(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石灰スラリーのレオロジーを改質する方法であって、
石灰スラリーを提供するステップと、
前記石灰スラリーにレオロジー改質剤を添加するステップと、を含み、
前記レオロジー改質剤は、高分子量ポリマーを含有し、
前記高分子量ポリマーは、アクリル酸とアクリルアミドとのコポリマー、および、加水分解ポリアクリルアミドからなる群から選択され、且つ、２００，０００より大きい数平均分子量を有する、方法。
【請求項２】
前記レオロジー改質剤は、前記高分子量ポリマー、低分子量アニオン性ポリマーと前記高分子量ポリマーとの混合物、キレート剤と前記高分子量ポリマーとの混合物、および、キレート剤と前記高分子量ポリマーと低分子量アニオン性ポリマーとの混合物からなる群から選択される要素を含有し、
前記低分子量アニオン性ポリマーは、アクリル酸とアクリルアミドとスルホン化アクリルアミドとのターポリマー、ポリアクリル酸、アクリル酸と２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸とのコポリマー、ポリマレイン酸、および、ポリマレイン酸とアクリル酸とのコポリマー、からなる群から選択され、且つ、２０，０００より小さい数平均分子量を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記石灰スラリーに添加される前記レオロジー改質剤の量は、０．１ｐｐｍ〜３００ｐｐｍと、１〜１００ｐｐｍと、２ｐｐｍ〜７０ｐｐｍとからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記レオロジー改質剤が、前記高分子量ポリマーとしての前記加水分解ポリアクリルアミドとキレート剤との混合物、および、前記高分子量ポリマーとしての前記アクリル酸とアクリルアミドとのコポリマーからなる群から選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記高分子量ポリマーは、１，０００，０００より大きい分子量を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記キレート剤が、エチレンジアミン四酢酸、クエン酸、リグノスルホン酸塩、２，３−ジメルカプト−１−プロパノール、ポルフィン、および、それらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
酸化マグネシウムスラリーのレオロジーを改質する方法であって、
酸化マグネシウムスラリーを提供するステップと、
前記酸化マグネシウムスラリーにレオロジー改質剤を添加するステップと、を含み、
前記レオロジー改質剤は、低分子量アニオン性ポリマーと高分子量ポリマーとの混合物、および、キレート剤と高分子量ポリマーと低分子量アニオン性ポリマーとの混合物からなる群から選択される要素を含有し、
前記高分子量ポリマーは、アクリル酸とアクリルアミドとのコポリマー、および、加水分解ポリアクリルアミドからなる群から選択され、且つ、２００，０００より大きい数平均分子量を有し、
前記低分子量アニオン性ポリマーは、アクリル酸とアクリルアミドとスルホン化アクリルアミドとのターポリマー、ポリアクリル酸、アクリル酸と２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸とのコポリマー、ポリマレイン酸、および、ポリマレイン酸とアクリル酸とのコポリマー、からなる群から選択され、且つ、２０，０００より小さい数平均分子量を有する、方法。
【請求項８】
前記酸化マグネシウムスラリーに添加された前記レオロジー改質剤の量は、１０ｐｐｍ〜３００ｐｐｍと、３０ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍとからなる群から選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記レオロジー改質剤が、前記高分子量ポリマーとしての前記加水分解ポリアクリルアミドと、前記キレート剤と、前記低分子量アニオン性ポリマーとしての前記ポリマレイン酸と、前記低分子量アニオン性ポリマーとしての前記アクリル酸および２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸のコポリマーとを含有する組成物である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記高分子量ポリマーは、１，０００，０００より大きい分子量を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
炭化水素製造プロセス中のファウリングを防止する方法であって、
石灰スラリーを提供するステップと、
前記石灰スラリーにレオロジー改質剤を添加して混合物を形成するステップであって、前記レオロジー改質剤は、高分子量ポリマーを含有する、ステップと、
フィードラインを通して前記混合物を中温石灰軟化装置へ搬送するステップと、
前記フィードラインのファウリングを防止するステップと、を含み、
前記高分子量ポリマーは、アクリル酸とアクリルアミドとのコポリマー、および、加水分解ポリアクリルアミドからなる群から選択され、且つ、２００，０００より大きい数平均分子量を有する、方法。
【請求項１２】
前記レオロジー改質剤は、前記高分子量ポリマー、低分子量アニオン性ポリマーと前記高分子量ポリマーとの混合物、キレート剤と前記高分子量ポリマーとの混合物、および、キレート剤と前記高分子量ポリマーと低分子量アニオン性ポリマーとの混合物からなる群から選択される要素を含有し、
前記低分子量アニオン性ポリマーは、アクリル酸とアクリルアミドとスルホン化アクリルアミドとのターポリマー、ポリアクリル酸、アクリル酸と２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸とのコポリマー、ポリマレイン酸、および、ポリマレイン酸とアクリル酸とのコポリマー、からなる群から選択され、且つ、２０，０００より小さい数平均分子量を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記石灰スラリーに添加されるレオロジー改質剤の量は、０．１ｐｐｍ〜３００ｐｐｍと、１〜１００ｐｐｍと、２ｐｐｍ〜７０ｐｐｍとからなる群から選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記レオロジー改質剤が、前記高分子量ポリマーとしての前記加水分解ポリアクリルアミドとキレート剤との混合物、および、前記高分子量ポリマーとしての前記アクリル酸とアクリルアミドとのコポリマーからなる群から選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記高分子量ポリマーは、１，０００，０００より大きい分子量を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記キレート剤が、エチレンジアミン四酢酸、クエン酸、リグノスルホン酸塩、２，３−ジメルカプト−１−プロパノール、ポルフィン、および、それらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
炭化水素製造中のファウリングを防止する方法であって、
酸化マグネシウムスラリーを提供するステップと、
前記酸化マグネシウムスラリーにレオロジー改質剤を添加して混合物を形成するステップであって、前記レオロジー改質剤は、低分子量アニオン性ポリマーと高分子量ポリマーとの混合物、および、キレート剤と高分子量ポリマーと低分子量アニオン性ポリマーとの混合物からなる群から選択される要素を含有するステップと、
フィードラインを通して前記混合物を装置へ搬送するステップと、
前記フィードラインのファウリングを防止するステップと、を含み、
前記高分子量ポリマーは、アクリル酸とアクリルアミドとのコポリマー、および、加水分解ポリアクリルアミドからなる群から選択され、且つ、２００，０００より大きい数平均分子量を有し、
前記低分子量アニオン性ポリマーは、アクリル酸とアクリルアミドとスルホン化アクリルアミドとのターポリマー、ポリアクリル酸、アクリル酸と２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸とのコポリマー、ポリマレイン酸、および、ポリマレイン酸とアクリル酸とのコポリマー、からなる群から選択され、且つ、２０，０００より小さい数平均分子量を有する、 方法。
【請求項１８】
前記装置は、中温石灰軟化装置と、熱交換器と、蒸発器とからなる群から選択される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記酸化マグネシウムスラリーに添加される前記レオロジー改質剤の量は、１０ｐｐｍ〜３００ｐｐｍと、３０ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍとからなる群から選択される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記レオロジー改質剤が、前記高分子量ポリマーとしての前記加水分解ポリアクリルアミドと、前記キレート剤と、前記低分子量アニオン性ポリマーとしての前記ポリマレイン酸と、前記低分子量アニオン性ポリマーとしての前記アクリル酸および２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸のコポリマーとを含有する組成物である、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、スラリーのレオロジー（rheology）を改質するために有用な種々のレオロジー改質剤に関する。より詳細には、本開示は、石灰スラリーおよび酸化マグネシウムスラリーのレオロジーを改質するために有用なレオロジー改質剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
石灰および酸化マグネシウムのスラリーは、水の硬度を処理（つまり硬水イオンを除去）し、またシリカの除去を促進するために、石灰軟化装置および中温石灰軟化装置（warm lime softeners） によく添加される。これらのイオンを水から除去しないと、水と接触することになる後続機器に硬水堆積物が生じて機器のファウリング（fouling）が起こる。硬水ファウリングは、例えば、熱交換器、蒸発器、およびボイラーにおいて発生する可能性がある。熱交換器、蒸発器、およびボイラーは、炭化水素製造および発電などの様々なプロセスで使用することが可能な熱水または蒸気を生成するのに使用することが可能である。また、石灰スラリーおよび酸化マグネシウムスラリーをスクラバに添加して、ＳＯ２、Ｈ２Ｓ、ＣＯ２などの酸性ガスの洗浄を促進することもでき、酸化マグネシウムスラリーを使用して廃水処理中にｐＨを調整することもできる。
【０００３】
フィードラインを使用して、上記スラリーを各プロセスで使用される様々な装置へ搬送する。石灰スラリーおよび酸化マグネシウムスラリーを適切に処理しないと、石灰およびマグネシウムがフィードライン内に堆積物を形成し、それによってスラリーの供給流量が減少し、最終的にはフィードラインを塞いだり詰まらせたりすることがある。一度詰まれば、フィードライン内の硬堆積物は、通常、危険かつ取扱いが難しいＨＣｌなどの酸でフィードラインを洗浄することによって除去または分解されることになる。さらに、このような酸処理には、廃棄物処理用の特殊な手順が必要となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
詰まったフィードラインを洗浄するために使用される従来技術の方法は、このように危険かつ費用がかかり、また長時間のダウンタイムが必要となる。スラリーフィードラインが詰まってしまうと、全運転をシャットダウンする必要があり、フィードラインをオフラインにして、その後酸で洗浄する必要がある。特定のプロセスでは、これらのステップが、時には週に一回など頻繁に繰り返されなければならず、それによって、炭化水素製造などのプロセス全体の意図した目標を達成するために必要な合計時間が大幅に増加する。従って、フィードラインをオフラインにしたり洗浄したりしなくてよいように、スラリーフィードライン内の石灰堆積物および酸化マグネシウム堆積物を低減または抑制する化学的処理が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書では、レオロジー改質剤およびスラリーのレオロジーを改質する方法が開示される。一態様では、石灰スラリーのレオロジーを改質する方法が開示される。該方法は、石灰スラリーを提供するステップと、石灰スラリーにレオロジー改質剤を添加するステップと、を含み、レオロジー改質剤は、低分子量アニオン性ポリマー、高分子量ポリマー、低分子量アニオン性ポリマーと高分子量ポリマーとの混合物、キレート剤と高分子量ポリマーとの混合物、および、キレート剤と高分子量ポリマーと低分子量アニオン性ポリマーとの混合物からなる群から選択される要素を含有する。
【０００６】
追加の態様では、酸化マグネシウムスラリーのレオロジーを改質する方法が開示される。該方法は、酸化マグネシウムスラリーを提供するステップと、酸化マグネシウムスラリーにレオロジー改質剤を添加するステップと、を含み、レオロジー改質剤は、低分子量アニオン性ポリマー、低分子量アニオン性ポリマーと高分子量ポリマーとの混合物、および、キレート剤と高分子量ポリマーと低分子量アニオン性ポリマーとの混合物からなる群から選択される要素を含有する。
【０００７】
別の態様では、炭化水素製造プロセス中のファウリングを防止する方法が開示される。該方法は、石灰スラリーを提供するステップと、石灰スラリーにレオロジー改質剤を添加して混合物を形成するステップであって、レオロジー改質剤は、低分子量アニオン性ポリマー、高分子量ポリマー、低分子量アニオン性ポリマーと高分子量ポリマーとの混合物、キレート剤と高分子量ポリマーとの混合物、および、キレート剤と高分子量ポリマーと低分子量アニオン性ポリマーとの混合物からなる群から選択される要素を含有する、ステップと、フィードラインを通して混合物を中温石灰軟化装置へ搬送するステップと、フィードラインのファウリングを防止するステップと、を含む。
【０００８】
さらに別の態様では、炭化水素製造プロセス中のファウリングを防止する別の方法が開示される。該方法は、酸化マグネシウムスラリーを提供するステップと、酸化マグネシウムスラリーにレオロジー改質剤を添加して混合物を形成するステップであって、レオロジー改質剤は、低分子量アニオン性ポリマー、低分子量アニオン性ポリマーと高分子量ポリマーとの混合物、および、キレート剤と高分子量ポリマーと低分子量アニオン性ポリマーとの混合物からなる群から選択される要素を含有するステップと、フィードラインを通して混合物を装置へ搬送するステップと、パイプラインのファウリングを防止するステップと、を含む。
【０００９】
上記は、以下の詳細な説明をよりよく理解できるように、本開示の特徴および技術的利点を幾分広く概説したものである。本出願の特許請求の範囲の主題を形成する本開示のさらなる特徴および利点を以下に説明する。本開示の同様の目的を実施するために他の実施形態を修正または設計する基礎として、開示された概念および特定の実施形態を容易に利用できることが、当業者には理解されよう。そのような同等の実施形態が添付の特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨および範囲から逸脱しないことも、当業者には理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、スラリーのレオロジーを改質するために有用な組成物および方法に関する。特定の態様では、スラリーは石灰スラリーである。「石灰」は、酸化カルシウムまたはＣａＯと言い換えてもよい。他の態様では、スラリーは、酸化マグネシウムスラリーである。本開示のレオロジー改質剤は、酸化マグネシウムスラリーに加え、水酸化マグネシウムスラリーのレオロジーを改質するのにも効果的である。
【００１１】
石灰スラリーに関しては、これらのスラリーが高粘性となりうること、または、特定の状況では、実質的に凝固しうることが良く知られている。さらに、石灰スラリーは、それらの搬送に使用されるフィードラインに堆積物を形成することがあり、またフィードラインを完全に塞ぐこともあり、それによりプロセス全体をシャットダウンして、フィードラインを手作業または酸処理で洗浄することが必要となる。本開示によれば、これらの石灰スラリーのレオロジーを有利に改質することによって堆積物の形成およびフィードラインの詰まりを抑制または最小化させることができる種々のレオロジー改質剤が開示される。
【００１２】
一態様では、レオロジー改質剤が石灰スラリーに添加され、そのレオロジーを改質する。いくつかの態様では、レオロジー改質剤は、１つまたは複数の高分子量ポリマーを含有することができる。他の態様では、レオロジー改質剤は、低分子量アニオン性ポリマーを含有することができる。さらなる態様では、レオロジー改質剤は、高分子量ポリマーとキレート剤とを含有することができる。さらに他の態様では、レオロジー改質剤は、高分子量ポリマーと低分子量アニオン性ポリマーとを含有することができる。追加の態様では、レオロジー改質剤は、高分子量ポリマーと、キレート剤と、低分子量アニオン性ポリマーとを含有することができる。本開示によれば、「ポリマー（polymer）」または「ポリマー(polymers)」の用語は、ホモポリマー、２種以上のモノマーのコポリマー、ターポリマーなどを含むことを意図する。
【００１３】
概して、高分子量ポリマーは、約２００，０００より大きい数平均分子量を有する。特定の態様では、高分子量ポリマーは、約５０，０００より小さい分子量を有する。追加の態様では、高分子量ポリマーは、約５００，０００より大きい分子量を有する。いくつかの態様では、高分子量ポリマーは、約７５０，０００より大きい分子量を有し、また、他の態様では、高分子量ポリマーは、約１，０００，０００より大きい分子量を有する。
【００１４】
石灰スラリーに添加するレオロジー改質剤の量は、少なくともスラリー中の石灰の量に依存する。例えば、特定の添加量のレオロジー改質剤を石灰１０％のスラリーに添加してよく、異なる添加量のレオロジー改質剤を石灰３０％のスラリーに添加してよい。一般に、石灰スラリーに添加されるレオロジー改質剤の量は、活性高分子（active polymer）に基づき、約０．１ｐｐｍ〜約３００ｐｐｍとなる。他の態様では、上記量は、活性高分子に基づき、約１ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍであってよい。さらなる態様では、上記量は、活性高分子に基づき、約２ｐｐｍ〜約７０ｐｐｍであってよい。レオロジー改質剤がキレート剤を含有する場合も、上記の量は同じである。
【００１５】
特定の態様では、高分子量ポリマーは、アクリル酸とアクリルアミドとのコポリマーである。アクリル酸とアクリルアミドとの高分子量コポリマーは、アクリル酸モノマー約１％〜約１５％およびアクリルアミドモノマー約９９％〜約８５％など、任意のモノマー比を含むことができる。コポリマーは、約９５％の高程度のアクリル酸と約５％の低程度のアクリルアミドとを含むことができる。例えば、高分子量コポリマーは、アクリル酸約９０％とアクリルアミド約１０％とを含むことができる。一態様では、コポリマーは、アクリル酸約３％とアクリルアミド約９７％とを含有する。上記コポリマーは、特定の態様では約５０，０００未満の分子量を、いくつかの態様では約２００，０００超の分子量を、他の態様では約１，０００，０００超の分子量を、追加の態様では、約５，０００，０００超の分子量を、さらなる態様では約１０，０００，０００超の分子量を、その他の態様では約１５，０００，０００超の分子量を有することができる。例えば、コポリマーが、約３％のアクリル酸と約９７％のアクリルアミドとを含有する場合、該ポリマーは、１５，０００，０００超の分子量を有することができる。さらに、コポリマーが、アクリル酸約９０％とアクリルアミド約１０％とを含有する場合、該ポリマーは、約５０，０００未満の分子量を有することができる。他の態様では、高分子量ポリマーは、加水分解ポリアクリルアミドでよい。加水分解ポリアクリルアミドは、約２００，０００より大きい分子量を有することができ、特定の態様では、その分子量は、約１，０００，０００よりも大きい。
【００１６】
さらに、特定の態様では、キレート剤またはキラントが、高分子量ポリマーとともに石灰スラリーに添加される。このように、レオロジー改質剤を石灰スラリーに添加することができ、レオロジー改質剤は任意の量の高分子量ポリマーと任意の量のキレート剤とを含んでよい。特定の態様では、このレオロジー改質剤は、低分子量アニオン性ポリマーを含有することができる。キレート剤は、当技術分野において一般に知られており、任意のキレート剤を当業者が選択して、本開示に関連して使用することが可能である。特定の態様では、キレート剤は、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、クエン酸、リグノスルホン酸塩、ジメルカプロール（２，３−ジメルカプト−１−プロパノール）、ポルフィン、およびそれらの任意の組み合わせから選択される。特定の一態様では、キレート剤はＥＤＴＡである。
【００１７】
このように、本開示の特定の態様では、レオロジー改質剤を石灰スラリーに添加することができ、ここで、レオロジー改質剤は、キレート剤、および、アクリル酸とアクリルアミドとの高分子量コポリマーとを含有する。レオロジー改質剤は、キレート剤約４０％〜約６０％と、高分子量ポリマー約６０％〜約４０％とを含有することができる。任意の上記アクリル酸とアクリルアミドとのコポリマーを使用することができ、該コポリマーは任意の上記モノマー比を有することができ、レオロジー改質剤は任意の量のキレート剤とコポリマーとを含有することができ、また、キレート剤は、ＥＤＴＡなどの当技術分野で周知の任意のキレート剤とすることができる。前述のように、レオロジー改質剤は、低分子量アニオン性ポリマーを含有することもできる。
【００１８】
他の態様では、石灰スラリーに添加されるレオロジー改質剤は、キレート剤、および、高分子量加水分解ポリアクリルアミドを含有することができる。レオロジー改質剤は、キレート剤約４０％〜約６０％と、高分子量ポリマー約６０％〜約４０％とを含有することができる。加水分解ポリアクリルアミドは、約２００，０００よりも大きい分子量を有することができ、特定の態様では、その分子量は、約１，０００，０００よりも大きい。一態様では、レオロジー改質剤は、加水分解ポリアクリルアミド約１％〜約１０％と、キレート剤約０．１％〜約５％とを含有する。特定の態様では、レオロジー改質剤は、加水分解ポリアクリルアミド約１．６％と、エチレンジアミン四酢酸約０．４％とを含有する。前述のように、レオロジー改質剤は、低分子量アニオン性ポリマーを含有することもできる。
【００１９】
本開示の追加の態様では、石灰スラリーに添加されるレオロジー改質剤は、低分子量アニオン性ポリマーを含有することができる。特定の態様において、低分子量アニオン性ポリマーは、約１，０００〜約２０，０００の範囲内の数平均分子量を有する。さらなる態様において、低分子量アニオン性ポリマーは、約２，０００〜約１５，０００の間、また、約２，０００〜約５，０００の間の分子量を有することができる。
【００２０】
本願では、レオロジー改質剤として種々の低分子量アニオン性ポリマーの使用が考慮される。一態様では、低分子量アニオン性ポリマーは、アクリル酸と、アクリルアミドと、スルホン化アクリルアミドとのターポリマーである。このターポリマーでは任意のモノマー比を使用することができる。例えば、アクリル酸は、ターポリマー中に約５％〜約９５％存在することができ、アクリルアミドは、ターポリマー中に約５％〜約９５％存在することができ、スルホン化アクリルアミドは、ターポリマー中に約５％〜約９５％存在することができる。一態様では、アクリル酸：アクリルアミド：スルホン化アクリルアミドのモノマー比は、それぞれ、約４０：２０：４０である。別の態様では、低分子量アニオン性ポリマーは、アクリル酸ポリマーで、必要に応じて、５，０００未満の分子量を有する。さらなる態様では、低分子量アニオン性ポリマーは、アクリル酸／２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸のコポリマーである。このコポリマーでは、任意のモノマー比を使用することができる。例えば、該コポリマーは、約５％〜約９５％のアクリル酸と、約５％〜約９５％の２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸とを含有することができる。特定の一態様では、該コポリマーは、モノマー比がそれぞれ約６０：４０であるアクリル酸と２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸とを含有する。低分子量アニオン性ポリマーのレオロジー改質剤のさらなる例としては、ポリマレイン酸とＡＡ／ＡＭＰＳとの混合物、ポリマレイン酸ポリマー、およびポリマレイン酸とアクリル酸とのコポリマーがある。前述のように、低分子量アニオン性ポリマーに加えて、レオロジー改質剤は、高分子量ポリマーと、必要に応じてキレート剤を含有することもできる。
【００２１】
上述のように、上記レオロジー改質剤は、石灰スラリーを組み込んだ任意のプロセスに添加することができる。このようなプロセスには、中温石灰軟化装置、高温石灰軟化装置（hot lime softener）、または硬水イオンを水から除去する任意の他のプロセスを組み込んだプロセスが含まれる。また、上記のレオロジー改質剤は、炭化水素製造プロセスおよび発電プロセスなど、熱交換器、蒸発器、およびボイラーを利用するプロセスに添加することができる。さらに、上記のレオロジー改質剤をスクラバに添加して、ＳＯ２、Ｈ２ＳおよびＣＯ２などの酸性ガスの洗浄を促進することもできる。
【００２２】
一態様では、石灰スラリーのレオロジーを改質する方法が開示される。本方法は、石灰スラリーを提供するステップと、石灰スラリーにレオロジー改質剤を添加するステップとを含むことができる。石灰スラリーは、貯蔵装置に貯蔵することができる。貯蔵装置内の該スラリーにレオロジー改質剤を添加することができる。特定の態様では、レオロジー改質剤は、上記高分子量ポリマーのいずれかを含有する。特定の態様では、レオロジー改質剤は、上記低分子量アニオン性ポリマーのいずれかを含有することができる。追加の態様では、レオロジー改質剤は、キレート剤と組み合わせて上記高分子量ポリマーのいずれかを含有することができる。さらに、レオロジー改質剤は、上記高分子量ポリマーのいずれかと、上記低分子量アニオン性ポリマーのいずれかと、キレート剤とを含有することができる。
【００２３】
一態様では、レオロジー改質剤は、加水分解ポリアクリルアミド約１％〜約１０％と、キレート剤約０.１％〜約５％とを含有する。別の態様では、レオロジー改質剤は、アクリル酸とアクリルアミドとの高分子量コポリマーを含有し、該コポリマーは、アクリル酸モノマー約１％〜約１５％と、アクリルアミドモノマー約９９％〜約８５％とを含有する。さらなる態様では、レオロジー改質剤は、低分子量ポリアクリル酸を含有する。さらなる態様では、レオロジー改質剤は、アクリル酸とアクリルアミドとスルホン化アクリルアミドとを含有するターポリマーを含有する。別の態様では、レオロジー改質剤は、ポリマレイン酸ポリマーを含有する。
【００２４】
追加の態様では、炭化水素製造プロセス中のファウリングを防止する方法が開示される。本方法は、石灰スラリーを提供するステップと、混合物を形成するために石灰スラリーにレオロジー改質剤を添加するステップとを含むことができる。特定の態様では、レオロジー改質剤は、上記高分子量ポリマーのいずれかを含有することができる。また、レオロジー改質剤は、上記高分子量ポリマーのいずれかと組み合わせて上記キレート剤のいずれかを含有することができる。さらに、レオロジー改質剤は、上記低分子量アニオン性ポリマーのいずれかを含有してもよく、あるいは、代替的に、レオロジー改質剤は低分子量アニオン性ポリマーと、高分子量ポリマーと、キレート剤との組み合わせを含有することができる。本方法はさらに、フィードラインを通して混合物を中温石灰軟化装置へ搬送するステップを含む。混合物は、本開示のレオロジー改質剤の態様を備えているため、フィードライン上の石灰沈着が防止または大幅に低減され、汚れたフィードラインを洗浄するためにプロセスをシャットダウンする必要なく運転を続けることができる。
【００２５】
特定の炭化水素製造プロセスでは、炭化水素の回収と関連して用いられる水（以下、「生産水」とする）を貯蔵するために、池または類似の水貯蔵装置が設けられている。この生産水は、多くの異なる水源に由来することがあり、概して精製されていない。したがって、生産水は、シリカを大量に含有することがある。生産水を中温石灰軟化装置に供給して、シリカのような汚染物質を除去する。特定の運転では、石灰スラリーおよび／または酸化マグネシウムスラリーもまた中温石灰軟化装置に供給される。石灰および／または酸化マグネシウムスラリーは、シリカの除去を促進する。例えば、シリカを酸化マグネシウムまたは石灰の上に沈殿させることができる。特定の状況では、中温石灰軟化装置の内部の媒体のｐＨを上昇させて、シリカの沈殿を容易にする。次に、水から沈殿物を分離させて、水を中温石灰軟化装置から熱交換器または蒸気発生器などの次の装置に供給することができる。
【００２６】
しかし、前述のように、石灰スラリーと酸化マグネシウムスラリーは、生産水からのシリカ除去を容易にする利点を提供するものの、それらのスラリーは、中温石灰軟化装置の中へスラリーを供給するために使用されるフィードラインに堆積物を形成することもある。特定の態様では、貯蔵装置が、中温石灰軟化装置の近傍に設けられている。該貯蔵装置は、石灰スラリーを収容することができる。他の態様では、貯蔵装置が、中温石灰軟化装置の近傍に設けられている。該貯蔵装置は、酸化マグネシウムスラリーを収容することができる。さらなる態様では、２つ以上の貯蔵装置が、中温石灰軟化装置の近傍に設けられている。該貯蔵装置の少なくとも一方は、石灰スラリーを収容し、該貯蔵装置の少なくとも一方は、酸化マグネシウムスラリーを収容する。フィードラインは、石灰スラリー貯蔵装置および酸化マグネシウムスラリー貯蔵装置を中温石灰軟化装置に接続する。また、フィードラインは、石灰スラリーと酸化マグネシウムスラリーとをそれぞれの貯蔵装置から中温石灰軟化装置に搬送するのに使用される。上述のように、これらのフィードラインは、石灰および／または酸化マグネシウム堆積物で汚れてしまい、約１週間〜約１か月後には、運転全体をシャットダウンする必要が生じ、フィードラインを手動または酸のいずれかで洗浄する必要が生じる。しかし、前述のレオロジー改質剤のいずれかを石灰スラリーに添加すると、フィードラインの堆積物は発生しないか、または大幅に低減される。酸化マグネシウムスラリーに添加されるレオロジー改質剤については、さらに後述する。
【００２７】
上記したように、本願が考慮するプロセスは、石灰スラリーと、酸化マグネシウムスラリーまたは水酸化マグネシウムスラリーとの両方を組み込むことができる。以下に説明するレオロジー改質剤はすべて、酸化マグネシウムスラリーおよび水酸化マグネシウムスラリーに対してほとんど同じように使用することができる。理解を容易にするために、化学作用は、酸化マグネシウムスラリーに関連して説明する。
【００２８】
本開示は、いろいろなレオロジー改質剤を酸化マグネシウムスラリーに添加することを考慮する。一態様では、１つまたは複数の上記開示の低分子量アニオン性ポリマーを酸化マグネシウムスラリーに添加して、そのレオロジーを改質して、酸化マグネシウムの搬送に使用されるフィードラインを汚染するのを防止する。他の態様では、上記低分子量アニオン性ポリマーのいずれかと、上記高分子量ポリマーいずれかとの組み合わせをスラリーに添加することができる。さらなる態様では、酸化マグネシウムスラリーに添加されるレオロジー改質剤は、上記低分子量アニオン性ポリマーのいずれかと、上記高分子量ポリマーのいずれかと、本開示のキレート剤のいずれかとを含有することができる。
【００２９】
例えば、一態様では、酸化マグネシウムスラリーに添加されるレオロジー改質剤は、加水分解ポリアクリルアミド約１％〜約１０％とキレート剤約０．１％〜約５％とを含む組成物、および、ポリマレイン酸とＡＡ／ＡＭＰＳコポリマーとの混合物を含有する組成物の組み合わせを含有する。別の態様では、レオロジー改質剤は、低分子量ポリアクリル酸を含有する。追加の態様では、レオロジー改質剤は、アクリル酸と、アクリルアミドと、スルホン化アクリルアミドとを含有するターポリマーを含有する。別の態様では、レオロジー改質剤は、ポリマレイン酸とＡＡ／ＡＭＰＳコポリマーとの混合物を含有し、また追加の例示的態様では、レオロジー改質剤は、ＡＡ／ＡＭＰＳコポリマーを含有する。
【００３０】
酸化マグネシウムスラリーに添加するレオロジー改質剤の量は、スラリーの特性に基づいて選択することができる。特定の態様では、スラリーに対してレオロジー改質剤を約１０〜約３００ｐｐｍ添加することができる。別の態様では、スラリーに対してレオロジー改質剤を約３０〜約２５０ｐｐｍ添加することができる。
【００３１】
上述のように、上記レオロジー改質剤は、酸化マグネシウムスラリーを組み込んだ任意のプロセスに添加することができる。このようなプロセスには、中温石灰軟化装置、高温石灰軟化装置、または硬水イオンを水から除去する任意の他のプロセスを組み込んだプロセスが含まれる。また、上記レオロジー改質剤は、炭化水素製造プロセスおよび発電プロセスなど、熱交換器、蒸発器、およびボイラーを利用するプロセスに添加することができる。さらに、上記のレオロジー改質剤をスクラバに添加して、ＳＯ２、Ｈ２ＳおよびＣＯ２などの酸性ガスの洗浄を促進することもできる。
【００３２】
一態様では、酸化マグネシウムスラリーのレオロジーを改質する方法が開示される。本方法は、酸化マグネシウムスラリーを提供するステップと、酸化マグネシウムスラリーにレオロジー改質剤を添加するステップとを含むことができる。酸化マグネシウムスラリーは、貯蔵装置に貯蔵することができる。貯蔵装置内の該スラリーにレオロジー改質剤を添加することができる。レオロジー改質剤は、上記低分子量アニオン性ポリマーのいずれかを含有する。レオロジー改質剤は、上記高分子量ポリマーのいずれかと組み合わせて上記低分子量アニオン性ポリマーのいずれかを含有することもできる。さらに、レオロジー改質剤は、上記低分子量アニオン性ポリマーのいずれかと、上記高分子量ポリマーのいずれかと、上記キレート剤のいずれかとの組み合わせを含有することができる。
【００３３】
追加の態様では、炭化水素製造プロセス中にファウリングを防止する方法が開示される。本方法は、酸化マグネシウムスラリーを提供するステップと、酸化マグネシウムスラリーにレオロジー改質剤を添加して混合物を形成するステップとを含むことができる。特定の態様では、レオロジー改質剤は、上記低分子量アニオン性ポリマーのいずれかを、単独で、または、上記高分子量ポリマーのいずれかと組み合わせて、また必要に応じて上記キレート剤のいずれかと組み合わせて含有することができる。本方法は、さらに、フィードラインを通して混合物を装置へ搬送するステップを含む。装置とは、例えば、中温石灰軟化装置、熱交換器、および／または蒸発器などでよい。混合物は、本開示のレオロジー改質剤を含有しているため、フィードライン上の堆積物が防止または大幅に削減され、汚れたフィードラインを洗浄するためにプロセスをシャットダウンする必要なく運転を続けることができる。
【００３４】
上述のように、特定の炭化水素製造プロセスでは、炭化水素の回収と関連して用いられる生産水を貯蔵するために、池または類似の貯水装置が設けられている。この生産水は、多くの異なる水源に由来することがあり、概して精製されておらず、シリカを大量に含有することがある。従って、汚染物質を除去するために、生産水を中温石灰軟化装置に供給し、石灰スラリーおよび／または酸化マグネシウムスラリーを中温石灰軟化装置に供給することも可能である。石灰および／または酸化マグネシウムスラリーは、シリカの除去を促進する。例えば、シリカを酸化マグネシウムまたは石灰の上に沈殿させることができる。特定の状況では、中温石灰軟化装置の内部の媒体のｐＨを上昇させて、シリカの沈殿を容易にする。次に、水から沈殿物を分離させて、水を中温石灰軟化装置から熱交換器または蒸気発生器などの次の装置に供給することができる。
【００３５】
しかし、前述のように、石灰スラリーと酸化マグネシウムスラリーは、生産水からのシリカ除去を容易にする利点を提供するものの、それらのスラリーは、中温石灰軟化装置の中へスラリーを供給するために使用されるフィードライン上に堆積物を形成することもある。特定の態様では、貯蔵装置が、中温石灰軟化装置の近傍に設けられている。該貯蔵装置は、酸化マグネシウムスラリーを収容することができる。他の態様では、貯蔵装置が、中温石灰軟化装置の近傍に設けられている。該貯蔵装置は、石灰スラリーを収容することができる。さらなる態様では、２つ以上の貯蔵装置が、中温石灰軟化装置の近傍に設けられている。該貯蔵装置の少なくとも一方は、石灰スラリーを収容し、該貯蔵装置の少なくとも一方は、酸化マグネシウムのスラリーを収容する。フィードラインは、石灰スラリー貯蔵装置と酸化マグネシウムスラリー貯蔵装置とを中温石灰軟化装置に接続する。また、フィードラインは、石灰スラリーと酸化マグネシウムスラリーとをそれぞれの貯蔵装置から中温石灰軟化装置に搬送するのに使用される。上述のように、これらのフィードラインは、石灰堆積物および／または酸化マグネシウム堆積物で汚れてしまい、約１週間〜約１か月後には、運転全体をシャットダウンする必要があり、フィードラインは、手作業または酸を用いて洗浄する必要がある。しかし、前述のレオロジー改質剤のうち１つまたは複数を石灰スラリーおよび／または酸化マグネシウムスラリーに添加すると、フィードライン堆積物は発生しないか、または大幅に低減される。
【００３６】
さらなる態様では、熱交換器／蒸発器内のファウリングを防止する方法が開示される。熱交換器／蒸発器は炭化水素生産によく使用される。本方法の一態様では、例えば、池からの生産水を熱交換器内に注入することができるが、前述のように、生産水はシリカのような汚染物質を高レベルで含むことがあるので、熱交換器が汚れることがある。貯蔵装置は熱交換器の近くに配置することができ、該貯蔵装置は、酸化マグネシウムスラリーを収容することができる。フィードラインを使用して酸化マグネシウムスラリーを熱交換器に供給し、酸化マグネシウム上へのシリカの沈殿を促進することによって、熱交換器のファウリングを低減することができる。シリカのほかにも、水中の他の鉱物を酸化マグネシウムの上に沈殿させることもできる。酸化マグネシウムの添加により水性媒体のｐＨも上昇し、それによって、シリカおよび他の鉱物の沈殿がさらに促進される。しかし、上記のように、酸化マグネシウムスラリーのフィードラインは、酸化マグネシウム堆積物のために汚れ、最終的には塞がってしまうことになる。したがって、本方法は、酸化マグネシウムスラリーに上記開示のレオロジー改質剤の１つまたは複数を添加し、それによってファウリングを阻害するかまたはファウリングを大幅に減少させることを図る。
【００３７】
例えば、一態様では、酸化マグネシウムスラリーに添加されるレオロジー改質剤は、加水分解ポリアクリルアミド約１％〜約１０％と、キレート剤約０．１％〜約５％とを含有する組成物、および、ポリマレイン酸とＡＡ／ＡＭＰＳコポリマーとの混合物を含有する組成物の組み合わせを含有する。別の態様では、レオロジー改質剤は、低分子量ポリアクリル酸を含有する。追加の態様では、レオロジー改質剤は、アクリル酸と、アクリルアミドと、スルホン化アクリルアミドとを含有するターポリマーを含有する。別の態様では、レオロジー改質剤は、ポリマレイン酸とＡＡ／ＡＭＰＳコポリマーとの混合物を含有し、また追加の例示的態様では、レオロジー改質剤は、ＡＡ／ＡＭＰＳコポリマーを含有する。
【実施例】
【００３８】
以下の実施例は、本開示のレオロジー改質剤の有益な技術的効果を示している。最初の実験設定では、濃度９％の石灰スラリーが、６個の別々のメスシリンダに添加された。メスシリンダ１にはレオロジー改質剤を全く添加しなかった。しかし、メスシリンダ２〜６にはレオロジー改質剤を添加した。表１に関して、添加剤Ａを示した量でメスシリンダ２〜５に添加した。添加剤Ｂを表１に示した量でメスシリンダ６に添加した。メスシリンダ内のスラリーを、その後、６時間放置した（凝結させた）。次に、メスシリンダに蓋をして反転させた。上述の手順が実行され、表１〜４に示すデータが得られ、示した異なる凝結時間を使用したが、示した異なる添加剤などを使用した。メスシリンダ中で石灰スラリーまたは酸化マグネシウムスラリーを完全に分散させるのに必要な反転の総回数が、表に示されている。特定の状況では、スラリーが完全には分散しなかった。反転数が少ないことが、より効果的なレオロジー改質剤であることに相当する。各表において、メスシリンダに添加されるレオロジー改質剤は以下のように定義される。
添加剤Ａ＝１５，０００，０００超の分子量を有するアクリル酸とアクリルアミド（モノマー比３：９７）のコポリマーであって、活性高分子を２８％含有する。
添加剤Ｂ＝加水分解ポリアクリルアミド１．６％（分子量１，０００，０００超）とＥＤＴＡ０．４％とを含有する組成物である。
添加物Ｃ＝ポリマレイン酸１８％とＡＡ／ＡＭＰＳコポリマー１２％との混合物であって、全活性は３０％である。
添加剤Ｄ＝ＡＡ／ＡＭＰＳコポリマーが２８％である。
添加剤Ｅ＝活性低分子量（＜５０００）ポリアクリル酸が４２％である。
添加剤Ｆ＝アクリル酸とアクリルアミドとスルホン化アクリルアミドとを含有するターポリマー（モノマー比４０：２０：４０）である。
添加剤Ｇ＝活性ポリマレイン酸が５０％である。
添加剤Ｈ＝ポリマレイン酸とアクリル酸との活性コポリマー（モノマー比５０／５０）が５０％である。
【００３９】
【表１】
0006362676.tif 000002
【００４０】
【表２】
0006362676.tif 000003
【００４１】
【表３】
0006362676.tif 000004
【００４２】
【表４】
0006362676.tif 000005
【００４３】
本明細書において開示され請求される組成物と方法の全ては、本開示に照らして必要以上の実験をすることなく、作製し実行することができる。本発明は、多くの異なる形態で具現化されうるが、本発明の具体的な好適な実施形態については本明細書に詳細に記載している。本開示は本発明の原理を例示するものであって、本発明を特定の説明された実施形態に限定することを意図するものではない。また、別段の記載がない限り、用語「１つの（ａ）」の使用は、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を含むことを意図している。例えば、「１つの（ａ）装置」は、「少なくとも１つの装置」または「１つまたは複数の装置」を含むことを意図している。
【００４４】
絶対項または近似項のいずれかで与えられた任意の範囲は、両者を包含することを意図したものであり、本明細書で使用されるいかなる定義も、明確にすることを意図したものであって限定することを意図したものではない。本発明の広範な範囲を記載する数値範囲およびパラメータは近似値であるが、特定の実施例において記載される数値は、可能な限り正確に報告されている。しかし、いずれの数値もそれらの試験測定値それぞれにおいて見られる標準偏差から必然的に生じる誤差を本来含有している。また、本明細書に開示される全ての範囲は、その中に包含されるあらゆる部分範囲（すべての小数値および整数値を含む）を含むものと理解されるべきである。
【００４５】
さらに、本発明は、本明細書に記載の様々な実施形態の一部または全てのあらゆる可能な組み合わせを包含する。本明細書に記載の本好適な実施形態の様々な変更および修正が当業者にはあきらかであることが理解されるべきである。そのような変更および修正は、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、また、意図した利益を損なうことなく、実施することができる。したがって、そのような変更および修正は、添付の請求項によって網羅されることが意図される。