CH651279A5 - Agent inhibiteur d'incrustations et de precipitation pour le traitement des eaux et procede pour sa preparation. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un agent inhibiteur de la formation d'incrustations et de précipitation des éléments alcalino-terreux en solution, utilisé dans le traitement des eaux industrielles et/ou domestiques et composé de polymères et/ou copolymères d'acides acryliques et méthacryliques.
L'invention concerne également un procédé pour la préparation dudit agent.
Depuis longtemps déjà, l'homme de l'art s'est heurté à l'apparition d'incrustations minérales sur des surfaces de transferts thermiques dans les installations industrielles ou domestiques dans lesquelles se produisent des échanges thermiques entre une source émettrice de chaleur et un liquide receveur, tel que de l'eau ou une phase aqueuse, qui doit être chauffé ou refroidi. En effet, la quasi-totalité des eaux naturelles et des liquides aqueux industriels ou domestiques contiennent en solution certains métaux alcalino-terreux sous une forme saline, tels que principalement le calcium et le magnésium. Quand ces eaux ou liquides aqueux sont traités dans des échangeurs thermiques, tels que par exemple des générateurs d'eau chaude ou de vapeur d'eau, des échangeurs thermiques de refroidissement, des installations de dessalement de l'eau de mer par distillation, les sels alcalino-terreux dissous sont généralement transformés en sels insolubles, dont la présence est rendue visible par la turbidité du milieu aqueux. Ces sels minéraux se déposent sous forme d'incrustations minérales sur les surfaces assurant le transfert de chaleur.
Dès lors, les accumulations d'incrustations minérales adhérentes aux parois diminuent la capacité d'échange thermique desdites surfaces de transfert de chaleur entre la source émettrice de chaleur et le liquide receveur.
En outre, ces accumulations restreignent les vitesses d'écoulement du fluide à chauffer ou à refroidir, rendant les installations industrielles ou domestiques de moins en moins performantes.
De plus, ces accumulations peuvent atteindre une telle importance qu'elles provoquent dans certaines installations industrielles l'occlusion des faisceaux d'échanges thermiques, exigeant leur démontage, leur décapage par des moyens mécaniques ou chmiques particulièrement agressifs pour les métaux, ou bien encore leur changement.
Ainsi, il s'est révélé comme une nécessité fondamentale d'empêcher ou de réduire à l'extrême la formation d'incrustations minérales de tartres sur les surfaces de transferts thermiques d'appareillages ou d'installations industrielles ou domestiques, tels que par exemple les échangeurs thermiques, les chaudières de production d'eau chaude ou de vapeur d'eau, les turbines à vapeur, les pompes et les condenseurs de vapeurs, les chaudières de distillation d'eau de mer, les éva-porateurs, les conditionneurs d'air, de telle sorte que lesdites surfaces de transferts thermiques fonctionnent de manière efficace et économique grâce au maintien de leur coefficient d'échange thermique et qu'elles disposent ainsi d'une durée de vie prolongée.
L'homme de l'art a recherché, et ce depuis longtemps, tous les adjuvants qui pourraient jouer un rôle efficace et déterminant d'inhibition à l'égard des incrustations minérales par leur introduction dans les eaux ou les milieux aqueux.
De nombreux adjuvants ont déjà été proposés pour jouer ce rôle d'inhibiteur par leur introduction dans le milieu aqueux à traiter, avant que celui-ci ne subisse une variation volontaire de température.
La littérature spécialisée cite, en abondance, des compositions in-hibitrices d'incrustations et de précipitation, et éventuellement de corrosion, par exemple celles dans lesquelles sont associés les dérivés phosphores, tels que les polyphosphates et polyphosphonates, avec
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les acides polycarboxyliques comme l'acide polyacrylique et l'acide polyméthacrylique.
Comme l'exprime le brevet français N° 2116139, si les poly-phosphates conduisent à la formation d'incrustations tendres et friables qui peuvent être facilement éliminées des surfaces de transferts thermiques, les acides polycarboxyliques ou leurs sels donnent des incrustations dures et adhérentes qu'il est plus difficile d'éliminer. Bien plus, dans les procédés de traitement des eaux qui comportent un aspect de chaleur, les polyphosphates sont facilement hydrolysés à chaud, leur action étant ainsi très limitée. C'est pourquoi ledit brevet français N° 2116139 propose d'utiliser, comme composition inhibitrice d'incrustations minérales, de l'anhydride polymaléique hydrolysé ayant un poids moléculaire compris entre 300 et 5000. Toutefois, cette composition inhibitrice présente des inconvénients qui se manifestent tant au moment de sa production que lors de son application industrielle. En elïet, la préparation de cette composition inhibitrice d'incrustations minérales se fait par polymérisation de l'anhydride maléique dans un solvant organique qui est généralement le toluène. Ce solvant, toxique pour l'homme, exige des conditions de sécurité importantes lors de sa mise en œuvre industrielle. Outre ce fait, dès que la polymérisation est achevée, l'anhydride polymaléique obtenu est soumis à une séparation par distillation d'avec le toluène, qui malgré la qualité dudit moyen de séparation pourrait laisser en son sein des traces de ce solvant.
Malgré ces inconvénients, et dans le but de rendre plus efficace la composition inhibitrice d'incrustations minérales à base d'anhydride polymaléique hydrolysé, le brevet français N° 2223308 décrit une composition synergique antitartre comprenant en mélange de l'anhydride polymaléique précité et un acide polyacrylique ou polyméthacrylique, ou encore leurs sels solubles dans le milieu aqueux. Bien que cette composition antitartre améliorée dispose simultanément d'un pouvoir inhibiteur d'incrustations et d'un pouvoir dispersant des tartres et des boues formés, elle est soumise aux mêmes aléas que la composition précitée.
Enfin, d'autres compositions inhibitrices d'incrustations et de précipitation minérales à base de polymères anioniques sont proposées dans i'art antérieur. Ainsi, ies brevets américains Nos 3663448 et 3463730 proposent l'utilisation d'agents polymères ayant un poids moléculaire compris entre 500 et 12 000 dans le but d'empêcher d'abord le dépôt d'incrustations adhérentes sur les surfaces métalliques d'échanges thermiques, et ensuite la formation d'unn trouble dans l'eau ou le milieu aqueux traité. C'est dans cet esprit que le brevet français N° 2415079 décrit à son tour une composition inhibitrice d'incrustations et de précipitation, constituée d'un polymère anionique à base d'acrylamide dont le poids moléculaire est compris entre 500 et 12000, à distribution asymétrique et bimodale, assurant cette double fonction inhibitrice des incrustations et de précipitation. Cette distribution asymétrique des poids moléculaires se compose d'au moins 60% de polymère dont le poids moléculaire est distribué entre 500 et 2000, d'au moins 10% de polymère dont le poids moléculaire est distribué entre 4000 et 12 000, et d'au plus 30% de polymère dont le poids moléculaire est distribué entre 2000 et 4000. Selon cette composition, la fonction inhibitrice des incrustations est pratiquement assurée par la fraction du polymère anionique dont le poids moléculaire est distribué entre 500 et 2000, tandis que la fonction inhibitrice de la précipitation est assurée par la fraction du polymère anionique dont le poids moléculaire est distribué entre 4000 et 12 000. Mais, lors de nombreuses expérimentations de traitement des eaux et des milieux aqueux au moyen de tels agents mixtes d'inhibition des incrustations et de précipitation, lesdits agents constitués de polymères anioniques offrant une distribution bimodale et asymétrique de leur poids moléculaire, n'apportent pas une efficacité aussi importante que celle qui était escomptée. En d'autres termes, le caractère d'inhibition de précipitation pour la fraction du polymère de poids moléculaire distribué entre 4000 et 12 000 n'est pas raisonnablement établi puisqu'il n'a pu être expérimentalement confirmé. De même, le caractère d'inhibition des incrustations pour la fraction du polymère de poids moléculaire distribué entre 500 et 2000 se révèle d'une efficacité insuffisante en raison de l'apparition de dépôts incrustants sur des surfaces de transferts thermiques quelques heures après l'introduction de la composition inhibitrice dans le milieu aqueux à traiter.
Ainsi, l'art antérieur propose des solutions qui, conduisant à la formation d'incrustations dures ou de précipitations, ne sont pas pleinement satisfaisantes, puisque les diverses compositions inhibitrices des incrustations de tartre ou de précipitation au sein même du milieu traité n'apportent pas l'efficacité souhaitée, c'est-à-dire ne font que retarder les phénomènes qu'ils devraient combattre. Dès lors, l'art antérieur n'apporte pas de véritable solution à ce problème de plus en plus fréquent et important qu'est la formation d'incrustations minérales sur les surfaces de transferts thermiques en contact avec des eaux et des milieux aqueux, avec, comme conséquence inéluctable, une diminution progressive mais rapide du coefficient d'échange thermique de ces surfaces, qui impose des conditions d'exploitation de plus en plus coûteuses.
Devant la nécessité économique et l'exigence technique de traiter les eaux et les milieux aqueux pour maintenir les installations industrielles ou domestiques, au niveau le plus élevé de la capacité d'échanges theriques, on a trouvé et mis au point un agent inhibiteur de la formation de tartre et de précipitation des éléments alcalino-terreux de haute efficacité dans le traitement des eaux et milieux aqueux d'origines industrielles et domestiques, possédant les qualités fondamentales recherchées, tout en éliminant les inconvénients précités.
Selon l'invention, l'agent inhibiteur de la formation d'incrustations et de la précipitation des éléments alcalino-terreux, destiné au traitement des eaux et des milieux aqueux en contact avec des surfaces de transfert thermique, constitué par les polymères et/ou copolymères d'acides acryliques et méthacryliques, se caractérise en ce que cet agent inhibiteur est formé des seuls polymères et/ou copolymères ayant une distribution des poids moléculaires centrés sur un poids moléculaire moyen d'environ 800, dont 100% des poids moléculaires sont toujours inférieurs à 1200 et 90% au moins d'entre eux sont compris entre 400 et 1000.
Par la suite, les polymères et/ou copolymères d'acides acryliques et méthacryliques seront indifféremment mentionnés sous cette appellation, ou bien le seront sous l'expression de polymères et/ou copolymères acryliques.
Comme cela a déjà été exprimé, il est bien connu d'utiliser des polymères et/ou copolymères acryliques, de poids moléculaires largement distribués, par exemple entre 500 et 20 000, comme agents inhibiteurs d'incrustations et de précipitation de matières minérales pour le traitement d'eaux ou de milieux aqueux subissant, lors d'échanges thermiques, des variations importantes de température. Ces polymères et/ou copolymères acryliques sont préparés selon les procédés connus, par polymérisation radicalaire de l'acide acrylique en présence de régulateurs de polymérisation tels que par exemple des composés organiques à base d'hydroxylamine, et en présence d'initiateurs de polymérisation tels que les peroxydes et les persels, par exemple l'eau oxygénée, le persulfate, etc., puis en opérant éventuellement une neutralisation complète ou partielle du polymérisat.
On a tenté d'utiliser de tels polymérisats comme agents inhibiteurs dans le traitement desdits milieux aqueux et on a observé que l'efficacité de tels agents était d'autant plus élevée que le poids moléculaire moyen des polymères et/ou copolymères acryliques était le plus faible possible. Dès lors, en pratiquant de nombreuses expériences de traitement de milieux aqueux, on a pu établir que la seule fraction des polymères et/ou copolymères acryliques qui possède les qualités fondamentales d'un agent inhibiteur d'incrustations et de précipitation des milieux aqueux soumis à des variations de température est celle dont la distribution des poids moléculaires est unimo-dale et symétrique, centrée sur un poids moléculaire moyen d'environ 800, dont 100% desdits poids moléculaires sont toujours inférieurs à 1200 et 90% au moins sont compris entre 400 et 1000.
Ainsi, on a pu faire apparaître le caractère sélectif et distinctif d'une telle fraction des polymères et/ou copolymères acryliques utili5
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sés comme agents inhibiteurs d'incrustations et précipitation dans le traitement des milieux aqueux, et ce par rapport aux diverses fractions des mêmes polymères proposées dans l'art antérieur dont les distributions des poids moléculaires sont infiniment plus larges, variant par exemple de 500 à 12000, et même du type bimodale et asymétrique.
L'agent inhibiteur selon l'invention peut par exemple être isolé et extrait de la solution qui résulte de la polymérisation de l'acide acrylique et/ou méthacrylique selon les procédés connus. Dès la fin de la polymérisation qui s'est pratiquée en présence des initiateurs et régulateurs bien connus de l'homme de l'art, la solution aqueuse du polymérisat obtenu peut être utilisée tel quel ou être au moins partiellement neutralisée par un agent approprié tel que l'hydroxyde de sodium, de potassium, d'ammonium ou de zinc, ou encore par une amine primaire, secondaire ou tertiaire, aliphatique et/ou cyclique, telles les éthanolamines, les éthylamines, la cyclohexylamine, la méthylcyclohexylamine.
La solution aqueuse du polymérisat est ensuite traitée, selon les procédés connus de l'homme de l'art, par un solvant polaire ou par un mélange de solvants polaires appartenant au groupe constitué par le mêthanol, l'éthanol, le propanol, le butanol, l'isopropanol, l'acétone, le tétrahydrofuranne. Dès lors, il se produit une séparation en deux phases: la phase aqueuse la plus dense contenant les fractions des polymères et/ou copolymères acryliques indésirables, c'est-à-dire celles dont les poids moléculaires des polymères sont en pratique supérieurs à 1200, est éliminée, tandis qu'est conservée la phase aqueuse la moins dense comportant la majeure partie du solvant polaire et la fraction de bas poids moléculaire des polymères et/ou copolymères acryliques constituant l'agent de traitement des milieux aqueux selon l'invention.
Le solvant polaire est alors chassé par tout moyen connu de l'homme de l'art, tel que par exemple la distillation, délivrant ainsi une liqueur aqueuse de polymères et/ou copolymères acryliques contenant la fraction du polymérisat constituant l'agent inhibiteur selon l'invention.
Il est également possible, et souhaitable dans certains cas, d'affiner encore la sélection de la fraction des polymères et/ou copolymères acryliques en traitant à nouveau la phase aqueuse la moins dense précédemment recueillie. En pratique, il s'est révélé intéressant de sélectionner la fraction des polymères et/ou copolymères acryliques dont la distribution des poids moléculaires est de préférence comprise entre 400 et 1000 pour la totalité d'entre eux.
La phase aqueuse la moins dense contenant la fraction des polymères et/ou copolymères acryliques selon l'invention peut être utilisée sous cette forme comme agent de traitement des milieux aqueux soumis à des variations de température pour inhiber les incrustations et la précipitation des éléments alcalino-terreux initialement en solution. Mais elle peut également être traitée par tout moyen connu de l'homme de l'art pour en éliminer la phase liquide formée du mélange de solvant polaire et d'eau, et isoler les polymères et/ou copolymères acryliques sous la forme d'une fine poudre qui peut être utilisée sous cet autre aspect comme agent de traitement des milieux aqueux.
La température à laquelle s'effectue le traitement de sélection de la fraction de polymère et/ou copolymère acrylique n'est pas critique par elle-même, puisqu'elle influence le seul coefficient de partage. En pratique, ce traitement de sélection s'effectue à la température ambiante, mais il n'est pas exclu de le réaliser à des températures plus élevées ou plus basses.
La détermination du poids moléculaire des polymères et/ou copolymères d'acide acrylique et méthacrylique se fait selon la méthode GPC, dite de perméation sur gel, bien connue de l'homme de l'art, en milieu solvant tel que le tétrahydrofuranne ou en milieu aqueux.
Mais cette détermination peut également se faire au moyen de la mesure de la viscosité spécifique desdfits polymères et/ou copolymères. Dans ce dernier cas, on a pu établir que la seule fraction des polymères et/ou copolymères acryliques qui possède les qualités fondamentales d'un agent efficace d'inhibition des incrustations et de la précipitation dans le traitement des milieux aqueux est celle dont la viscosité spécifique est inférieure à 0,3.
La viscosité spécifique des polymères et/ou copolymères acryliques, qui est symbolisée par la lettre t|, est déterminée de la manière suivante:
On prépare une solution de polymère et/ou copolymère acrylique sous forme de sel sodique, par dissolution de 50 g sec du polymère et/ou copolymère dans 11 d'une solution d'eau distillée contenant 60 g de chlorure de sodium. Puis on mesure, avec un viscosimétre capillaire placé dans un bain thermostaté à 25° C, le temps d'écoulement d'un volume donné de la solution précitée contenant le polymère et/ou copolymère acrylique alcalin, ainsi que le temps d'écoulement du même volume de solution aqueuse de chlorure de sodium dépourvue dudit polymère et/ou copolymère. Il est alors possible de définir la viscosité spécifique t| grâce à la relation suivante:
temps d'écoulement de temps d'écoulement _ la solution de polymère de la solution NaCl ^ temps d'écoulement de la solution NaCl
Le tube capillaire est généralement choisi de telle manière que le temps d'écoulement de la solution de NaCl, dépourvue de polymère et/ou copolymère, soit d'environ 90 à 100 s, donnant ainsi des mesures de viscosité spécifique d'une très bonne précision.
Enfin, l'agent inhibiteur de la formation d'incrustations et de la précipitation des éléments alcalino-terreux en solution, destiné au traitement des milieux aqueux en contact avec des surfaces de transferts thermiques, est introduit dans lesdits milieux à raison de 1 à 100 ppm et de préférence de 4 à 20 ppm.
La portée et l'intérêt de l'invention seront mieux perçus grâce aux exemples suivants.
Exemple 1:
Cet exemple a pour but d'illustrer l'ensemble des expériences réalisées, en statique, pour aboutir à la sélection de la fraction des polymères et/ou copolymères acryliques et méthacryliques alcalins faisant l'objet de l'invention.
Les essais réalisés à cette intention l'ont été par comparaison avec des agents de traitement des eaux appartenant à l'art antérieur, ayant tous la réputation d'être des inhibiteurs d'incrustations et de précipitation et constituant l'environnement le plus proche de l'agent de traitement selon l'invention.
Les essais 1 à 4 concernent l'art antérieur, tandis que l'essai 5 illustre l'objet de l'invention.
Le premier essai (essai 1) fait usage d'un agent de traitement des eaux bien connu, constitué par un copolymère de l'acide acrylique et de l'acrylate d'isopropyle dont la distribution des poids moléculaires est asymétrique et unimodale, comprise entre 200 et 20 000 et centrée sur un poids moléculaire moyen 5000.
Le deuxième essai (essai 2) concerne l'usage d'un agent de traitement des eaux, formé de 85% en poids de polyacrylate de sodium de poids moléculaire moyen 1700 et de distribution comprise entre 500 et 2500, et de 15% en poids de polyacrylate de sodium de poids moléculaire moyen de 8000 et de distribution comprise entre 4000 et 12000. Cet essai met en œuvre un agent pour traitement des eaux, inhibiteur d'incrustations et de précipitation dont la composition précitée constitue une distribution des poids moléculaires asymétrique et bimodale, telle que décrite dans le brevet français N° 2415079.
Le troisième essai (essai 3) s'intéresse à l'usage d'un autre agent de traitement des eaux, largement commercialisé pour cette application, constitué par un polyacrylate de sodium, de poids moléculaire moyen 1700, mais dont les poids moléculaires sont distribués d'une manière asymétrique et unimodale entre 500 et 12000, dont 70% d'entre eux sont compris entre 1200 et 12000 et 30% d'entre eux sont compris entre 400 et 1200.
Le quatrième essai (essai 4) concerne une fraction du polyacrylate de sodium décrit dans l'essai 3, extraite au moyen d'iso-propanol selon le procédé d'extraction sélective précédemment
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décrit: cette fraction, de poids moléculaire moyen 2200, dont la distribution des poids moléculaires est comprise entre 1200 et 12000, constituait la fraction aqueuse la plus dense, tandis que la fraction aqueuse la moins dense, objet de l'invention, représentait l'agent de traitement mis en œuvre dans l'essai 5.
Le dernier essai (essai 5) concerne l'agent de traitement des eaux objet de l'invention et fait usage d'un polyacrylate de sodium de poids moléculaire moyen d'environ 800, dont 100% des poids de ses molécules sont distribués d'une manière symétrique et unimodale entre 400 et 1200.
Pour chacun de ces essais, on a utilisé de l'eau industrielle de même origine dont la teneur en sels alcalino-terreux et plus particulièrement en calcium, était mesurée par formation des complexes des ions C"+, au moyen d'une solution titrée de sel disodique de l'acide éthylènediaminetétraacétique, en milieu tamponné à pH 10, en donnant la valeur d'une dureté en degrés français TH (norme AFNOR NF-T 90 003).
Chaque essai a été réalisé selon le même mode opératoire qui comportait les étapes suivantes :
D'abord, introduction de 55 ppm (parties par million) de l'agent de traitement dans l'eau industrielle à traiter.
Puis mise en place dans un ballon de 11, surmonté d'un réfrigérant, de 250 ml de l'eau à traiter comportant l'agent.
Ensuite ébullition de cette eau en présence de son agent, au moyen d'un chauffe-ballon dont le thermostat est réglé de manière que ladite ébullition soit atteinte en 3 min et qu'elle soit maintenue pendant 20 min.
Après le temps d'ébullition, refroidissement des 250 ml d'eau jusqu'à 25° C, puis filtrati on sur papiers sans cendres pour éliminer le précipité formé lors de l'ébullition.
Enfin, le filtrat obtenu est soumis à une nouvelle mesure de dureté exprimée en degrés français TH. Cette valeur constitue le TH final, mesuré après ébullition en présence de l'agent de traitement.
Pour mesurer l'efficacité de l'agent de traitement des eaux, qu'il appartienne à l'art antérieur ou qu'il émane de l'invention, on a tout d'abord effectué la mesure de la dureté de l'eau industrielle avant qu'elle soit soumise à un quelconque traitement; cette dureté exprimait le degré TH initial de l'eau: il était de 25° TH.
Afin de constituer une référence, un essai témoin a été réalisé qui consistait à faire subir à l'eau industrielle un traitement par ébullition en l'absence de tout agent de traitement des eaux, selon le mode opératoire précité. On mesurait alors sur le filtrat, après séparation du précipité, la dureté de l'essai témoin après l'ébullition, s'exprimant par le degré TH final témoin.
L'efficacité de chaque agent de traitement utilisé dans les essais 1 à 5 était alors mesurée au moyen de la formule suivante exprimée en pourcentage:
°TH final après ébullition _ °TH final après ébullition .
avec agent traitement sans agent traitement
% efficacité = x 100
'TH initial eau — °TH final après ébullition avant ébullition sans agent traitement
Les résultats acquis lors des essais avec les divers agents de traitement de l'eau ainsi que l'essai témoin sont consignés dans le tableau suivant:
Agent de traitement
°TH final
% efficacité
Absence agent (témoin)
6,4
0
Essai 1
11,8
29
Essai 2
12,8
34,4
Essai 3
13,4
37,5
Essai 4
10,2
20,4
Essai 5
16,3
53,2
Ainsi, comme le révèle ce tableau, l'agent de traitement des eaux selon l'invention offre l'efficacité la plus forte, par comparaison avec
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les agents de traitement de l'art antérieur, parce qu'il maintient plus longtemps en solution les sels alcalino-terreux.
Exemple 2:
Dans cet exemple, on compare, en dynamique, l'efficacité de l'agent de traitement des eaux selon l'invention, par comparaison avec un agent inhibiteur d'incrustations et de précipitation appartenant à l'art antérieur, tel celui décrit dans le brevet français N° 2415079. La composition préférentielle dudit agent selon l'art antérieur comportait 85% en poids d'un polyacrylate de sodium de poids moléculaire moyen 1700, de distribution comprise entre 500 et 2000 et 15% en poids de polyacrylate de sodium de poids moléculaire moyen 8000 de distribution comprise entre 4000 et 12000.
Pour ce faire, on a introduit 200 1 d'une eau industrielle à 25° TH dans un réacteur du type Grignard en acier vitrifié, muni d'une double enveloppe dans laquelle pouvait circuler à la demande un fluide caloporteur ou frigoporteur. Ce réacteur était équipé d'un agitateur du type à ancre, tournant à la vitesse de 25 tr/min, d'un thermostat réglant la température du milieu à 65° C ± 1 ' C et d'un serpentin en cuivre, de telle manière que seuls les phénomènes d'inhibition des incrustations soient observés, indépendamment des effets de corrosion. Ce serpentin, d'une longueur utile de 50 cm et d'un diamètre externe de 12 mm, était immergé dans le volume d'eau industrielle et était chauffé pendant que s'effectuaient les essais comparatifs, au moyen de vapeur d'eau sous une pression de 5 bar.
Dans un premier essai témoin, c'est-à-dire ne comportant aucun agent de traitement, l'eau industrielle, de même origine et de mêmes caractéristiques que dans l'exemple 1 (25° TH), était placée dans le réacteur, puis portée à la température de consigne de 65° C + 1° C en 30 min.
Dès la fin de cette première opération, on a insufflé dans le serpentin en cuivre de la vapeur d'eau sous une pression de 5 bar,
tandis que l'eau industrielle était maintenue à la température de consigne précitée pendant le déroulement de l'opération.
D'heure en heure, on a observé, au moyen d'un hublot, à la fois l'état de surface du serpentin chauffé et la turbidité de l'eau. Au bout de 3 h, on a pu constater la présence d'un dépôt calcaire à la surface immergée du serpentin de cuivre et l'apparition d'un trouble dans l'eau.
Dans un deuxième essai utilisant l'agent inhibiteur selon l'art antérieur, tel qu'il a été défini précédemment, l'eau à traiter était de même origine et de mêmes caractéristiques que dans l'essai témoin.
On a alors introduit dans cette eau industrielle, qui était à la température de 20° C, 5 ppm de matière active dudit agent, exprimé en polyacrylate de sodium. Cette eau était ensuite portée à la température de consigne de 65""' C + 1° C en 30 min.
Dès la fin de cette opération, on a insufflé dans le serpentin en cuivre de la vapeur d'eau sous pression de 5 bar, tandis que l'eau industrielle traitée était maintenue à la température de consigne précitée pendant le déroulement de l'opération.
D'heure en heure, on a observé à travers le hublot à la fois l'état du serpentin chauffé et la turbidité de l'eau. Au bout de 13 h, on a pu constater la présence d'un dépôt calcaire à la surface immergée du serpentin de cuivre, et l'apparition d'un trouble dans l'eau. On a pu ainsi constater que l'agent inhibiteur selon l'art antérieur diminuait très notablement la vitesse de formation des incrustations, montrant ainsi une bonne efficacité.
Dans un dernier essai utilisant l'agent inhibiteur selon l'invention, c'est-à-dire un polyacrylate de sodium de poids moléculaire moyen 800 et contenant 100% de ses molécules inférieures à 1200, on a introduit 5 ppm de cet agent (exprimé en polyacrylate de sodium) dans les 200 1 d'une eau industrielle de même origine et de mêmes caractéristiques que dans les essais précédents. Cette eau était soumise aux mêmes conditions opératoires que celles pratiquées dans les essais antérieurs. Après 24 h de fonctionnement, il n'a pas
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été possible d'observer un quelconque dépôt de calcaire à la surface immergée du serpentin de cuivre, ni l'apparition d'une moindre turbidité.
Dès lors, l'agent inhibiteur selon l'invention révélait une activité nettement supérieure à celle manifestée par l'agent inhibiteur de l'art antérieur.
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Claims (15)
- 651 2792REVENDICATIONS1. Agent inhibiteur de la formation d'incrustations et de la précipitation des éléments alcalino-terreux, destiné au traitement des eaux et des milieux aqueux en contact avec des surfaces de transferts 5 thermiques, constitué par les polymères et/ou copolymères d'acides acrylique et méthacrylique, caractérisé en ce que l'agent inhibiteur est formé des seuls polymères et/ou copolymères ayant une distribution de poids moléculaires centrée sur un poids moléculaire moyen d'environ 800, dont 100% des poids moléculaires sont toujours infé- io rieurs à 1200 et 90% au moins d'entre eux sont compris entre 400 et 1000.
- 2. Agent inhibiteur d'incrustations et de précipitation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distribution des poids moléculaires des polymères et/ou copolymères est symétrique et unimo- 15 dale.
- 3. Agent inhibiteur d'incrustations et de précipitation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les polymères et/ou copolymères constituant l'agent sont partiellement neutralisés.
- 4. Agent inhibiteur d'incrustations et de précipitation selon la 20 revendication 2, caractérisé en ce que les polymères et/ou copolymères constituant l'agent sont totalement neutralisés.
- 5. Agent inhibiteur d'incrustations et de précipitation en ce que la fraction des polymères et/ou copolymères d'acides acrylique et méthacrylique a une viscosité spécifique inférieure à 0,3. 25
- 6. Agent inhibiteur d'incrustations et de précipitation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit agent inhibiteur formé des polymères et/ou copolymères est en solution aqueuse.
- 7. Agent inhibiteur d'incrustations et de précipitation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit agent des poly- 30 mères et/ou copolymères se présente sous forme de poudre.
- 8. Procédé pour la préparation d'un agent inhibiteur d'incrustations et de précipitation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on polymérise en solution aqueuse de l'acide acrylique et/ou méthacrylique, en présence d'inhibiteurs et de régulateurs de poly- 35 mérisation, on extrait ensuite la solution aqueuse de polymérisat obtenu avec un solvant polaire ou un mélange de solvants polaires,on élimine la phase aqueuse la plus dense du mélange aqueux organique obtenu, puis on chasse le solvant polaire de la phase hydroorganique restante. 40
- 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la solution aqueuse de polymérisation est au moins partiellement neutralisée.
- 10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la solution aqueuse de polymérisat est neutralisée au moyen 45 de l'un au moins des hydroxydes de sodium, de potassium, de zinc, des aminés primaires, secondaires et tertiaires, aliphatiques ou cycliques.
- 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que les50aminés primaires, secondaires ou tertiaires, aliphatiques ou cycliques sont les éthanolamines, les éthylamines, la cyclohexylamine ou la méthylcyclohexylamine.
- 12. Procédé selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que le solvant polaire d'extraction est le méthanol, l'éthanol, le 5S propanol, le butanol, l'isopropanol, l'acétone ou le tétrahydro-furanne.
- 13. Procédé selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que la phase hydro-organique la moins dense est à nouveau traitée par introduction d'au moins un solvant polaire, dans le but 60 d'affiner la sélection de la fraction des polymères et/ou copolymères acryliques et méthacryliques.
- 14. Utilisation d'un agent inhibiteur d'incrustations et de précipitation selon l'une des revendications 1 à 7 pour le traitement des eaux et des milieux aqueux en vue d'empêcher la formation d'incrus- 65 tations minérales et de précipitations, caractérisée en ce que l'on in-. troduit l'agent inhibiteur dans les eaux et les milieux aqueux à raison de 1 à 100 ppm.
- 15. Utilisation selon la revendication 14, caractérisée en ce que l'agent inhibiteur est introduit dans les eaux et les milieux aqueux à raison de 4 à 20 ppm.
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