DE3780198T2 - Stabilisierung von aluminiumionen mittels carboxylsulfonsaeurekopolymeren. - Google Patents
Stabilisierung von aluminiumionen mittels carboxylsulfonsaeurekopolymeren.Info
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Description
- Aluminiumionen sind im pH-Bereich von etwa 4,5 bis 10,0 im wesentlichen unlöslich. Innerhalb dieses pH-Bereiches lagert sich Aluminium auf Wärmeübergangsflächen ab und verursacht dadurch Angriff durch Unterablagerung. Der Zusatz der Copolymeren der vorliegenden Erfindung erhöht die Menge an Aluminiumionen in Lösung und reduziert so die Ablagerung und den Angriff durch Korrosion.
- US-Patent 3 928 196 offenbart die Verwendung eines Copolymeren von 2-Acrylamido-2-methylpropylsulfonsäure und Acrylsäure zur Inhibierung von Kesselstein.
- US-Patent 3 806 367 beschreibt die Verwendung von Polymeren und Copolymeren von Acrylamido-sulfonsäureverbindungen bei der Dispergierung wasserunlöslicher Verbindungen von Eisen, Calcium, Magnesium und Aluminium.
- Die vorliegende Erfindung ist auf eine Methode zur Inhibierung von Bariumsulfatkesselsteinablagerungen in einem zirkulierenden Wassersystem gerichtet, das Aluminiumionen enthält, bei dem dem System eine Zusammensetzung zugesetzt wird, enthaltend Tripolyphosphat, Natriumhexametaphosphat, Polyacrylsäure, Natriumglucoheptanoat und ein wasserlösliches Polymeres von einer Intrinsic-Viskosität von 0,05 bis 0,5 dl/g in 1,0 M NaCl, hergestellt aus:
- A) 50 bis 70 Gew. einer ungesättigten Carbonsäureverbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Acrylsäure, Methacrylsäure, ihren Salzen und Gemischen davon; und
- B) 30 bis 50 Gew.% einer ungesättigten Sulfonverbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 2-Acrylamido- 2-methylpropylsulfonsäure, 2-Methacrylamido-2-methylpropylsulfonsäure, ihren Salzen und Gemischen davon, worin das wasserlösliche Polymer die Aluminiumionen stabilisiert und es dadurch der genannten Zusammensetzung ermöglicht, die Bariumsulfatkesselsteinablagerung wirksam zu inhibieren.
- Der Ausdruck "Aluminiumionen stabilisieren" bedeutet den Einschluss der Verhinderung der Ablagerung von Aluminiumionen und der Korrosion in der Anlage des zirkulierenden Wassersystems.
- Die ungesättigten Carbonsäureverbindungen, die verwendet werden können, um das Polymer herzustellen, schliessen Acrylsäure, Methacrylsäure, ihre Salze und Gemische davon ein. Die bevorzugte Verbindung ist Acrylsäure.
- Die ungesättigte Sulfonverbindung, die dazu verwendet werden kann, um das Polymer herzustellen, schliesst 2-Acrylamido-2-methylpropylsulfonsäure, 2-Methacrylamido-2-methylpropylsulfonsäure, ihre Salze und Gemische davon ein. Die bevorzugte Verbindung ist 2-Acrylamido-2-methylpropylsulfonsäure.
- Es können Gemische der verschiedenen Monomeren verwendet werden.
- Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polymeren werden aus 35 bis 90 Gew.%, vorzugsweise 50 bis 70 Gew.%, einer ungesättigten Carbonsäureverbindung; und 10 bis 65 Gew.%, vorzugsweise 30 bis 50 Gew.%, einer ungesättigten Sulfonverbindung hergestellt.
- Die Polymeren können durch Mischen der Monomeren vorzugsweise in Gegenwart eines Radikalinitiators hergestellt werden. Jeder Radikalinitiator kann verwendet werden. Beispiele sind Peroxide, Azoinitiatoren und Redoxsysteme. Die Polymerisation kann auch photochemisch initiiert werden. Die bevorzugten Katalysatoren sind Natriumpersulfat und Natriummetabisulfit oder ein Gemisch von Ammoniumpersulfat und irgendeinem Azoinitiator, wie 2,2'-Azobis-(2,4-dimethyl-4-methoxyvaleronitril).
- Die Polymerisation kann nach verschiedenen Verfahren durchgeführt werden, z.B. in Lösung, Suspension, Masse und Emulsion.
- Die Reaktionstemperatur ist nicht kritisch. Die Reaktion erfolgt im allgemeinen zwischen 10 und 100ºC. Je nach der Temperatur erfordert die Reaktion im allgemeinen 5 Min. bis 12 Stunden. Die Messung nach rückständigem Monomeren verifiziert, wenn die Reaktion vollständig ist.
- Das pH des Reaktionsgemisches ist nicht kritisch. Das pH liegt im allgemeinen im Bereich von 3,0 bis 9,0.
- Der Prozentgehalt an Feststoffen im Reaktionsgemisch ist nicht kritisch. Der bevorzugte Bereich beträgt 1 bis 50 Gew.% Feststoffe.
- Die Polymeren werden gewöhnlich durch ihre Intrinsic-Viskosität identifiziert. Die Intrinsic-Viskosität soll 0,05 bis 0,5 dl/g in 1,0 M Natriumchlorid (gemessen in einem 75 Cannon Ubbelohde-Kapillarviskosimeter) betragen.
- Die Polymeren der vorliegenden Erfindung werden in einem Bereich von 0,1 bis 1000 ppm, vorzugsweise 1,0 bis 100 ppm, und besonders bevorzugt bei 1,0 bis 25 ppm verwendet.
- Die folgenden Abkürzungen werden in den Beispielen verwendet und sind wie folgt definiert: AA/AMPSA = ein Copolymer, hergestellt aus 60 Gew.% Acrylsäure und 40 Gew.% 2-Acrylamido- 2-methylpropylsulfonsäure von einer Intrinsic-Viskosität von 0,1 dl/g.
- 8 l Leitungswasser (von Pittsburgh) , welches viermal konzentriert wurde (88 ppm C&spplus;&spplus;, 24 ppm Mg&spplus;&spplus;, 328 ppm SO , 70 ppm Cl&supmin; und 40 ppm HCO ) wurden bei 50 ºC 24 Stunden bei einem pH-Wert von 6 bis 10 bei 0,5 Intervallen verwendet. 5 ppm Al&spplus;³-Ionen wurden zugesetzt. Proben wurden mit und ohne 50 ppm aktivem AA/AMPSA getestet. Nach 24 Stunden bei jedem pH-Wert wurde die Probe durch 0,22 u Millipore-Filterpapier filtriert. Der ppm-Wert von Al&spplus;³-Ionen, die gesammelt wurden, wurde von der Menge abgezogen, die zugesetzt war, um die löslichen Al&spplus;³-Ionen zu bestimmen. Die Trübung (NTU = nephelometrische turbimetrische Einheiten) wurde auch gemessen und bei den AA/AMPSA-Proben beobachtet. Die Resultate sind in Tabelle I berichtet. Tabelle I AA/AMPSA-behandelt Beispiel Kontrolle löslich Al&spplus;³ (ppm) Trübung (NTU) klar trübe sehr wolkig
- Die Bariumsulfatkesselsteinablagerung in Abwesenheit von Aluminiumionen kann durch Orlene BA, hergestellt von der Calgon Corporation, einer Zusammensetzung von Tripolyphosphat, Natriumhexametaphosphat, Polyacrylsäure und Natriumglucoheptanoat, kontrolliert werden. Die Anwesenheit von Aluminiumionen jedoch stört diese Inhibierung von Kesselstein ernsthaft. Der Zusatz von AA/AMPSA stabilisiert die Aluminiumionen und ermöglicht es, dass das Orlene BA Bariumsulfatkesselsteinablagerung wirksam inhibiert.
- Die Inhibierung von Bariumsulfat wurde bestimmt durch Zusatz einer gegebenen Konzentration von Orlene BA und dem AA/AMPSA- Copolymeren zu einer Lösung, die 71 ppm Na&sub2;SO&sub4; und 122 ppm BaCl&sub2;.2H&sub2;O bei einem pH von 5,0 enthält. Die Lösung wurde in einer stagnierenden Flasche 24 Stunden bei 22 bis 25 ºC gelagert. Schlecht funktionierende Proben ermöglichen es, dass eine Bariumsulfatausfällung eintritt. Die unter diesen Bedingungen erhaltene Inhibitorwirksamkeit wird erhalten durch Bestimmung des löslichen Bariumgehaltes der Testlösung unter Verwendung einer EDTA-Titration (Phthalinpurpurindikator) . Die Konzentration des löslichen Bariums in Abwesenheit von Inhibitor ist einer 0%igen Kesselsteininhibierung äquivalent. Der Prozentsatz Inhibierung für einen gegebenen Test wird bestimmt durch:
- Ve - Vo/Vt - Vo X 100 = % Inhibierung
- Vo = EDTA-Titrationsvolumen mit keinem Inhibitor anwesend (Kontrolle)
- Vt = EDTA-Titrationsvolumen, wenn nur Barium anwesend ist (blind)
- Ve = das experimentelle EDTA-Titrationsvolumen, wenn Inhibitoren in der Testlösung anwesend sind.
- Die Resultate sind in der Tabelle II zusammengefasst. Tabelle II Bariumsulfatinhibierung bei pH 5,0 und Raumtemperatur (22 bis 25 ºC) Beispiel Orlene BA (ppm Produkt) AA/AMPSA (ppm aktiv) % Inhibierung 24 Stunden
Claims (1)
- Methode zur Inhibierung von Bariumsulfatkesselsteinablagerung in einem zirkulierenden, Aluminiumionen enthaltenden Wassersystem, bei dem dem System eine Zusammensetzung zugesetzt wird, enthaltend Tripolyphosphat, Natriumhexametaphosphat, Polyacrylsäure, Natriumglucoheptanoat und ein wasserlösliches Polymer von einer Intrinsicviscosität von 0,05 bis 0,5 dl/g in 1,0 M NaCl, hergestellt aus:A) 50 bis 70 Gew.% einer ungesättigten Carbonsäure, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Acrylsäure, Methacrylsäure, ihren Salzen und Gemischen davon, undB) 30 bis 50 Gew.% einer ungesättigten Sulfonverbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 2-Acrylamido- 2-methylpropylsulfonsäure, 2-Methacrylamido-2-methyl- propylsulfonsäure, ihren Salzen und Gemischen davon, worin das wasserlösliche Polymer die Aluminiumionen stabilisiert und es dadurch der genannten Zusammensetzung ermöglicht, die Bariumsulfatkesselsteinablagerung wirksam zu inhibieren.
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