Уменьшение образования алюмосиликатной накипи в процессе Байера
REDUCING ALUMINOSILICATE SCALE IN BAYER PROCESS

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.
2
2
3
2
2
-
-
ПДС может иметь формулу 3(NaO⋅AlO⋅2SiO⋅0-2HO)⋅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
n
1
12
4
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) группу в молекуле, где n=1, 2 или 3 и R=Н, C-Салкил, арил, Na, K, Li или NH; или смеси таких продуктов реакции.
n
1
12
4
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) группу в молекуле, где n=1, 2 или 3 и R=Н, C-C алкил, арил, Na, K, Li или NH; 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.
th
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, 5 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.
n
1
12
4
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) группу в молекуле, где n=1, 2 или 3 и R=Н, С-С алкил, арил, Na, K, Li или NH, или смесь таких продуктов реакции.
По меньшей мере в одном воплощении способ уменьшения образования содержащей алюмосиликат накипи в процессе Байера включает следующие стадии:
1
2
3
- 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 R, компонента R и компонента R, 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
1
(i) R выбран из группы, состоящей из Н, алкила, амина, структуры (А) и структуры (В)
2
(ii) R 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,
3
22
3
22
3
22
3
22
3
22
3
22
3
22
Е представляет собой 2-этилгексил глицидиловый эфир, С-С глицидиловый эфир, С-С изоцианат, С-С хлорид, С-С бромид, С-С йодид, С-С сульфатный эфир, С-С фенолглицидиловый эфир и любое их сочетание,
3
(iii) R выбран из группы, состоящей из Н, алкила, амина, G и Е, и
(iv) n является целым числом от 2 до 6,
2
3
причем по меньшей мере один из R и R представляет собой G.
1
По меньшей мере в одном воплощении R 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.
3
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-O, 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.
2
1) Небольшое количество силиката натрия (0,25-1,5 г/л по SiO) 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.