залежить від конфігурації і/або розміру полімеру, до якого приєднана група. Отже, будь-який полімер, що містить приєднану до нього необхідну гр упу, яка містить --Si(OR")3, де R" являє собою Η, С1-С3алкіл, арил, Na, К або NH4, застосовний для використання в даному винаході. У переважному варіанті здійснення група, що містить --Si(OR")3, де R" являє собою Н, С1-С3-алкіл, арил, Na, К або NH4, містить групу -G--R--X--R'--Si(OR")3, де G відсутній або являє собою NH, NR" або О; R відсутній або являє собою С =О, О, С1-С10-алкіл або арил; X відсутній або являє собою NR, О, NH, залишок аміду, уретану або сечовини; R1 відсутній або являє собою О, Сі-С10-алкіл або арил; і R" являє собою Н, С1-С3-алкіл, арил, Na, К або NH4. В одному варіанті здійснення група є --NH--R--X--R’--Si(OR")3, де R відсутній або являє собою О, С1-С10-алкіл або арил; X являє собою О, NH, залишок аміду, уретану або сечовини; R' відсутній або являє собою О, С1-С10-алкіл або арил; і R" являє собою Н, С1-С3-алкіл, арил, Na, К або NH4. В іншому варіанті здійснення полімер є, але не обмежує, полімер, відповідний формулі: де х=0,1-100%, у=99,9-0%; і Q являє собою Н, С1-С10-алкіл або арил, COXR (де R являє собою Н, С1-С10алкіл, арил, X являє собою О або NH) і Q може бути більш ніж однотипним; і R" являє собою Н, С1-С10-алкіл, арил, Na, К або NH4. В іншому переважному варіанті здійснення запропонований полімер, відповідний формулі: де w=1-99,9%, х=0,1-50%, у=0-50%, z=0-50%; і Q являє собою С1-С10-алкіл, арил, залишок аміду, акрилату, простого ефіру, COXR (де X являє собою О або ΝΗ і R являє собою Н, Na, Κ, ΝΗ4, С1-С10-алкіл або арил) або будь-який інший замісник; X являє собою NH, NR" або О; R являє собою С1-С10-алкіл або арил; R" являє собою Н, С1-С3-алкіл, арил, Na, К або NH4; і D являє собою NR"2 або OR"; за умови, що всі групи R і R" не можуть бути однаковими; де специфічним прикладом є полімер, відповідний формулі: де w=1-99,9%, x=0,1-50%, у=0-50%, z=0-50%; і Q являє собою феніл. В іншому переважному варіанті здійснення використаний полімер, відповідний формулі: де x=1-99%, у=1-99%, z=0,5-20% і Μ являє собою Na, Κ, ΝΗ4; і R" являє собою Η, С1-С10-алкіл, арил, Na, К або NH4; де специфічним прикладом є полімер, відповідний формулі: де x=1-99%, у=1-99%, z=0,5-20%. Полімер, до якого приєднана бічна група, може містити щонайменше один атом азоту, до якого приєднана бічна група. Прикладами полімерів, що містять щонайменше один атом азоту, до якого приєднана бічна група, є, але не обмежуються ними, полімери, відповідні наступній формулі: де x=0,1-100%, у=99,9-0%; і R відсутній або являє собою С1-С10-алкіл, арил або -COX-R1- (де X являє собою О або ΝΗ і R' відсутній або являє собою С1-С10-алкіл або арил) і R" являє собою Н, С1-С3-алкіл, арил, Na, К або NH4; де переважними є: полімер, відповідний формулі: де х=0,5-20%, у= 99,5-80%, і полімер, відповідний формулі: де х=0,5-20%, у=99,5-80%. В іншому варіанті здійснення полімер з групою --Si(OR")3, що містить приєднану до нього бічну групу, прищеплений до іншого полімеру. Приклади вказаних полімерів включають, але не обмежуються ними, полімери формул: де х=0,1-99% (як процент мономерних структурних одиниць в полімері) і X являє собою NH, NR' або О; R’ являє собою С 1-С10-алкіл або арил і R" являє собою Н, С1-С3-алкіл, арил, Na, К або NH4; де специфічним прикладом є: Полімери, використані у винаході, можуть бути виготовлені різними шляхами. Наприклад, вони можуть бути ви готовлені полімеризацією мономеру, що містить групу Si(OR"), де R" являє собою Н, СгС3-алкіл, арил, Na, К або NH4, такого як, наприклад, кремнійвмісний мономер, або півополімеризацією вказаного мономеру з одним або більше співмономерами. Придатними кремнійвмісними мономерами для використання в даному винаході є, але не обмежуються ними, вінілтриетоксисилан, вінілтриметоксисилан, алілтриетоксисилан, бутенілтриетоксисилан, гaMMa-N-акриламідопропілтриетоксисилан, пара-триетоксисилілстирол, 2(метилтриметоксисиліл)акрилова кислота, 2-(метилтриметоксисиліл)-1,4-бутадієн, Nтриетоксисилілпропілмалеїмід і інші продукти взаємодії малеїнового ангідриду і інших ненасичених ангідридів з аміносполуками, що містять групу -Si(OR")3. Вказані мономери можуть бути гідролізовані водною основою або до, або після полімеризації. Придатними співмономерами для використання в даному винаході є, але не обмежуються ними, вінілацетат, акрилонітрил, стирол, акрилова кислота і її складні ефіри, акриламід і заміщені акриламіди, такі як акриламідометилпропансульфокислота. Співполімери можуть також бути прищепленими співполімерами, такими як прищеплений співполімер полівінілтриетоксисилану і поліакрилової кислоти і прищеплений співполімер полівінілтриетоксисилану і співполімер вінілацетату і кретонової кислоти. Вказані полімери можуть бути виготовлені в різних розчинниках. Розчинниками, придатними для вказаного застосування, є, але не обмежуються ними, ацетон, тетрагідрофуран, толуол, ксилол і т.д. В деяких випадках полімер розчинний в реакційному розчиннику і його регенерують відгонкою розчинника. Як альтернатива, якщо полімер не розчинний в розчиннику реакції, продукт виділяють фільтруванням. Придатними ініціаторами для використання в даному винаході є, але не обмежуються ними, 2,2'-азобіс(2,4-диметилвалеронітрил) і 2,2азобісізобутиронітрил, пероксид бензоїлу і гідропероксид кумола. В іншому варіанті здійснення даного винаходу полімери, застосовні у винаході, можуть бути виготовлені взаємодією сполуки, що містить групу -- Si(OR")3, також як і реакційноздатну групу, яка реагує або з бічною групою, або з атомом головного ланцюга існуючого полімеру. Наприклад, поліаміни можуть бути введені в реакцію з різними сполуками, що містять групи --So(OR")3, з утворенням полімерів, які можуть бути використані для винаходу. Придатними реакційноздатними групами є, але не обмежуються ними, галогеноалкільні групи, такі як, наприклад, хлорпропіл, брометил, хлорметил і бромундецил. Сполука, що містить --Si(OR")3, може містити епоксифункціональну гр упу, таку як гліцидоксипропіл, 1,2-епоксіаміл, 1,2епоксидецил або 3,4-епоксициклогексилетил. Реакційноздатна група може також бути комбінацією гідроксильної групи і галогену, такою як 3-хлор-2-гідроксипропіл. Реакційноздатна частина може також містити ізоціанатну гр упу, таку як ізоціанатопропіл або ізоціанатометил, які реагують з утворенням сечовинного зв'язку. У доповнення для використання при отриманні полімерів для даного винаходу підходять силани, що містять ангідридні групи, такі як триетоксисилілпропілянтарний ангідрид. Реакції можуть бути проведені або чисто (без розчинника), або у відповідному розчиннику. У доповнення можуть бути додані інші функціональні групи, такі як алкільні групи, реакцією інших аміногруп або атомів азоту в полімері з галоїдними алкілами, епоксидами або ізоціанатами. Поліаміни можуть бути вигото влені різними способами. Вони можуть бути виготовлені полімеризацією з розкриттям циклу азиридину або подібних сполук. Вони також можуть бути виготовлені реакціями конденсації амінів, таких як аміак, метиламін, диметиламін, етилендіамін і т.д., з реакційноздатними сполуками, такими як 1,2-дихлоретан, епіхлоргідрин, епібромгідрин і подібні сполуки. Полімери, що містять ангідридні групи, можуть бути введені в реакцію з різними сполуками, що містять -Si(OR")3, для виготовлення полімерів, придатних для використання в даному винаході. Придатними ангідридовмісними полімерами є, але не обмежуються ними, гомополімер малеїнового ангідриду і співполімери малеїнового ангідриду з мономерами, такими як стирол, етилен і простий метилвініловий ефір. Полімер може також бути прищепленим співполімером, таким як прищеплений співполімер малеїнового ангідриду з полі-1,4-бутадієном або прищеплений співполімер малеїнового ангідриду з поліетиленом і подібні. Іншими придатними ангідридними мономерами є, але не обмежуються ними, ітаконовий і цитраконовий ангідриди. Придатними реакційноздатними сполуками силану є, але не обмежуються ними, gамінопропілтриетоксисилан, біс(гамма-триетоксисилілпропіл)амін, N-феніл-гамма-амінопропілтриетоксисилан, пара-амінофенілтриетоксисилан, 3-(мета-амінофеноксипропіл)триметоксисилан і гаммаамінобутилтриетоксисилан. До полімеру взаємодією з амінами, спиртами і іншими сполуками можуть бути додані інші функціональні групи. У переважному полімері для використання в даному винаході ангідридом є малеїновий ангідрид, а співмономером є стирол. Переважним силаном є гамма-амінопропілтриетоксисилан. Переважні реакції декількох ангідридних груп з іншим аміном, таким як діетиламін. Аміносполука того ж типу, що містить групу --Si(OR")3, може бути введена в реакцію з полімерами, що містять бічну ізоціанатну групу, такими як, наприклад, співполімери ізопропенілдиметилбензилізоціанату і вінілізоціанату з співмономерами, включаючи, але не обмежуючись ними, вінілацетат, стирол, акрилову кислоту і акриламід. Вказані полімери для поліпшення характеристик можуть також бути введені в реакцію з іншими сполуками, такими як аміни. Ізоціанатні функціональні сполуки з групою --Si(OR")3, такі як гамма-ізоціанатопропілтриметоксисилан, також можуть бути введені в реакцію з полімерами, що містять гідроксильні групи, такими як гідролізований полівінілацетат і співполімери вінілацетату з іншими мономерами. Іншими гідроксилвмісними полімерами, придатними для використання, є, але не обмежуються ними, полісахариди і полімери, що містять Nметилолакриламід. У даному способі кількість полімеру, доданого в потік процесу, може залежати від композиції, що бере участь в рідині Байєра, і звичайно все, що потрібно, є кількістю, яка інгібує відкладення, що містить алюмосилікат. Звичайно полімер переважно додають до потоку процесу в економічних і практично сприятливих концентраціях. Переважно концентрація вище, ніж від приблизно 0 до приблизно 300 ч/млн, більш переважно концентрація вище, ніж від приблизно 0 до приблизно 50 ч/млн і найбільш переважно полімер додають до потоку процесу в концентрації, яка вище, ніж від приблизно 0 до приблизно 10 ч/млн. Полімер може бути доданий безпосередньо в апарат, в якому повинно бути інгібування утворення відкладення, що містить алюмосилікат. Переважно, однак, додавати полімер до потоку, що подається, або потоку рециклу або рідини, що надходить в конкретний апарат. Хоча полімер може бути доданий до потоку способу Байєра в будь-який момент під час процесу, переважно додавати його в момент процесу Байєра до або під час застосування нагрівання. Звичайно полімер додають безпосередньо перед теплообмінником. Полімер також може бути доданий, наприклад, до рідини до осадження оксиду алюмінію або в будь-якій точці між осаджувачем і теплообмінником. Приклади Методика випробування Синтетичну рідину Байєра виготовляють додаванням 12 мл розчину силікату натрію (27,7 г/л розчину силікату натрію, що містить 28,9% SiO2) до 108 мл розчину алюмінату натрію, що містить алюмінат натрію, надлишок гідроксиду натрію і карбонат натрію. Після перемішування розчин містить 0,8 г/л SiO2, 45 г/л Аl2О 3, 150 г/л NaOH і 40 г/л Na2CO3. Якщо використовують домішку, що зменшує відкладення, її додають безпосередньо перед доданням силікату до розчину алюмінату (звичайно домішку використовують у вигляді розчину, що містить 1-10% активного реагенту). Вказаний розчин вміщують в поліетиленову посудину нарівні з пластиною заздалегідь зваженої чистої м'якої сталі (25ммх95мм) і закриту посудин у нагрівають при струшуванні при 100°С протягом 18 ± 2 годин. Одночасно проводять від восьми до дванадцяти вказаних проб (посудин). Після закінчення 18 годин посудини відкривають, стальну стрічку ретельно промивають і сушать і розчин відфільтровують (0,45мк фільтр). Спостерігають утворення значного відкладення алюмосилікату на обох стальних поверхнях і рихлого алюмосилікату в рідині (який міг спочатку утворитися на поліетиленових поверхнях). Приріст маси сталі є критерієм кількості утворення відкладення алюмосилікату (без домішок приріст маси стали звичайно становить приблизно 30 мг). У прикладах нижче маса відкладення, що утворилося на стальній стрічці виражена в процентах до середньої маси відкладення, що утворилося в двох сліпих дослідах (тобто без використання домішки), які були частиною однієї і тієї ж серії випробувань. Аналогічно, загальна кількість осадженого алюмосилікату також є критерієм активності протидії утворенню відкладення і може бути виражена як процент всього алюмосилікату, утвореного в двох сліпих дослідах, які були частиною однієї і тієї ж серії випробувань (без домішки загальна маса осадженого алюмосилікату звичайно становить приблизно 150 мг). Порівняльний приклад А Продажний зразок калійметилсиліконату, подібного до полімеру, описаного Kazakov і інш., розбавляють до 5% полімеру в 2% NaOH. Його використовують відповідно до методики випробувань, описаної вище, отримуючи наступні результати, приведені в таблиці А. Таблиця А Дозування, мг/л 300 1000 Відкладення на сталі, % в зіставленні зі сліпим дослідом* 97 30 Загальне відкладення, що утворилося, % в зіставленні зі сліпим дослідом* 84 57 *без домішки Спостерігали, що робота при таких дуже високих концентраціях не практична для виробничої операції. Приклад 1 Полімер зі структурою: виготовляють таким чином: 42г співполімеру стиролу з малеїновим ангідридом (SMA) при молярному відношенні стиролу до малеїнового ангідриду 2,0 розчиняють в 87г ацетону. Окремо готують розчин 3,03г гамма-амінопропілтриетоксисилану, 8,02г діетиламіну і 21г ацетону. Розчин аміну потім додають до розчину полімеру і залишають взаємодіяти на 15 хвилин при температурі навколишнього середовища. Сто вісімдесят мілілітрів (180 мл) деіонізованої (D.I.) води змішують з 20 мл 28% водного аміаку і нагрівають до 70°С. Водний аміак потім додають до розчину полімеру і суміш нагрівають до 65°С для випаровування ацетону. У результаті отримують розчин, що містить 23,4% полімеру з розрахунку на загальну масу полімеру SMA і двох амінів. Його випробовують відповідно до методики випробувань, описаної вище, отримуючи наступні результати, представлені в таблиці В. Таблиця В Дозування, мг/л 300 50 10 Відкладення на сталі, % в зіставленні зі сліпим дослідом* 0 0 0 Загальне відкладення, що утворилося, % в зіставленні зі сліпим дослідом* 0 0 0 *без домішки Приклад 2 Аліквотну пробу 25,0 г розчину полімеру з прикладу 1 додавали до 200 мл ізопропанолу для осадження полімеру, який промивали ізопропанолом і сушили. Висушений полімер містить 0,80% кремнію. Готують 2% розчин виділеного полімеру в суміші NaOH і водного аміаку. Його випробовують відповідно до методики випробувань, отримуючи результати, приведені в таблиці С. Таблиця С Дозування, мл/г 300 Відкладення на сталі, % в зіставленні зі сліпим дослідом* 0 Загальне відкладення, що утворилося, % в зіставленні зі сліпим дослідом* 0 50 10 0 0 0,2 0,1 * без домішки Порівняльний приклад В Полімер зі структурою: виготовляють взаємодією того ж полімеру SMA, використаного в прикладі 1, з діетиламіном в ацетоні з подальшим додаванням теплого водного аміаку з утворенням водного розчину, що містить 23,4% полімеру, який розбавляють до 2% полімеру 2% водним NaOH. Отриманий розчин випробовують відповідно до методики випробувань, отримуючи результати, приведені в таблиці D. Таблиця D Дозування, мг/л 300 50 10 Відкладення на сталі, % в зіставленні зі сліпим дослідом* 137 183 125 Загальне відкладення, що утворилося, % в зіставленні зі сліпим дослідом* 103 97 97 * без домішки Приклад З Полімер аміну зі структурою: виготовляють таким чином: 2,3 г гамма-ізоціанатопропілтриетоксисилану змішують з 20 г поліетиленіміну. Через 30 хв. при температурі навколишнього середовища 1,0 г суміші розбавляють 20,0 г 2% NaOH. Отриманий розчин полімеру випробовують відповідно до методики випробувань, як "описано раніше. Результати представлені в таблиці Е. Доза 300 50 10 Відкладення на сталі, % в зіставленні зі сліпим дослідом* 88 183 172 Таблиця Е Загальна тверда речовина, що утворилася, % в зіставленні зі сліпим дослідом* 29 65 94 *без домішки Приклад 4 Полімер, що містить бічні групи виготовляють з комерційно доступного співполімеру малеїнового ангідриду, прищепленого на полібутадієн. (Еквівалентна вага ангідриду дана як 490.) Двадцять грамів (20 г) полімеру розчиняють в 80 г ацетону. 0,90 г амінопропілтриетоксисилану змішують з 10 г ацетону. Розчин аміну потім додають до розчину полімеру і залишають взаємодіяти на 15 хвилин при температурі навколишнього середовища. 100 мл D.I. води змішують з 10 мл 28% водного аміаку і нагрівають до 70°С. Потім до розчину полімеру додають водний аміак і суміш нагрівають до 65°С для випаровування ацетону. Отриманий водний розчин містить 15,1% полімеру. Розчин розбавляють до 5% полімеру 2% NaOH і випробовують відповідно до методики випробувань, отримуючи наступні результати, приведені в таблиці F. Таблиця F Дозування, мг/л Відкладення на сталі, % в зіставленні зі сліпим дослідом* 300 100 1,1 10,0 Загальна тверда речовина, що утворилася, % в зіставленні зі сліпим дослідом* 7,6 19,9 *без домішки Приклад 5 Вісімнадцять (18,00) грамів поліетиленіміну змішують з 2,00 грамами хлорпропілтриметоксисилану і суміш нагрівають при 100°С протягом 16 годин для отримання продукту, показаного нижче. Частину продукту розчиняють у воді, що містить 20 г/л NaOH, і отриманий розчин використовують відповідно до методики випробувань, описаної вище; результати приводять в таблиці G. Таблиця G Дозування, мг/л 200 100 50 Відкладення на сталі, % в зіставленні зі сліпим дослідом* 0 0 4 Загальна тверда речовина, що утворилася, % в зіставленні зі сліпим дослідом* 0 0 1 *без домішки Приклад 6 5,56 г 50% NaOH додають до розчину, що складається з 16,00 г акриламіду і 41,2 г води. Потім додають 4,00 г вінілтриетоксисилану. Додають 0,2 г азобісізобутиронітрилу в 6 мл етанолу і суміш нагрівають при 70°С. Виявлено, що отриманий полімер містить кремній, як і передбачалося з структури нижче; подальший гідроліз в розчині NaOH перетворює основну частину амідних функціональних груп в карбоксильні групи: Розчин вказаного полімеру випробовують відповідно до методики випробувань; і результати приведені в таблиці Н. Таблиця Η Дозування, мг/л 300 100 Відкладення на сталі, % в зіставленні зі сліпим дослідом* 4 6 Загальна тверда речовина, що утворилася, % в зіставленні зі сліпим дослідом* 23 5 *без домішки Можуть бути зроблені зміни в композиції, операції і обладнанні способу даного винаходу, описаного тут, без відступу від концепції і об'єму винаходу, як визначено в наступній формулі винаходу.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for reducing of alumosilicate scaling in the bayer process

Автори англійською

Rothenberg Alan S.

Назва патенту російською

Способ уменьшения отложения алюмосиликата в способе байера

Автори російською

Ротенберг Алан С.

МПК / Мітки

МПК: C01F 7/06, C02F 5/10

Мітки: відкладення, зменшення, спосіб, байєра, способи, алюмосилікату

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-78832-sposib-zmenshennya-vidkladennya-alyumosilikatu-v-sposobi-bajjehra.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб зменшення відкладення алюмосилікату в способі байєра</a>

Подібні патенти