ES2323748T3 - Uso de carbonato de metal polivalente para evitar la incrustacion. - Google Patents

Abstract

La utilización de partículas de carbonato de metal polivalente para inhibir la deposición de incrustaciones sobre la superficie de substratos que se encuentran en contacto con un sistema acuoso formador de incrustaciones, mediante la adición de dichas partículas al sistema, en la que dicho sistema acuoso formador de incrustaciones comprende un sistema acuoso industrial que se utiliza en una industria que se escoge en el grupo formado por fabricación de papel, minería, fabricación textil, fabricación de automóviles, procesado de alimentos, fabricación de acero, tratamiento de aguas y procesado de petróleo, y en la que dichas partículas de carbonato de metal polivalente se encuentran en forma de partículas amorfas o cristalinas que tienen un tamaño medio menor que 10 µm.

Description

Uso de carbonato de metal polivalente para evitar la incrustación.

Campo técnico

El presente invento se refiere a la utilización de carbonatos de metal polivalente para inhibir la formación, deposición y/o adherencia de depósitos de incrustación sobre la superficie de substratos que están en contacto con un sistema acuoso formador de incrustaciones. Los depósitos de incrustación pueden ser depósitos de incrustación de metales alcalino-térreos, tales como depósitos de incrustación de carbonato de metal alcalino-térreo, especialmente depósitos de incrustación de carbonato de calcio o depósitos de oxalato de metal alcalino-térreo. De manera ventajosa, el presente invento puede utilizarse para evitar las incrustaciones en una variedad de procesos tal como procesos de pasta Kraft.

Antecedentes

La formación de incrustaciones constituye un problema grave en muchos sistemas acuosos industriales, tales como torres de refrigeración, intercambiadores de calor, evaporadores, lejiadoras de pasta papelera, lavadores y en la producción y procesado de mezclas de petróleo crudo-agua, etc. La formación de depósitos de incrustación reduce la eficacia de los sistemas de transferencia de calor, interfiere con el flujo de fluido, facilita los procesos de corrosión y las bacterias de fondo. El carbonato de calcio, generado en varios procesos, es uno de los agentes de formación de incrustación más comunes en los sistemas de aguas industriales. La incrustación constituye un grave problema para muchas industrias, ya que provoca demoras e interrupciones de operación para llevar a cabo las tareas de limpieza y retirada.

En particular, la mayoría de las aguas industriales contienes iones de metales, tales como calcio, bario, magnesio, aluminio, estroncio, hierro, etc, y varios aniones tales como bicarbonato, carbonato, sulfato, oxalato, fosfato, silicato, fluoruro, etc. Cuando estas combinaciones de aniones y cationes están presentes en concentraciones mayores que la solubilidad de sus productos de reacción, se forman precipitados hasta lograr que las concentraciones de solubilidad del producto no sean excedidas. Por ejemplo, cuando las concentraciones de ion calcio y de ion carbonato superan la solubilidad de los productos de reacción de carbonato de calcio, se formará una fase sólida de carbonato de calcio.

Las concentraciones de producto de solubilidad se superan por varios motivos, tales como evaporación parcial de la fase acuosa, modificaciones en el pH, temperatura o presión y la introducción de iones adicionales que forman compuestos insolubles con los iones que ya se encuentran presentes en la disolución. A medida que estos productos de reacción precipitan sobre las superficies del sistema portador del agua, se forman incrustaciones o depósitos.

En el caso de los sistemas de calderas y de los sistemas de intercambio de calor similares, aparentemente el mecanismo de formación de la incrustación es el de cristalización de las sales formadoras de la incrustación, a partir de una disolución que se encuentra localmente sobre-saturada en la zona adyacente a la superficie del sistema en la que se produce el calentamiento. La película de agua fina y viscosa de esta zona tiende a volverse más concentrada que el resto de la disolución que se encuentra fuera de esta zona. Como resultado de ello, en primer lugar se supera la solubilidad del producto de reacción de sal formadora de incrustación en esta película fina, y tiene lugar la cristalización directa de la incrustación sobre la superficie en la que se produce el calentamiento. Además de esto, una fuente común de incrustación en los sistemas de caldera es la ruptura del bicarbonato de calcio para formar carbonato de calcio, agua y dióxido de carbono bajo la acción del calor.

En el caso de los sistemas acuosos abiertos con refrigeración recirculante, en los que se emplea una torre de refrigeración, un estanque de pulverización, un condensador evaporativo y similares para disipar calor mediante la evaporación de agua, el factor principal que promueve la formación de la incrustación es la concentración de sólidos disueltos en agua mediante evaporación repetida de las distintas partes de la fase acuosa. De este modo, incluso un agua que no sea formadora de incrustación sobre la base de un proceso de una única concentración, normalmente se volverá formadora de incrustación cuando es sometida a concentración varias veces.

Como se describe en la patente de EE.UU. Nº. 3.518.204 de HANSEN y col., los suministros de agua empleados como medio de refrigeración con frecuencia contienen sedimentos tales como minerales bentoníticos o caoliníticos. Durante la utilización de dichas aguas que contienen sedimentos en estos sistemas, los sedimentos reaccionan o se asocian con otras impurezas que están presentes en el agua tal como calcio o magnesio que comúnmente se denominan "dureza". Como consecuencia de dicha reacción o asociación, se forma un precipitado que se deposita sobre las superficies del sistema que contienen agua. Dichas deposiciones pueden aumentar de tamaño hasta el punto de que el sistema se vea reducido o interrumpido, pudiendo ser necesaria la desconexión para proceder con las costosas labores de limpieza. Además, cuando dicha deposición tiene lugar sobre las superficies de transferencia de calor, el propio intercambio de calor se ve reducido, lo que da lugar a la correspondiente pérdida de eficacia en el proceso.

La formación de incrustaciones en los procesos de pasta Kraft tiene lugar por medio de un mecanismo distinto, como resultado de la presencia de ligandos orgánicos. El licor negro que se genera en la lejiadora de pasta Kraft incorpora un contenido muy elevado de sustancias orgánicas tales como lignina, jabones/grasos o de resina de trementina, hemicelulosas, etc. Los fragmentos de lignina que se forman durante la reducción a pasta, específicamente los que contienen grupos hidroxilo adyacentes sobre el anillo aromático, presentan una alta tendencia a interaccionar con calcio (originalmente procedente del árbol) para aumentar en gran medida su solubilidad en el licor negro. A medida que aumenta la temperatura (por ejemplo, la temperatura cerca de la pared del tubo del evaporador o del dispositivo de calentamiento para la cocción), el pH tiene tendencia a disminuir, especialmente si el contenido de álcali activa residual es pequeño. Como consecuencia de ello, los iones de calcio pueden ser desplazados de la lignina por iones de hidrógeno, y reaccionan con iones carbonato, produciendo de este modo la incrustación de carbonato de calcio. Además de la lignina, existen muchas otras especies orgánicas que pueden formar complejos con el calcio en el licor negro. Cualquiera de estas especies orgánicas, cuya capacidad para formar complejos con calcio depende de que los valores de pH se mantengan dentro del intervalo de pH normal del licor negro, contribuirá a la formación de incrustaciones de carbonato de calcio mediante la liberación del calcio iónico a medida que aumenta la temperatura. Por lo tanto, siempre que estén presentes los compuestos orgánicos anteriormente mencionados y haya suficiente calcio disponible, el licor tendrá la capacidad de depositar incrustaciones de carbonato de calcio. Además de calcio y carbonato, el licor negro normalmente contiene un número de otros iones tales como sodio y sulfato que pueden precipitar y formar incrustaciones.

En la industria papelera, la alcalinidad de la disolución digestora alcalina y de los sólidos disueltos a partir de los troceados de madera, da lugar a una mayor alcalinidad del licor negro, que normalmente alcanza valores de pH de 12-13 e incluso mayores. En condiciones de pH elevado, la precipitación del carbonato de calcio resulta especialmente difícil de controlar. Con frecuencia se añade un ácido para rebajar el pH con el fin de evitar la formación de incrustaciones de carbonato de calcio.

En el proceso de fabricación de papel, normalmente se forman incrustaciones de oxalato de calcio sobre el equipamiento del proceso durante el blanqueo/deslignificación de la pasta de papel con cloro, sosa cáustica, dióxido de cloro, hipoclorito y peróxido. Con frecuencia las zonas de formación de incrustaciones son los sinfines de la cara del tambor del dispositivo de lavado; las cubas del dispositivo de lavado; las tuberías de reserva y las bombas; los tanques de filtrado, tuberías y bombas; las cribas de extracción y las torres de tratamiento. La formación de incrustaciones de oxalato de calcio genera un inconveniente sobre los molinos, principalmente debido a la pérdida de producción provocada por una menor eficacia de blanqueo/deslignificación y por el tiempo de parada por mantenimiento asociado a la retirada de la incrustación.

En la industria petrolera, la formación de sales insolubles de calcio también resulta un problema en la recuperación secundaria de petróleo de las formaciones subterráneas mediante procesos en los que se introduce agua en los pozos de inyección y se fuerza a través de formaciones subterráneas para provocar la producción de petróleo en el pozo de producción. Normalmente, este tipo de proceso es denominado como sistema de inyección de agua.

A la vista de lo anterior, la formación de incrustaciones y la deposición se producen por mecanismos de nucleación, crecimiento de cristales y agregación de partículas formadoras de incrustaciones. Varios enfoques para reducir el desarrollo de incrustaciones incluyen la inhibición de la formación de núcleos/cristales, modificación del crecimiento de cristales y dispersión de las partículas formadoras de incrustaciones.

Se han empleado comúnmente agentes quelantes o secuestrantes para evitar la deposición, precipitación y cristalización de carbonato de calcio y los sistemas de transporte acuosos. Los inhibidores de umbral son otro tipo de sustancias químicas exploradas activamente como agentes inhibidores de incrustaciones de carbonato de calcio.

Los inhibidores de umbral incluyen polímeros solubles en agua, fosfonatos y polifosfonatos (por ejemplo, la patente de EE.UU. Nº. 5.182.028 de BOFFARDI y col., describe monofluorofosfonato y hexametafosfonato de sodio). Tales sustancias químicas resultan eficaces como inhibidores de incrustación en cantidades considerablemente menores que las que se requieren desde el punto de vista estequiométrico.

Se han empleado polímeros solubles en agua, que incluyen grupos derivados de acrilamida, ácido maleico, acetato de vinilo, alcohol vinílico y ácido acrílico, para controlar la deposición de carbonato de calcio. Por ejemplo, dichos polímeros se describen en la patente de EE.UU. Nº. 5.282.976 de YEUNG; patente de EE.UU. Nº. 5.496.914 de WODD y col.; patente de EE.UU. Nº. 4.008.164 de WATSON y col.; patente de EE.UU. Nº. 3.518.204 de HANSEN y col.; patentes de EE.UU. Nos. 3.928.196 y 4.936.987 de PERSINSKI y col.; patente de EE.UU. Nº. 3.965.027 de BOFFARDI y col.; patente de EE.UU. Nº. 5.441.602 de HARRIS y col.; patente de EE.UU. Nº. 5.580.462 de GILL; y patente de EE.UU. Nº. 5.409.571 de TOGO y col.

También se emplean polialquilaminas que presentan grupos fosfónicos, carboxílicos o sulfónicos como agentes de control de incrustaciones, tal y como se describe en la patente de EE.UU. Nº. 5.629.385 de KUO y en la patente de EE.UU. Nº. 5.124.046 de SHERWOOD y col.

De manera adicional, se han empleado un número de polielectrolitos aniónicos, tales como poliacrilatos, poli(anhídridos maleicos), copolímeros de acrilatos y sulfonatos y polímeros de sulfonato y estirenos. Ejemplos de polielectrolitos se describen en la patente de EE.UU. Nº. 4.640.793 de PERSINSKI y col.; la patente de EE.UU. Nº. 4.650.591 de BOOTHE y col.; la patente de EE.UU. Nº. 4.457.847 de LORENC y col.; la patente de EE.UU. Nº. 5.407.583 de GILL y col.; y la patente de EE.UU. Nº. 4.671.888 de YORKE.

Las patentes de EE.UU. Nos 5.062.962 y 5.147.555 de BROWN y col., describen poli(ácido epoxisuccínico) para inhibir la formación y deposición de incrustaciones en los sistemas acuosos.

\global\parskip0.900000\baselineskip

Los compuestos con base de fosfonato se emplean ampliamente como agentes de control de incrustaciones de carbonato de calcio. Ejemplos incluyen difosfonato de éter (patente de EE.UU. Nº. 5.772.893 de REED y col., y patente de EE.UU. Nº. 5.647.995 de KNELLER y col.), ácido hidroxietiliden-1,1-difosfónico, amino tri(ácido metilen fosfónico), fosfonatos de aminometileno (patente de EE.UU. Nº. 4.931.189 de DHAWAN y col.), N,N-bis(fosfonometil)-2-amino-1-propanol (patente de EE.UU. Nº. 5.259.974 de CHEN y col.), fosfonatos de metileno de oxialquilatos con terminación amino (patente de EE.UU. Nº. 4.080.375 de QUINLAN), poliéter poliamino fosfonatos de metileno (documento EP 0 516 382 B1) y ácido etanolamino N,N-dimetilen fosfónico (patentes de EE.UU. Nos. 2.917.528 y 2.964.549 de RAMSEY y col.).

De manera adicional, se sabe que determinados polifosfonatos inorgánicos evitan la precipitación cuando se añaden en cantidades menores que las concentraciones que se requieren para secuestrar o quelar, tal y como se describe en la patente de EE.UU. Nº. 2.358.222 de FINK y col. y en la patente de EE.UU. Nº. 2.539.305 de HATCH.

La patente de EE.UU. Nº. 3.960.576 de CARTER y col. describe que las composiciones formadas por silicatos inorgánicos que también comprenden un fosfonato orgánico y carboxi metil celulosa resultan útiles para inhibir la corrosión de las superficies metálicas.

MANAHAN, Environmental Chemistry, pp. 183-213 (1991), con particular atención sobre las pp. 193-195, describe la utilización de una química ambiental de minerales de silicato de aluminio y de sodio o zeolitas como agentes de corrección de dureza de aguas. La corrección de la dureza del agua usando minerales de silicato de aluminio y zeolitas está basada en las propiedades de intercambio iónico de los minerales. Los cationes divalentes, que son responsables de la dureza del agua, son sustituidos por iones de sodio que se encuentran en los silicatos de aluminio, y posteriormente retirados mediante filtración. Un ejemplo de mineral micáceo empleado comercialmente en procesos de corrección de dureza de aguas es la glauconita, K_{2}(MgFe)_{2}Al_{6}(Si_{4}O_{10})_{3}OH_{12}.

Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd ed., vol. 24, pp. 367-384 (1984), describe que normalmente los depósitos se controlan con dispersantes e inhibidores de incrustación en la refrigeración y el procesado de aguas. Entre los dispersantes mencionados se encuentran polímeros y copolímeros, por ejemplo, poli(ácido acrílico) y sus sales, copolímeros de ácido acrilamidoacrílico y poli(ácido maleico).

"Deactivation of Calcium Scaling Liquors", The Members of the Paper Institute of Paper Chemistry, Proyecto 3234, Informe Tres, pp. 88-119 (Noviembre de 1977), describe la adición de carbonato de calcio de calidad para reactivos a una carga de 1% en la mayoría de los experimentos y a 5% y 20% en otros pocos experimentos, para que funcione como inóculo dentro del licor, en forma de superficie de deposición para el carbonato de calcio.

ADAMS "Low-Cost Evaporator Upgrades Boost Performance, Reduce Scaling", Pulp & Paper, pp. 83-89 (Febrero de 1999), describe un método de formación de sales que implica añadir sulfato de sodio con el fin de controlar la formación de incrustaciones.

El documento CA 2.229.973 describe un método para inhibir el licor negro en los evaporadores, en el que el licor se trata térmicamente para precipitar el carbonato de calcio. Este documento describe que no es preciso añadir carbonato de calcio al licor objeto de tratamiento térmico.

El documento EP 0 916 622 describe un proceso para evitar la formación de incrustaciones en el proceso de fabricación de papel, en el que se añaden sulfato de calcio u oxalato de calcio como inóculos, con el fin de evitar la formación de incrustaciones de sulfato de calcio o de oxalato de calcio, respectivamente.

Además, se conoce la utilización de arcillas tales como talco y bentonita en la fabricación de papel como sustancias de relleno, control de paso, retención y control de drenaje. En las aplicaciones de sustancias de relleno, puede añadirse talco o bentonita en una cantidad que, de forma típica, es relativamente elevada.

En las aplicaciones de control de paso, puede añadirse talco o bentonita antes del dispositivo de lavado y después del digestor. En este punto, la temperatura del sistema acuoso es relativamente baja. La utilización de talco y bentonita para el control de paso se describe en BOARDMAN, "The Use of Organophilic Mineral Particulates in the Control of Anionic Trash Like Pitch", TAPPI Proceedings (1996). En particular, este artículo describe la utilización de dos libras por tonelada de montmorillonita. Se sabe que, en ocasiones, los depósitos de paso incluyen carbonato de calcio.

En la retención y el control de drenaje, se piensa que es posible añadir bentonita y un copolímero catiónico de elevado peso molecular (por ejemplo, de peso molecular de alrededor de 1 x 10^{6} a 10 x 10^{6}) justo antes de la caja de cabeza. Por ejemplo, se piensa que es posible añadir 3-10 libras (1,360-4,53 kg) de bentonita/tonelada de fibras secadas al horno, cerca de la caja de cabeza, lo que da lugar a 15-50 ppm de bentonita en el sistema acuoso para una pasta de papel acuosa de 1% en peso. Se cree que el sistema acuoso justo antes de la caja de cabeza típicamente presenta un pH de alrededor de 8,5 y una temperatura de alrededor de 40ºC a 60ºC. A modo de ejemplo, la patente de EE.UU. N.º 4.753.710 de LANGLEY y col., muestra que el tamaño de partícula de la bentonita tras el proceso de hinchamiento está preferiblemente al menos 90% por debajo de 2 micrómetros.

Los documentos DE 25 39 110, GB 1464427 y CH 602961 describen un proceso para lavar textiles que emplea intercambiadores de catión de silicio insolubles en agua y finamente divididos que presentan capacidad de aglomeración.

\global\parskip1.000000\baselineskip

Los documentos GB 2097419 y US 4203851 se refieren a perlas que fluyen libremente que incluyen un silicato de aluminio para corregir la dureza de agua, para su empleo como agente suavizantes para tejidos.

El documento US 4159312 describe polvos de carbonato de calcio con superficie tratada que son útiles como pigmentos.

El documento EP 0 243 908 se refiere a un zeolita que contiene un agente granular corrector de la dureza del agua, una sal sódica de ácido poliacrílico, citrato de sodio, carbonato de sodio y agua.

El documento US 4 098 714 describe un proceso para preparar una composición para corregir la dureza del agua que comprende aplicar una disolución de aluminato de sodio a partículas finamente divididas de un vehículo sólido.

Descripción del invento

El presente invento va destinado a evitar la formación de incrustaciones y/o la deposición, tal como la deposición de incrustaciones de metales alcalino-térreos, especialmente la deposición de incrustaciones de carbonato de calcio, o la deposición de incrustaciones de oxalato de metal alcalino-térreo.

El presente invento va destinado a la utilización de carbonatos de metal polivalente que pueden evitar de manera eficaz la formación de incrustaciones y/o la deposición.

El presente invento va destinado a la utilización de partículas de carbonato de metal polivalente para inhibir los depósitos de incrustaciones en un sistema acuoso como se define en la reivindicación 1, mediante la adición de dichas partículas al sistema acuoso, en el que las partículas se encuentran en forma de partículas amorfas o cristalinas que presentan un tamaño medio menor que 10 \mum.

De acuerdo con otro aspecto, el presente invento va destinado a dicha utilización en la que la cantidad de dichas partículas en el sistema acuoso es de hasta alrededor de 500 ppm, y en el que el sistema acuoso comprende hasta alrededor de 0,4 ppm de polímero catiónico.

Todavía de acuerdo con otro aspecto, el presente invento va destinado a dicha utilización, en la que dicho carbonato de metal comprende al menos un carbonato de calcio, carbonato de magnesio, carbonato ferroso, carbonato de manganeso, dolomita y carbonato de cinc.

De acuerdo con otro aspecto, las partículas se añaden en al menos algún punto de antes de la lejiadora de pasta papelera y en la lejiadora de pasta papelera.

Todavía de acuerdo con otro aspecto, las partículas se añaden para inhibir los depósitos de incrustaciones en un sistema acuoso de un molino de pasta papelera y se añaden al menos en un punto inmediatamente antes de la etapa de la planta de blanqueo y en la etapa de la planta de blanqueo.

El anti-incrustante comprende carbonato de metal polivalente y comprende al menos uno de carbonato de calcio, carbonato de magnesio, carbonato ferroso, carbonato de manganeso, dolomita y carbonato de cinc.

Todavía en otro aspecto, el anti-incrustante comprende carbonato de calcio molido y montmorillonita de sodio.

El anti-incrustante presenta un tamaño medio de partícula menor que 10 micrómetros.

Todavía en otro aspecto, el anti-incrustante presenta una superficie específica de 10 a 1000 m^{2}/g.

Todavía en otro aspecto, el sistema acuoso presenta un pH de alrededor de 9 a 14.

En otro aspecto, la incrustación comprende una incrustación de metal alcalino térreo. La incrustación de metal alcalino térreo puede comprender carbonato de calcio.

Todavía en otro aspecto, el sistema acuoso comprende al menos uno de calcio, bario, magnesio, aluminio, bicarbonato, carbonato, sulfato y fosfato.

Todavía en otro aspecto, el sistema acuoso presenta una concentración de Ca^{+2} de alrededor de 10 a 500 ppm y una concentración de CO_{3}^{-2} de alrededor de 100 a 30.000 antes de la adición del anti-incrustante.

Todavía en otro aspecto, el sistema acuoso presenta una temperatura de alrededor de 25ºC a 500ºC.

En otro aspecto, el sistema acuoso se encuentra a una presión de alrededor de 551,5 a 10342 kPa (de 80 a 1500 psi).

En otro aspecto, el anti-incrustante se añade a la torre de refrigeración, al intercambiador de calor, al evaporador, antes de la lejiadora de pasta papelera, a la lejiadora de pasta papelera o al lavador.

Todavía en otro aspecto, el método comprende además procesar una mezcla de petróleo crudo - agua.

Todavía en otro aspecto, la incrustación comprende carbonato de calcio, el anti-incrustante presenta un tamaño medio de partícula menor que alrededor de 10 micrómetros, el anti-incrustante presenta una superficie específica de alrededor de 10 a 1000 m^{2}/g, el sistema acuoso presenta un pH de alrededor de 9 a 14, el sistema acuoso presenta una concentración de Ca^{+2} de alrededor de 10 a 500 ppm y una concentración de CO_{3}^{-2} de alrededor de 100 a 30.000 ppm antes de la adición del anti-incrustante, y el sistema acuoso presenta una temperatura de alrededor de 25ºC a 500ºC.

Todavía en otro aspecto, al anti-incrustante se añade después del recipiente para virutas.

En otro aspecto, el polímero catiónico que está presente en el sistema acuoso presenta un peso molecular mayor que alrededor de 1 x 10^{6}.

En otro aspecto, la relación en peso de carbonato de calcio molido con respecto a montmorillonita de sodio es de alrededor de 0,1:1 a 20:1. Por consiguiente, el anti-incrustante puede comprender alrededor de 10% en peso a 95% en peso de carbonato de calcio molido. El anti-incrustante también puede comprender de alrededor de 5% en peso a 90% en peso de la montmorillonita de sodio.

En otro aspecto, el anti-incrustante es al menos uno de los añadidos y formados en un punto antes de y al menos en un punto de la torre de refrigeración, intercambiador de calor, evaporador, lejiadora de pasta papelera, lavador de pasta papelera y equipamiento de blanqueo de pasta papelera.

En el invento, el sistema acuoso implica uno de fabricación de papel, minería, fabricación de materiales textiles, fabricación de automóviles, procesado de alimentos, fabricación de acero, tratamiento de aguas y procesado de petróleo.

En el invento, se añade al menos un anti-incrustante adicional al sistema acuoso.

En otro aspecto, se añade al menos una proteína al sistema acuoso.

En otro aspecto, se añade hasta alrededor de 10 ppm de coagulante al sistema acuoso.

Todavía en otro aspecto, se retira el anti-incrustante del sistema acuoso mediante el uso de al menos un clarificador, célula de flotación, tanque de sedimentación, filtro, centrífuga y dispositivo de ósmosis.

En algunos aspectos, el sistema acuoso presenta un pH de alrededor de 2 a 12. A modo de otro ejemplo, el sistema acuoso presenta un pH de alrededor de 2 a 14.

En otro aspecto, el sistema acuoso es oxidativo.

En otro aspecto, al menos la proteína comprende proteína de soja.

Todavía en otro aspecto, la composición también incluye agua y pulpa de madera.

Todavía en otro aspecto, la relación en peso de anti-incrustante con respecto a copolímero es de alrededor de 50:1 a 1:1.

En otro aspecto, la cantidad de copolímero en el sistema acuoso es de hasta 250 ppm aproximadamente.

Descripción detallada del invento

Los detalles mostrados en la presente memoria son a modo de ejemplo y únicamente con fines de discusión ilustrativa de las diferentes realizaciones del presente invento y se presentan para proporcionar lo que se piensa que es la descripción más útil y fácilmente comprensible de los principios y aspectos conceptuales del invento. A este respecto, no se pretende mostrar los detalles del invento con más profundidad de la necesaria para comprender el invento de manera fundamental, al tiempo que la descripción aclara a los expertos en la técnica las diferentes formas en las que puede ponerse en práctica el invento.

Todas las medidas en porcentaje de esta solicitud, a menos que se especifique lo contrario, se expresan en peso, basado en el 100% de un peso dado de la muestra. De este modo, por ejemplo, 30% representa 30 partes en peso por cada 100 partes en peso de la muestra.

A menos que se especifique lo contrario, la referencia a compuesto o componente incluye el compuesto o el componente en sí mismo, así como también la combinación con otros compuestos o componentes, tales como mezclas de compuestos.

Antes de proceder con la discusión, la definición de los términos siguientes contribuirá a una mejor comprensión del presente invento.

"Iniciador de nucleación/promotor": sustancia que inicia o promueve la nucleación y la precipitación del silicato de metal polivalente o del carbonato de metal polivalente en la fase de la disolución.

"Dureza del agua": cantidad de iones de magnesio o calcio en la disolución acuosa.

"Copolímero" se refiere a un polímero que comprende dos o más tipos diferentes de monómeros.

Como visión de conjunto, el presente invento se refiere a la utilización de partículas de carbonato de metal polivalente para inhibir la formación, deposición y adherencia de depósitos de incrustación sobre superficies de substratos que se encuentran en contacto con sistemas acuosos formadores de incrustaciones. Los depósitos de incrustaciones pueden ser depósitos de incrustaciones de metales alcalino-térreos, tales como depósitos de incrustaciones de carbonato de metal alcalino-térreo, especialmente depósitos de incrustaciones de carbonato de calcio, o incrustaciones de oxalato de metal alcalino-térreo.

Los anti-incrustantes empleados en el presente invento son carbonatos de metal polivalente. El carbonato de metal polivalente puede ser cristalino o amorfo. Los carbonatos de metal polivalente pueden tener grupos funcionales tales como grupos carboxílicos, sulfonato, sulfato y fosfato. Por ejemplo, es posible obtener los grupos funcionales mediante tratamiento del carbonato de metal polivalente con un compuesto orgánico o inorgánico que presente un grupo funcional tal como carboxílico, sulfonato, sulfato y fosfato. Ejemplos de estos compuestos incluyen polímeros tales como poliacrilato y poli(ácido acrílico), y tensioactivos tales como sulfonato de alquilbenceno, sulfato de alquilbenceno y éster de fosfato de alquilbenceno.

Carbonatos de metal polivalente incluyen varias combinaciones de metales polivalentes, tales como metales alcalino-térreos y carbonatos. Ejemplos preferidos de metales polivalentes incluyen calcio, magnesio, hierro, manganeso y cinc. Por ejemplo, carbonatos de metal alcalino-térreo incluyen carbonato de calcio mezclado con carbonato de magnesio.

Los carbonatos de metal polivalente pueden ser sintéticos o de origen natural. Ejemplos de carbonatos de metal polivalente incluyen carbonato de calcio precipitado. Como se discute a continuación más detalladamente, es posible fabricar comercialmente diferentes tamaños de partícula, superficies específicas, diámetros de tamaño de poro y capacidades de intercambio para los carbonatos de metal polivalente.

Ejemplos preferidos de anti-incrustantes del presente invento se recogen a continuación en el siguiente listado no limitante, que no se pretende que sea una lista detallada.

Carbonatos naturales de metal polivalente

Carbonato de calcio

Carbonato de calcio molido

Carbonato de magnesio

Carbonato ferroso

Carbonato de manganeso

Dolomita

\vskip1.000000\baselineskip

Carbonatos sintéticos de metal polivalente

Carbonato de calcio

Carbonato de calcio precipitado

Carbonato de magnesio

Carbonato de cinc

Carbonato ferroso

Carbonato de manganeso

Además, la elección de otros anti-incrustantes puede estar basada en la hipótesis sobre cómo funcionan los anti-incrustantes del presente invento. Al tiempo que no se pretende que venga avalado por la teoría, el presente invento puede implicar uno o más de los siguientes mecanismos, dependiendo del tipo de anti-incrustante.

De acuerdo con un mecanismo de hipótesis, el anti-incrustante del presente invento puede funcionar como iniciador de nucleación/promotor. De este modo, el anti-incurstante del presente invento puede funcionar como inóculo. Por ejemplo, el compuesto de incrustación puede precipitar sobre el anti-incrustante en lugar de precipitar sobre el equipamiento. El iniciador de nucleación/promotor puede ser inorgánico. Aunque otros compuestos pueden funcionar como iniciadores de nucleación/promotores, particularmente se piensa que el carbonato de calcio molido funciona como promotor de nucleación/iniciador.

De acuerdo con otro mecanismo de hipótesis, el anti-incrustante del presente invento puede funcionar a través de adsorción superficial. Aunque la adsorción superficial puede formar parte de los mecanismos de intercambio iónico y nucleación descritos anteriormente, la adsorción superficial puede ser un mecanismo independiente. Por ejemplo, en la adsorción superficial no es necesario que se forme una fase sólida por separado sobre la superficie del anti-incrustante.

A la vista de lo anterior, existe la hipótesis de que el anti-incrustante del presente invento puede funcionar al menos como promotor de nucleación/iniciador y como adsorbedor superficial, dependiendo del anti-incrustante.

También pueden emplearse los anti-incrustantes de la lista anterior en combinación con cada uno de los otros. De manera sorprendente, se comprobó que algunas de las combinaciones de los anti-incrustantes de la lista anterior resultaban sinérgicas. En particular, las combinaciones de montmorillonita de sodio con carbonato de calcio molido dan lugar a resultados inesperados.

Con respecto a la combinación de carbonato de calcio y montmorillonita de sodio, la relación en peso de carbonato de calcio con respecto a montmorillonita es preferiblemente de alrededor de 0,1:1 a 20:1, más preferiblemente de alrededor de 0,5:1 a 7:1, y del modo más preferido de alrededor de 1:1 a 4:1. De este modo, la cantidad de carbonato de calcio en la combinación de carbonato de calcio y montmorillonita de sodio, con respecto a la cantidad total de anti-incrustante, es preferiblemente de alrededor de 10% en peso a 95% en peso, más preferiblemente de alrededor de 30% en peso a 90% en peso, y del modo más preferido de alrededor de 50% en peso a 80% en peso. Por consiguiente, la cantidad de montmorillonita de sodio en la combinación de carbonato de calcio y montmorillonita de sodio, con respecto a la cantidad total de anti-incrustante, es preferiblemente de alrededor de 5% en peso a 90% en peso, más preferiblemente
de alrededor de 10% en peso a 70% en peso, y del modo más preferido de alrededor de 20% en peso a 50% en peso.

El tamaño de partícula del anti-incrustante es menor que 10 micrómetros, y del modo más preferido menor que 3 micrómetros, con intervalos de preferiblemente 0,01 a <10 micrómetros, más preferiblemente de 0,1 a 5 micrómetros y del modo más preferido de 0,1 a 3 micrómetros. Además, para carbonatos de metales alcalino-térreos, incluido el carbonato de calcio molido, preferiblemente el tamaño medio de partícula es menor que 2 micrómetros, más preferiblemente menor que 1 micrómetro. En esta solicitud, el tamaño de partícula se mide mediante dispersión de luz dinámica a 25ºC en disolución acuosa.

Una razón por la que el tamaño de partícula del anti-incrustante debe ser menor es para aumentar la superficie específica. Dependiendo del anti-incrustante, preferiblemente la superficie específica del anti-incrustante es de alrededor de 10 a 1500 m^{2}/g, más preferiblemente de alrededor de 50 a 1000 m^{2}/g. Por ejemplo, es posible sintetizar las zeolitas disponibles en Zeolyst International, Delfziji, The Netherlands con una superficie específica dentro del intervalo de alrededor de 400 a 950 m^{2}/g. En esta solicitud, la superficie específica se calcula midiendo la isoterma de nitrógeno a baja temperatura (77K), a partir de la cual se calcula la superficie específica empleando ecuaciones de BET.

A este respecto, es posible ajustar el tamaño de partícula y la superficie específica de los anti-incrustantes del presente invento mediante molturación, molienda o mediante el ajuste de la temperatura, pH, presión u otros parámetros químicos/físicos del entorno en que se lleva a cabo. Con respecto al carbonato de calcio, dependiendo del proceso de molturación y de los dispersantes añadidos al material de partida de piedra caliza, es posible generar diferentes tamaños de partículas y superficies específicas de partículas de carbonato de calcio molido. Se usan dispersantes con el fin de controlar la viscosidad, tamaño de partícula y de estabilizar la suspensión de carbonato de calcio molido, que es típicamente de alrededor de 75% en peso de sólidos. A este respecto, los dispersantes estabilizan las partículas juntas de forma que se reduzca la distribución de tamaño de partícula. Es posible utilizar los siguientes dispersantes pero sin limitarse a ellos: polímeros aniónicos (por ejemplo, poliacrilatos, polisulfonatos, polimaleatos, lignosulfonatos, copolímeros de anhídrido maléico e isobutileno), polímeros no iónicos (por ejemplo, poli(alcoholes vinílicos), poli(acetatos de vinilo), copolímeros de bloque de etoxilato/propoxilato (EO/PO), polímeros catiónicos (por ejemplo, polietilen iminas, poliaminas), tensioactivos aniónicos (por ejemplo, sulfosuccinatos de dialquilo, fosfatos de alquilo, sulfatos de alquiléter), tensioactivos catiónicos (por ejemplo, sales de aminas grasas, alquilaminas cuaternarias), tensioactivos no iónicos (por ejemplo, alcanoato de sorbitán, alcanoato de sorbitán etoxilado, etoxilato de alquilfenol, etoxilato de alcohol graso).

También es posible mejorar el efecto de inhibición de la incrustación de los anti-incrustantes del presente invento mediante la presencia de dispersantes tales como los apuntados anteriormente. Aunque es posible pre-mezclar los dispersantes con el anti-incrustante, tal como durante el proceso de molturación, también es posible añadir el dispersante al sistema acuoso por separado del anti-incrustante del presente invento, bien antes o después del anti-incrustante del presente invento. Por ejemplo, dependiendo del pH, temperatura, concentraciones de iones, las mezclas de anti-incrustante con respecto a dispersante con relaciones en peso de preferiblemente alrededor de 50:1 a 1:1, más preferiblemente de alrededor de 20:1 a 1:1, y del modo más preferido de alrededor de 10:1 a 1:1, con frecuencia resultan varias veces más eficaces que los componentes individuales.

Como otro ejemplo, cuando se emplea un copolímero de anhídrido maleico e isobutileno con el anti-incrustante del presente invento, puede obtenerse un inesperado y sorprendente efecto sinérgico. Aunque se espera que el copolímero de anhídrido maléico e isobutileno pueda operar con anti-incrustantes diferentes de carbonatos de calcio molidos, la combinación de carbonato de calcio molido y copolímero de anhídrido maléico e isobutileno da lugar a resultados inesperados y sinérgicos. Dependiendo del pH, temperatura y concentración de iones, las mezclas de anti-incrustante con respecto a copolímero de anhídrido maléico e isobutileno con relaciones en peso de preferiblemente alrededor de 50:1 a 1:1, más preferiblemente de alrededor de 20:1 a 1:1, y del modo más preferido de alrededor de 10:1 a 1:1, con frecuencia resultan varias veces más eficaces que los componentes individuales. Con el fin de evitar la degradación de la eficacia del anti-incrustante del presente invento y del copolímero, el pH del anti-incrustante conocido es preferiblemente mayor que alrededor de 8, más preferiblemente mayor que alrededor de 9 y del modo más preferido mayor que alrededor de 10, antes de añadir el anti-incrustante del presente invento. A la vista de lo anterior, preferiblemente la cantidad de copolímero de anhídrido maléico e isobutileno añadida al sistema acuoso es de hasta alrededor de 250 ppm, más preferiblemente de alrededor de 100 ppm y del modo más preferido de hasta alrededor de 50 ppm, con intervalos de preferiblemente alrededor de 3 a 250 ppm, preferiblemente de alrededor de 5 a 100 ppm, y del modo más preferido de alrededor de 8 a 50 ppm.

También es posible mejorar el efecto de inhibición de la incrustación de los anti-incrustantes del presente invento mediante la presencia de al menos una proteína. Aunque es posible pre-mezclar la proteína con el anti-incrustante, también es posible añadir al proteína al sistema acuoso por separado del anti-incrustante del presente invento, bien antes o bien después del anti-incrustante del presente invento. Ejemplos de proteínas que pueden utilizarse en combinación con el presente invento incluyen proteína de soja tal como proteína "Soyprotein 3230" y proteína "Soyprotein 4950", ambas disponibles en Central Soya, Fort Wayne, IN. Se comprobó que la proteína "Soyprotein 4950# 1097-1", que es proteína "Soyprotein 4950" que ha sido tratada con enzima durante 30 minutos, y que se encuentra disponible en Central Soya, Fort Wayne, IN, puede mejorar el efecto de inhibición de la incrustación de los anti-incrustantes del presente invento.

Cuando se emplea una proteína con el anti-incrustante del presente invento, puede obtenerse un inesperado y sorprendente efecto sinérgico. Por ejemplo, las mezclas de anti-incrustante del presente invento y proteína con relaciones en peso de anti-incrustante con respecto a proteína de preferiblemente alrededor de 50:1 a 1:1, más preferiblemente de alrededor de 20:1 a 1:1, y del modo más preferido de alrededor de 10:1 a 1:1, con frecuencia resultan varias veces más eficaces que los componentes individuales. Por ejemplo, las mezclas de carbonato de calcio molido y bien proteína "Soyprotein 3230" o bien proteína "Soyprotein 4950# 1097-1" con frecuencia resultan más eficaces que los componentes individuales.

Cuando se emplea carbonato de calcio como anti-incrustante, se prefiere la utilización de carbonato de calcio molido. El carbonato de calcio molido puede producirse mediante molienda, bien en seco o bien en húmedo, de una roca de alimentación en la que las especies de carbonato de calcio normalmente se dividen en creta, caliza y mármol. En el método seco, tras cribado para retirar las partículas grandes, es posible secar la roca de alimentación tal como en un dispositivo de secado rotatorio y molerla tal como en un molino de bolas, rulos o martillos. Típicamente, las partículas más finas se clasifican empleando una corriente de aire a partir del material bruto, retornando las partículas bastas al molino para posterior molienda. Este método se emplea para los rellenos de creta que se disgregan fácilmente y típicamente dan lugar a partículas bastas de 5 a 10 micrómetros. La molienda en húmedo, tras machaqueo y molienda en molino de bolas, resulta más típica para la producción de carbonatos de calcio molidos a partir de caliza y mármoles. La flotación se emplea en este proceso para retirar los contaminantes, dando lugar a un producto acabado con un elevado brillo. Normalmente, los productos con un tamaño medio de partícula menor que 2 micrómetros se someten a molienda en húmedo en molino de medios o de arena. Normalmente, se añaden dispersantes, tal como los descritos anteriormente, durante el proceso de molienda para formar la suspensión de carbonato de calcio molido con elevado contenido en sólidos. Típicamente, la cantidad de impurezas del carbonato de calcio molido es de al menos alrededor de 0,5% en peso, más típicamente de al menos alrededor de 0,8% en peso y del modo más típico de al menos alrededor de 1% en peso, con un intervalo de típicamente alrededor de 1 ó 2% en peso.

La inhibición de la incrustación mediante el carbonato de calcio molido con respecto al carbonato de calcio precipitado resultó inesperada y sorprendente. Sin pretender estar avalado por la teoría, se plantea la hipótesis de que la estructura no porosa del carbonato de calcio molido resulta más eficaz que la estructura porosa del carbonato de calcio precipitado. Se piensa que los poros del carbonato de calcio precipitado ralentizan la difusión de carbonato de calcio acuoso hacia la superficie del carbonato de calcio, de forma que la precipitación del carbonato de calcio acuoso sobre el carbonato de calcio precipitado es lenta con respecto al carbonato de calcio molido.

Muchos de los anti-incrustantes descritos anteriormente se encuentran disponibles a escala comercial.

La cantidad de anti-incrustante añadida al sistema acuoso depende de variables tales como la temperatura, el pH y la presencia de otros compuestos. Con respecto a la temperatura, temperaturas elevadas normalmente requieren cantidades mayores de anti-incrustante. El efecto de los cambios de pH sobre la cantidad necesaria de anti-incrustante depende del tipo de anti-incrustante. De igual forma, el efecto de la presencia de otros compuestos sobre la cantidad de anti-incrustante depende del otro compuesto. Por ejemplo, los compuestos que contienen magnesio e hierro pueden actuar como venenos, ya que resulta necesario una mayor cantidad de anti-incrustante. Por el contrario, compuestos como la lignina actúan como estimuladores, ya que se requiere una menor cantidad de anti-incrustante.

A la vista de lo anterior, preferiblemente se añade el anti-incrustante al sistema acuoso a una concentración de alrededor de 1 ppb a 10 ppm, más preferiblemente de alrededor de 1 ppb a 7 ppm, y del modo más preferido de alrededor de 1 ppb a 5 ppm, por ppm de dureza del agua. De este modo, se añade el anti-incrustante al sistema en una concentración de hasta alrededor de 50 ppm, más preferiblemente de hasta alrededor de 75 ppm, incluso más preferiblemente de hasta alrededor de 95 ppm, incluso más preferiblemente de hasta alrededor de 200 ppm, incluso más preferiblemente de hasta alrededor de 500 ppm, y del modo más preferido de hasta alrededor de 1000 ppm, con intervalos de preferiblemente alrededor de 1 a 1000 ppm, más preferiblemente de alrededor de 1 a 500 ppm, y del modo más preferido de alrededor de 1 a 200 ppm.

El sistema acuoso al que se añade el anti-incrustante puede contener iones metálicos, tales como iones de calcio, bario, magnesio, aluminio, estroncio, hierro, etc. y aniones tales como bicarbonato, carbonato, oxalato, sulfato, fosfato, silicato, fluoruro, etc.

La incrustación que pretende evitar el presente invento puede estar formada por cualquier combinación de los iones mencionados anteriormente. Por ejemplo, la incrustación puede incluir una combinación de carbonato de calcio y oxalato de calcio. Típicamente, la incrustación comprende al menos alrededor de 90% en peso de material inorgánico, más típicamente al menos alrededor de 95% en peso de material inorgánico, y del modo más típico al menos alrededor de 99% en peso de material inorgánico.

En los sistemas acuosos que presentan iones de calcio e iones de carbonato sobre los que se añade el anti-incrustante, antes de la adición del anti-incrustante, normalmente [Ca^{2+}] está presente de alrededor de 50 a 500 ppm, más normalmente de alrededor de 20 a 300 ppm y del modo más normal de alrededor de 50 a 200 ppm. Además, antes de la adición del anti-incrustante, [CO_{3}^{2-}] en dichos sistemas está normalmente presente de alrededor de 100 a 30.000 ppm, más normalmente de alrededor de 500 a 25.000 ppm, y del modo más normal de alrededor de 1000 a
20.000 ppm.

En los sistemas acuosos que presenta iones de calcio e iones de oxalato sobre los que puede añadirse el anti-incrustante, antes de la adición del anti-incrustante, normalmente [Ca2+] está presente de alrededor de 5 a 600 ppm, más normalmente de alrededor de 10 a 500 ppm, incluso más normalmente de alrededor de 20 a 500 ppm, y del modo más normal de alrededor de 30 a 400 ppm. Además, antes de la adición del anti-incrustante, [oxalato] en tales sistemas está normalmente presente de alrededor de 0,1 a 10.000 ppm, más normalmente de alrededor de 1 a 5000 ppm y del modo más normal de alrededor de 5 a 1000 ppm.

El sistema acuoso también puede incluir otros aditivos y compuestos. Por ejemplo, es posible utilizar los anti-incrustantes de metales polivalentes del presente invento con otros anti-incrustantes tales como los descritos en los Antecedentes de la presente solicitud, tales como fosfatos, acrilatos, fosfonatos, anhídridos epoxisuccínicos, sulfonatos y maleatos. La cantidad de otro anti-incrustante a combinar con el anti-incrustante del presente invento depende de las condiciones del sistema, así como también de los tipos de anti-incrustantes. Preferiblemente, la relación en peso de otro anti-incrustante con respecto al anti-incrustante del presente invento es de alrededor de 1:100 a 100:1, más preferiblemente de alrededor de 1:30 a 30:1, y del modo más preferido de alrededor de 1:10 a 10:1. Aunque es posible añadir los anti-incrustantes por separado al sistema acuoso, añadiendo el anti-incrustante del presente invento antes o después del otro anti-incrustante, es preferible pre-mezclar los anti-incrustantes antes de añadirlos al sistema acuoso. Los procedimientos para emplear los anti-incrustantes juntos deben conservar las propiedades físicas/químicas de las mezclas cuando se homogeneizan, por ejemplo, el pH del otro anti-incrustante es preferiblemente mayor que 8, más preferiblemente mayor que 9, y del modo más preferido mayor que 10, por los motivos descritos anteriormente.

Otros ejemplos de aditivos incluyen tensioactivos (por ejemplo, copolímeros de bloque de etoxilato/propoxilato (EO/PO), etoxilatos de alquilfenol, sulfosuccinatos de dialquilo, fosfatos de alquilo, sulfatos de alquiléter, alcanoatos de sorbitán etoxilados, sales de amina grasas, etoxilato de alcohol graso y tensioactivos basados en silicio), dispersantes tales como los descritos anteriormente, coadyuvantes de pasta papelera (por ejemplo, AQ (antraquinona), polisulfuro y los tensioactivos mencionados anteriormente), agentes de blanqueo (por ejemplo, enzimas, agua oxigenada, dióxido de cloro, hipoclorito, oxígeno, ozono y agentes quelantes tales como EDTA (ácido etilendiaminotetracético), así como polímeros de floculación, coagulación y clarificación en programas de purga del sistema, como se describe con más detalla a continuación, por ejemplo, tratamientos de efluentes, calderas de recuperación, clarificadores, filtros, células de flotación, limpiadores y cribas.

El sistema acuoso sobre el que se añade el anti-incrustante puede estar a temperatura elevada. Por ejemplo, la temperatura del sistema puede ser típicamente de alrededor de 25ºC a 500ºC, más típicamente de alrededor de 70ºC a 500ºC, incluso más típicamente de alrededor de 80ºC a 200ºC. Cuando se añade al anti-incrustante al digestor, la temperatura del sistema acuoso normalmente es de alrededor de 150ºC a 175ºC. Cuando se añade el anti-incrustante a la bomba de paso de virutas antes de la lejiadora, la temperatura del sistema acuoso normalmente es de alrededor de 80ºC a 110ºC.

Los anti-incrustantes del presente invento operan bajo diferentes condiciones de pH. En particular, preferiblemente los anti-incrustantes del presente invento operan a un pH de alrededor de 2 a 14, más preferiblemente de alrededor de 3 a 14 y del modo más preferido de alrededor de 4 a 14, tal como de 10 a 14. Como se ha indicado anteriormente, los cambios en el pH pueden provocar incrustaciones.

A este respecto, los anti-incrustantes del presente invento operan en condiciones ácidas frente a varias formas de incrustación, tales como incrustaciones de oxalato. Para las incrustaciones de oxalato, el sistema acuoso sobre el que se añade al anti-incrustante presente un pH menor que alrededor de 7, tal como de alrededor de 2 a 7, incluso más normalmente de alrededor de 3 a 7. Por ejemplo, el pH en una planta de blanqueo típica es normalmente de alrededor de 2 a 12, más normalmente de alrededor de 2 a 7, e incluso más normalmente de alrededor de 2,5 a 5.

Para las incrustaciones de carbonato, el sistema acuoso sobre el que se añade el anti-incrustante normalmente presenta un pH básico, más normalmente un pH de al menos alrededor de 9, que varía normalmente de alrededor de 5 a 14, más normalmente de alrededor de 9 a 14, e incluso más normalmente de alrededor de 10 a 13. A este respecto, generalmente las secuencias de blanqueo en la producción de papel ocurren a pH elevado, tal como típicamente de alrededor de 9 a 14, más típicamente de alrededor de 10 a 12.

El sistema acuoso sobre el que se añade el anti-incrustante puede estar en condiciones oxidativas. La capacidad de los anti-incrustantes del presente invento para operar en condiciones oxidativas es importante, ya que las con frecuencia las condiciones de blanqueo son oxidativas. Además, con frecuencia las condiciones oxidativas degradas los anti-incrustantes conocidos. Las condiciones oxidativas pueden ser el resultado de agua oxigenada o de dióxido de cloro. El agua oxigenada puede estar presente en una cantidad de alrededor de 100 a 10.000 ppm, más típicamente de alrededor de 200 a 2000 ppm, incluso más preferiblemente de alrededor de 240 a 750 ppm. El dióxido de cloro puede estar presente en una cantidad de alrededor de 200 a 10.000 ppm, más típicamente de alrededor de 500 a 3000 ppm, incluso más típicamente de alrededor de 600 a 1100 ppm.

El sistema acuoso sobre el que se añade el anti-incrustante puede estar en condiciones atmosféricas o bajo presión. Por ejemplo, típicamente la presión de alrededor de 96 a 10342 kPa (de 14 a 1500 psi), más típicamente de 550,5 a 10342 kPa (de 80 a 1500 psi). Cuando el sistema acuoso comprende una lejiadora de molino de papel, la presión en la lejiadora es típicamente de alrededor de 361,8 a 1034 kPa (de 125 a 150 psi). Cuando el sistema acuoso comprende una caldera, la presión en la caldera es típicamente de hasta 10342 kPa (1500 psi) aproximadamente.

Para garantizar que el anti-incrustante se dispersa de forma adecuada en el sistema acuoso, preferiblemente el anti-incrustante se añade en forma de suspensión de base acuosa. Dependiendo del anti-incrustante, la suspensión de base acuosa puede comprender menos que alrededor de 5% en peso de anti-incrustante, menos que alrededor de 2% en peso de anti-incrustante, al menos alrededor de 40% en peso de anti-incrustante, al menos alrededor de 50% en peso de anti-incrustante, al menos alrededor de 60% en peso de anti-incrustante, o al menos alrededor de 75% en peso de anti-incrustante. Por ejemplo, para el carbonato de calcio molido, si la cantidad de carbonato de calcio es menor que alrededor de 75% en peso, puede precipitar fuera de la suspensión.

Ejemplos de sistemas sobre los que puede añadirse el anti-incrustante incluyen sistemas acuosos industriales que presenten preferiblemente un rendimiento de al menos alrededor de 10 gpm, más preferiblemente de al menos alrededor de 20 gpm, e incluso más preferiblemente de al menos alrededor de 1000 gpm. Ejemplos de sistemas acuosos industriales del presente invento incluyen torres de refrigeración, intercambiadores de calor, evaporadores, lejiadoras de pasta papelera, lavadores de pasta papelera y equipamiento de blanqueo de pasta papelera. Los sistemas acuosos industriales pueden implicar minería (por ejemplo, lavado de la mena en condiciones alcalinas), textiles (por ejemplo, torres de refrigeración, intercambiadores de calor, procesos de lavado), automoción (por ejemplo, torres de refrigeración, intercambiadores de calor), procesado de alimentos (por ejemplo, equipamiento de procesado, clarificación, aireación, esterilización y fabricación de cerveza), fabricación de acero (por ejemplo, torres de refrigeración, intercambiadores de calor), tratamiento de aguas (por ejemplo, purificación de agua) y petróleo (por ejemplo, en la producción y procesado de mezclas petróleo crudo-agua).

En particular, es posible controlar la deposición de incrustaciones en la lejiadora de la fabricación de pasta papelera Kraft de acuerdo con el presente invento. Lo siguiente es que es posible alargar la longitud de recorrido de la lejiadora con el fin de lograr mejoras en cuanto a productividad, calidad de pasta papelera uniforme y reducción de pérdidas de energía. Además, disminuyen en gran medida los problemas asociados a los depósitos de incrustaciones, lo que representa una importante contribución a mejorar la eficacia de operación.

El punto de adición del anti-incrustante puede ser en la zona donde pueda formarse la incrustación o antes de ésta. Por ejemplo, es posible añadir el anti-incrustante antes de la lejiadora de pasta papelera o en la lejiadora de pasta papelera. Como otro ejemplo, es posible añadir el anti-incrustante justo antes o en el equipamiento de la planta de blanqueo. Cuando se añade al anti-incrustante antes de la lejiadora de pasta papelera, con frecuencia se añade después o durante el tratamiento mecánico de los troceados de madera. Por ejemplo, es posible añadir el anti-incrustante después del recipiente para virutas de madera, en la bomba de paso de las virutas, en la bomba del dispositivo de calentamiento del licor de cocción o en el filtro en línea. Cuando se añade directamente el anti-incrustante a la lejiadora u a otros sistemas, es posible fijar el punto de adición en la zona donde más se necesite el anti-incrustante. Por ejemplo, es posible añadir el anti-incrustante en la zona de cocción de la lejiadora.

Los anti-incrustantes del presente invento se comportan mejor que los polímeros conocidos de anti-incrustante en muchas condiciones. Además de comportamiento adecuado o mejorado, el coste de la materia prima de los silicatos de metal polivalente y de los carbonatos de metal polivalente es considerablemente menor que el de los anti-incrustantes conocidos. Por tanto, una ventaja del presente invento es la efectividad de coste.

Una vez que se ha empleado el anti-incrustante, por ejemplo, después de que la pasta papelera abandone la lejiadora o después de que se complete el proceso de blanqueo, puede resultar preferible que el anti-incrustante sea retirado del sistema, por ejemplo, el licor de cocción o el líquido de blanqueo. La retirada del anti-incrustante depende del sistema y puede llevarse a cabo por medio de técnicas de separación mecánica y/o química.

La separación mecánica puede ser mediante dispositivos tales como clarificadores, células de flotación, tanques de sedimentación, filtros (pre-revestidos y recubiertos de tejido), centrífugas y dispositivos de ósmosis.

La separación química puede implicar la utilización de coadyuvantes de clarificación, que pueden implicar la combinación o reacción de sustancias químicas orgánicas o inorgánicas con sólidos, para formar masas grandes que tienden a separarse de forma rápida. Los polímeros orgánicos solubles en agua de elevado peso molecular se usan ampliamente como coagulantes. Los polímeros coagulantes pueden ser catiónicos (por ejemplo, poli(cloruro de dialquildimetilamonio) (poliDADMAC), poliaminas), aniónicos (por ejemplo, poliacrilamidas, poliamidas, poli(ácidos acrílicos)) y no iónicos (por ejemplo, poli(óxido de etileno), poli(alcohol vinílico)). Preferiblemente, la cantidad de polímero de coagulante es de hasta alrededor de 10 ppm, más normalmente de hasta alrededor de 5 ppm, y del modo más normal de hasta alrededor de 0,5 ppm. Los polímeros de coagulante pueden tener un peso molecular mayor que alrededor de
1 x 10^{6}, con un intervalo normal de alrededor de 1 x 10^{6} a10 x 10^{6.} También se pueden utilizar compuestos inorgánicos tales como hidróxido de aluminio e hidróxido de hierro como coagulantes.

El presente invento se ilustra con más detalle por medio de los siguientes Ejemplos. Estos ejemplos no son limitantes y no restringen el alcance del invento.

A menos que se especifique lo contrario, todos los porcentajes, partes, etc., presentados en los ejemplos están en peso.

Parte experimental Ensayo de Botella

Se llevó a cabo un ensayo de botella para determinar el efecto de los carbonatos de metal polivalente sobre la inhibición de la incrustación de carbonato de calcio y con el fin de comparar su comportamiento con respecto a los inhibidores de incrustación conocidos. Como se describe con más detalla a continuación, las condiciones del ensayo fueron 70ºC, pH 12,4 y un tiempo de incubación de una hora con agitación suave.

Se preparó una disolución acuosa de dureza con 2,205% en peso de cloruro de calcio. Se preparó una disolución acuosa alcalina de 0,18% en peso de carbonato de sodio y 0,2125% de hidróxido de sodio. Se añadieron ambas disoluciones simultáneamente a botella de vidrio de 100 ml seguido de anti-incrustantes, como se muestra en la Tabla 1, en proporciones para lograr 100 g de disolución final. Se ajustó el pH de la disolución a 12,4 añadiendo hidróxido de sodio. La disolución final representó bien la condición de incrustación "suave" de 60 ppm de Ca^{+2} (150 ppm en forma de CaCO_{3}) y 1000 ppm de CO_{3}^{-2} ó bien la condición de incrustación "tosca" de 100 ppm de Ca^{+2} (250 ppm en forma de CaCO_{3}) y 10.000 ppm de CO_{3}^{-2}.

Tras agitar durante 1 hora a 70ºC, se retiró la disolución de la botella de ensayo y se sometió a filtración a vacío empleando un filtro Whatman #4 (tamaño de poro< 20-25 \mum). Con respecto al tamaño de poro del filtro, para estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos, se considera la aproximación de que los cristales de CaCO_{3} que tienen un tamaño de partícula menor que alrededor de 20-25 micrómetros presentan menor tendencia a precipitar sobre el substrato, y los cristales que tienen un tamaño de partícula mayor que alrededor de 20-25 micrómetros son más susceptible de precipitación sobre el substrato y, por tanto, precipitarían en forma de incrustación. Por ejemplo, la relación entre el tamaño de partícula, la velocidad de cristalización y la precipitación se discuten en la columna 3 de la patente de EE.UU. Nº. 3.518.204 de HANSEN y col. Se añadió la muestra filtrada a 2 gramos de ácido clorhídrico al 30% en peso con el fin de evitar la posterior formación/crecimiento de cristales.

Tras retirar la disolución de ensayo de la botella de ensayo, se generó una muestra "adherente" para cada botella de ensayo, lo que requirió enjuagar la botella de vidrio con 50 gramos de ácido nítrico al 14%. La muestra adherente indica la cantidad de carbonato de calcio que se deposita sobre la superficie de la botella durante el período de ensayo.

Se analizó la concentración de calcio de todas las muestras líquidas por Plasma de Acoplamiento Inductivo (ICP). La técnica de ICP se llevó a cabo empleando un espectrómetro de plasma con acoplamiento inductivo "IRIS-AP Duo" disponible en Thermo Jarrell Ash Corporation, Franklin, MA. Las condiciones de operación del espectrómetro de plasma con acoplamiento inductivo "IRIS-AP Duo" fueron las siguientes. Se conectó el vacío indicando el manómetro una caída de presión de 5,5 a 8,2 kPa (de 0,8 a 1,2 psi). Se fijó la temperatura del CID (dispositivo de inyección de carga) por debajo de -70ºC y se fijó la temperatura del FPA (Dispositivo de Plano Local) por encima de 5ºC. Se fijó el tiempo de purga en 90 segundos. Los parámetros de ignición fueron: Energía de RF (Radio Frecuencia): 1150 vatios, Flujo Auxiliar: medio, Flujo del Nebulizador: 0,55 L/min, y Velocidad de la Bomba 110 rpm. Se fijaron los valores de las válvulas del gas de purga para el tanque y el conducto principal en 4 L/min y 6 L/min, respectivamente. Se fijó la válvula de la cámara en 2 L/min. Una vez establecidas las condiciones anteriores en el espectrómetro, se permitió el calentamiento de éste durante al menos 15 minutos antes de comenzar el funcionamiento del dispositivo automático de manejo de muestras.

Como se ha mencionado anteriormente, la Tabla 1 recoge los anti-incrustantes que se emplearon en los Ejemplos y en los Ejemplos Comparativos de la presente solicitud.

\vskip1.000000\baselineskip

TABLA 1

1

\vskip1.000000\baselineskip

"% de inhibición" es una medida relativa de como se previene la formación de incrustaciones, de forma que valores más altos reflejan mejor prevención de la formación de incrustaciones. El porcentaje de inhibición se calcula como se muestra a continuación:

2

\newpage

Ejemplos 44-47 y 62-66 y Ejemplos Comparativos 8-18 y 56*-58*

Estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos implican la utilización de un ensayo de bloqueo de tubo dinámico para evaluar la eficacia de varios inhibidores de incrustación. Se mezcló una disolución básica que contenía carbonato y anti-incrustante con una disolución de calcio en un capilar, para evaluar la eficacia de los anti-incrustantes a la hora de evitar las incrustaciones, medido a través del aumento de presión en el capilar.

A la vista de lo anterior, la disolución básica incluye:

\quad

37,09 g/l de Na_{2}CO_{3};

\quad

6 g/l de NaOH (50% en peso); y

\quad

Anti-incrustante en una cantidad para obtener las concentraciones de las Tablas 6 y 7.

\vskip1.000000\baselineskip

Se alimentó la disolución básica a través de un primer capilar con un caudal de 12,5 ml/min. La disolución de calcio contenía 0,74 g/l de CaCl_{2} \cdot H_{2}O y se alimentó con un caudal de 12,5 ml/min a través de un segundo capilar unido al primer capilar, para formar un tubo capilar de 2 metros de largo (diámetro interno 0,127 cm).

Como resultado de ello, se mezcló la disolución básica y la disolución de calcio para formar un disolución sobresaturada. La composición de la disolución acuosa sobresaturada fue la siguiente:

\vskip1.000000\baselineskip

3

\vskip1.000000\baselineskip

Se bombeó la disolución sobresaturada a través del capilar de 2 metros de longitud con un caudal de 0,25 ml/min a una temperatura de 170ºC y un presión de 373,2 kPa (55 psi).

Tan pronto como se produjo la mezcla de las dos disoluciones en el tubo capilar, tuvo lugar la formación y precipitación de los cristales de carbonato de calcio. El grado de precipitación depende de la eficacia y de la concentración del inhibidor de incrustación, y vino indicado por la contrapresión a lo largo del capilar, que fue medida por un transductor de presión. Un diferencial de presión bajo resultó indicativo de un tratamiento eficaz. El ensayo se llevó a cabo durante 30 minutos o hasta que se obtuvo un aumento de presión de 6,894 kPa (1 psi). Cuanto mayor es el tiempo (es decir, el tiempo inducido) transcurrido para alcanzar 6,894 kPa (1 psi), mayor es la eficacia del tratamiento químico.

Como se muestra en las Tablas 6 y 7, se sometió a ensayo un número de silicatos de metal polivalente y carbonato de metal polivalente empleando un ensayo de bloqueo de tubo dinámico y se compararon los resultados con el comportamiento de anti-incrustantes conocidos, tales como PESA (poli(ácido epoxisuccínico)), AMP (ácido amino tri-(metilenfosfónico)), PBTC-2 (ácido 2-fosfonobutan-1,2,4-tricarboxílico), copolímero "DRAWFAX342" (descrito anteriormente) y poli(ácido acrílico) "SB 37105" con un peso molecular de 3300, disponible en Perfomance Process Incorporated, Mundelein, IL.

TABLA 6

\vskip1.000000\baselineskip

4

\vskip1.000000\baselineskip

Los resultados de la Tabla 6 indican que PESA y el copolímero de ácido maleico no resultaron eficaces a la hora de inhibir el crecimiento de los cristales y a la hora de reducir la deposición de incrustaciones sobre la superficie del tubo, como queda reflejado por el muy corto tiempo de inducción (2-6 minutos) que se requiere para alcanzar una diferencia de presión de 6,894 kPa (1 psi). En comparación, la disolución de carbonato de calcio sin tratar alcanzó este diferencial de presión en aproximadamente 2 minutos.

La Tabla 6 también indica que el comportamiento de los anti-incrustantes E y F fue superior al de los anti-incrustantes conocidos.

La Tabla 7 incluye la inhibición de incrustaciones de montmorillonita de sodio mezclada con carbonato de metal polivalente.

TABLA 7

\vskip1.000000\baselineskip

6

\vskip1.000000\baselineskip

La Tabla 7 muestra que se observó una fuerte sinergia cuando el anti-incrustante F se mezcló con el anti-incrustante G con una relación en peso de 1:2, antes de la adición al sistema acuoso. Por ejemplo, a los 30 minutos, la mezcla todavía mostró un diferencial de presión muy bajo de 2,1 kPa (0,3 psi), a una dosis muy baja de 10 ppm. En comparación, se alcanzó un diferencial de presión de 6,894 kPa (1 psi) para el anti-incrustante G (15 ppm) a los 10 minutos y a los 29 minutos para el anti-incrustante F (10 ppm) a la misma presión.

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplos 67-71 y Ejemplos Comparativos 19-26

Se llevó a cabo el ensayo de botella para comparar el efecto del carbonato de calcio de anti-incrustantes conocidos sobre el carbonato de calcio y la inhibición de incrustación de oxalato de calcio a diferentes valores de pH. Como se describe a continuación más detalladamente, las condiciones de ensayo fueron 70ºC y tiempo de incubación de una hora con agitación suave.

Generalmente, las disoluciones finales se prepararon de acuerdo con el procedimiento del ensayo de botella descrito anteriormente. A este respecto, aunque la cantidad de disolución utilizada en cada ensayo de botella fue de 100 g, la cantidad de la disolución final preparada fue, en ocasiones, mayor que 100 g. No obstante, en cada caso, la disolución final presentó 60 ppm de calcio, 500 ppm de carbonato y 100 ppm de oxalato. La fuente de calcio y de carbonato fue la misma que en el ensayo de botella anterior, y la fuente de oxalato fue oxalato de sodio. Se ajustó el pH de la disolución al pH recogido en la Tabla 8 a continuación, mediante la adición de hidróxido de sodio.

Tras agitar durante 1 hora a 70ºC, se retiró la disolución de la botella de ensayo y se sometió a filtración a vacío empleando un filtro Whatman #114 (tamaño de poro 20 \mum). Como se mencionado anteriormente, se adopta la aproximación de que los cristales de CaCO_{3} y oxalato de calcio que tienen un tamaño de partícula menor que alrededor de 20 micrómetros presentan menor tendencia a precipitar sobre el substrato, y sería más probable que los cristales que tienen un tamaño de partícula mayor que alrededor de 20 micrómetros precipitasen sobre el substrato y, por tanto, precipitasen en forma de incrustación. Se añadió la muestra filtrada a 2 gramos de 30% en peso de ácido clorhídrico para evitar la posterior formación/crecimiento de cristales.

Tras retirar la disolución de ensayo de la botella de ensayo, se generó una muestra "adherente" a partir de cada botella de la misma forma en la botella de ensayo anterior. Se analizó la concentración de ion calcio en todas las muestras por Plasma con Acoplamiento Inductivo (ICP) de la misma forma que en el ensayo de botella anterior.

\newpage

A continuación, la Tabla 8 muestra las condiciones y los resultados de estos ensayos. Para la Tabla 8, las condiciones de ensayo fueron una temperatura de 70ºC, [NaCl] = 0,3% en peso, [Ca^{+2}] = 100 ppm, [CO_{3}^{2-}] = 500 ppm y [oxalato] = 100 ppm. En la Tabla 8, SL 4560 y SL 4600 son anti-incrustante "SL 4560" y anti-incrustante "SL 4600", respectivamente, ambos disponibles en Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware. Los anti-incrustantes "SL 4560" y "SL 4600" son mezclas patentadas de policarboxilato y fosfonato.

\vskip1.000000\baselineskip

TABLA 8

7

La Tabla 8 muestra que el anti-incrustante F, es decir, carbonato de calcio, que está de acuerdo con el presente invento, se comporta bien con respecto a los anti-incrustantes conocidos. En particular, de forma general dosificaciones bajas del anti-incrustante del presente invento se comportan, al menos, tan bien como dosificaciones elevadas de los anti-incrustantes conocidos. Además, las dosificaciones bajas del anti-incrustante del presente invento se comportan mejor que dosificaciones elevadas de los anti-incrustantes conocidos a pH elevado.

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplos 72-74 y Ejemplos Comparativos 27-35

Se llevó a cabo un ensayo de botella para comparar el efecto de carbonato de calcio y de anti-incrustantes conocidos sobre la inhibición de incrustaciones de carbonato de calcio y de oxalato de calcio a concentraciones elevadas de al menos uno de calcio, carbonato y oxalato, con respecto a los Ejemplos 67-71 y a los Ejemplos Comparativos 19-26. Los procedimientos fueron los mismos que en los Ejemplos 67-71 y en los Ejemplos Comparativos 19-26, exceptuando que se aumentó la concentración de al menos uno de calcio, carbonato y oxalato, como se muestra en la Tabla 9-11 a continuación.

La Tabla 9, a continuación, muestra las condiciones y los resultados de un primer grupo de ensayos. Para la Tabla 9, las condiciones de ensayo fueron temperatura de 70ºC, 1 hora de tiempo de incubación, pH = 11,0, [NaCl] = 0,3% en peso, [Ca^{+2}] = 100 ppm, [CO_{3}^{2-}] = 500 ppm y [oxalato] = 100 ppm. En la Tabla 9, así como también en las Tablas 10 y 11, SL 4560 y SL 4600 se refieren al anti-incrustante "SL 4560" y anti-incrustante "SL 4600", respectivamente, ambos disponibles en Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, y AR970A se refiere al anti-incrustante de poliacrilato "AR970A", disponible en ALCO Chemical, Chattanooga, Tennessee. Para la Tabla 9, el % de inhibición está basado en una muestra no tratada recubierta con 20 ppm de carbonato de calcio, y los guiones "-" indican que no fue sometido a ensayo.

TABLA 9

\vskip1.000000\baselineskip

8

\vskip1.000000\baselineskip

La Tabla 9 muestra que el carbonato de calcio del presente invento inhibió la incrustación de manera más eficaz que los anti-incrustantes conocidos en las condiciones descritas.

A continuación, la Tabla 10 muestra las condiciones y resultados de un segundo grupo de ensayos. Para la Tabla 10, las condiciones fueron temperatura de 70ºC, 1 hora de tiempo de incubación, pH = 11,0, [NaCl] = 0,3% en peso, [Ca^{+2}] = 100 ppm, [CO_{3}^{2-}] = 1000 ppm y [oxalato] = 100 ppm. Para la Tabla 10, el % de inhibición está basado en una muestra no tratada recubierta con 24 ppm de carbonato de calcio.

\vskip1.000000\baselineskip

TABLA 10

\vskip1.000000\baselineskip

9

\vskip1.000000\baselineskip

La Tabla 10 muestra que el carbonato de calcio del presente invento inhibió la incrustación de manera más eficaz que los anti-incrustantes conocidos en las condiciones descritas.

A continuación, la Tabla 11 muestra las condiciones y los resultados de un tercer grupo de ensayos. Para la Tabla 11, las condiciones de ensayos fueron temperatura de 70ºC, 1 hora de tiempo de incubación, pH = 11,0, [NaCl] = 0,3% en peso, [Ca^{+2}] = 100 ppm, [CO_{3}^{2-}] = 1000 ppm y [oxalato] = 300 ppm. Para la Tabla 11, el % de inhibición está basado en una muestra no tratada recubierta con 30 ppm de carbonato de calcio.

\vskip1.000000\baselineskip

TABLA 11

\vskip1.000000\baselineskip

10

\vskip1.000000\baselineskip

La Tabla 11 muestra que el carbonato de calcio del presente invento inhibió la incrustación de manera más eficaz que los anti-incrustantes conocidos en las condiciones descritas.

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplos 75-82 y Ejemplos Comparativos 36-47

Se llevó a cabo un ensayo de botella para comparar el efecto de carbonato de calcio y de anti-incrustantes conocidos sobre la inhibición de incrustaciones de carbonato de calcio en condiciones oxidativas y a concentraciones elevadas de calcio, con respecto al ensayo de botella anterior. Los procedimientos fueron los mismos que en el ensayo de botella anterior, exceptuando que como se especifica a continuación, por ejemplo, la concentración de calcio fue más elevada, el pH fue más bajo, y algunos ejemplos tuvieron lugar en condiciones oxidativas a partir de agua oxigenada.

Generalmente, se prepararon las disoluciones finales de acuerdo con el procedimiento del ensayo de botella anterior. A este respecto, aunque la cantidad empleada de disolución en cada ensayo de botella fue de 100 g, en ocasiones la cantidad disolución final fue mayor que 100 g. No obstante, en cada caso, la disolución final presentó 100 ppm de calcio y 100 ppm de carbonato. Se ajustó el pH de la disolución a 11,0 mediante la adición de hidróxido de sodio.

En los Ejemplos que incluían agua oxigenada, ésta fue: se añadió 1g de agua oxigenada de 5000 ppm sobre 1 g de anti-incrustante y se incubó la disolución durante 10 minutos a 70ºC. Después de la incubación, se añadió la disolución de agua oxigenada sobre 98 g de disolución que contenía carbonato de calcio u oxalato.

Tras agitar durante 1 hora a 70ºC, se retiró la disolución de la botella de ensayo y se sometió a filtración a vacío empleando un filtro Whatman #114 (tamaño de poro 20 \mum). Tras retirar la disolución de ensayo de la botella de ensayo, se generó una muestra "adherente" a partir de cada botella de igual manera que en el ensayo de botella anterior. Se analizaron las concentraciones de ion calcio mediante Plasma con Acoplamiento Inductivo (ICP) de igual manera que en el ensayo de botella anterior.

A continuación, la Tabla 12 muestra las condiciones y los resultados. Para la Tabla 12, las condiciones de ensayo fueron temperatura de 70ºC, tiempo de incubación de 1 hora, pH = 11,0, [Ca^{+2}] = 150 ppm y [CO_{3}^{-2}] = 1000 ppm.

\vskip1.000000\baselineskip

\vskip1.000000\baselineskip

\vskip1.000000\baselineskip

(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 12

11

\vskip1.000000\baselineskip

La Tabla 12 muestra que el anti-incrustante F del presente invento inhibe la incrustación de carbonato de calcio de forma más eficaz que los anti-incrustantes conocidos a dosificaciones más bajas. La Tabla 12 también muestra que el anti-incrustante del presente invento inhibe la incrustación de carbonato de calcio de forma más eficaz que los anti-incrustantes conocidos, en condiciones oxidativas a dosificaciones más bajas.

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplos 83-88 y Ejemplos Comparativos 48-59

Se llevó a cabo un ensayo de botella con el fin de comparar el efecto de carbonato de calcio y de los anti-incrustantes conocidos sobre la inhibición de incrustaciones de carbonato de calcio y de oxalato de calcio, en condiciones oxidativas y a concentraciones elevadas de oxalato. Los procedimientos fueron los mismos que en los Ejemplos 75-82 y que en los Ejemplos Comparativos 36-47, exceptuando como se especifica a continuación, por ejemplo, que la concentración de calcio fue más baja y que oxalato estaba presente.

A continuación, la Tabla 13 muestra las condiciones y los resultados. Para la Tabla 13, las condiciones de ensayo fueron temperatura de 70ºC, tiempo de incubación de 1 hora, pH = 11,0, [NaCl] = 0,3% en peso, [Ca^{+2}] = 100 ppm, [CO_{3}^{-2}] = 1000 ppm y [oxalato] = 300 ppm.

TABLA 13

12

La Tabla 13 muestra que el anti-incrustante del presente invento inhibe la incrustación de carbonato de calcio y de oxalato de calcio mejor que los anti-incrustantes conocidos a concentraciones bajas en condiciones no oxidantes. La Tabla 13 también muestra que el anti-incrustante del presente invento inhibe la incrustación de carbonato de calcio y de oxalato de calcio mejor que los anti-incrustantes conocidos a concentraciones bajas en condiciones oxidantes, y que el anti-incrustante del presente invento inhibe la incrustación, como mínimo, de forma comparable a los anti-incrustantes conocidos a concentraciones elevadas y en condiciones oxidantes.

Ejemplos 89-96 y Ejemplos Comparativos 60-74

Estos Ejemplos y los Ejemplos Comparativos implican la utilización de un ensayo de bloqueo con tubo dinámico con el fin de evaluar la eficacia de varios inhibidores de incrustación frente a las incrustaciones de carbonato de calcio. Los procedimientos de estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos fueron los mismos que en los Ejemplos 44-47 y 62-66 y que en los Ejemplos Comparativos 8-18 y 56*-58*, exceptuando los que se indica a continuación.

En cada uno de estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos, la disolución básica incluyó:

\bullet

Na_{2}CO_{3} y, de manera opcional, oxalato de sodio en una cantidad para obtener las concentraciones de la Tabla 14;

\bullet

3 g/l de NaOH; y

\bullet

Anti-incrustante en una cantidad para determinar la concentración umbral.

La concentración umbral fue la concentración mínima necesaria para mantener la presión capilar por debajo de 6,894 kPa (1 psi) durante 35 minutos de tiempo de operación.

Se alimentó la disolución básica a través de un primer capilar con un caudal de 12,5 ml/min. Se alimentó la disolución de calcio con CaCl_{2} \cdot 2H_{2}O con un caudal de 12,5 ml/min., a través de un segundo capilar que estaba unido al primer capilar para formar un tubo capilar de 2 metros de longitud (diámetro interno de 0,127 cm). La disolución de calcio de CaCl_{2} \cdot 2H_{2}O estaba a una concentración para obtener las concentraciones de la Tabla 4. Por consiguiente, se mezclaron la disolución básica y la disolución de calcio para formar una disolución sobre-saturada que presentaba las concentraciones que se muestran en la Tabla 14.

En la Tabla 14, SL 4324 se refiere a anti-incrustante de poliacrilato "SL 4324" disponible en Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware. En la Tabla 14, las condiciones de ensayo fueron de 80ºC y pH de 11.

TABLA 14

13

La Tabla 14 muestra que la concentración umbral mínima de anti-incrustante del presente invento es menor que la concentración umbral mínima de anti-incrustantes conocidos, bajo las mismas condiciones de ensayo.

\global\parskip0.870000\baselineskip

Ejemplos 97-105 y 108-116 y Ejemplos Comparativos 75-78

Se llevó a cabo un ensayo de botella para comparar el efecto del anti-incrustante de carbonato de calcio del presente invento y de anti-incrustantes conocidos sobre la inhibición de incrustaciones de oxalato de calcio en condiciones ácidas, con la excepción del Ejemplo 116 que estaba en condiciones básicas. Los procedimientos fueron los mismos que en el ensayo de botella anterior, excepto lo que se especifica a continuación.

Generalmente, se prepararon las disoluciones finales que contenían las concentraciones recogidas en la Tabla 15, de acuerdo con el procedimiento del ensayo de botella anterior. A este respecto, aunque la cantidad de disolución empleada en cada botella fue de 100 g, en ocasiones la cantidad de disolución final preparada fue mayor que 100 g. Se ajustó el pH de la disolución hasta el valor de pH que recoge la Tabla 15 mediante la adición de ácido clorhídrico o de hidróxido de sodio en el caso del Ejemplo 16.

Tras agitar durante 1 hora a la temperatura que muestra la Tabla 15, se retiró la disolución de la botella de ensayo y se sometió a filtración a vacío empleando un filtro Whatman # 114 (tamaño de poro 20 \mum). Tras retirar la disolución de ensayo de la botella de ensayo, se generó una muestra de "adherente" a partir de cada botella de la misma forma que en el ensayo de botella anterior. Se analizaron las concentraciones de ion calcio mediante Plasma con Acoplamiento Inductivo (ICP) de la misma forma que en el ensayo de botella anterior.

A continuación, la Tabla 15 muestra las condiciones y los resultados.

TABLA 15

14

La Tabla 15 muestra que fueron necesarias dosificaciones elevadas del anti-incrustante del presente invento para inhibir la incrustación así como de los anti-incrustantes conocidos, en condiciones ácidas.

\global\parskip1.000000\baselineskip

La Tabla 15 muestra que el anti-incrustante del presente invento a las dosificaciones que se recogen en la Tabla 15 no inhibió de manera eficaz la incrustación a temperaturas por encima de 60ºC y a valores de pH de 6 ó mayores. De este modo, sin pretender estar avalado por la teoría, se piensa que las incrustaciones de oxalato de calcio se forman de manera más rápida a temperatura baja y a valores de pH elevado.

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplos 117-130 y Ejemplos Comparativos 79-82

Estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos suponen la utilización de un ensayo de bloqueo con tubo dinámico para evaluar la eficacia de varios inhibidores de incrustación, incluyendo carbonato de calcio precipitado para inhibir in situ la formación de incrustaciones de carbonato de calcio y de oxalato de calcio. Los procedimientos de estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos fueron los mismos que en los Ejemplos 89-96 y en los Ejemplos Comparativos 60-74, exceptuando lo que se indica a continuación.

La disolución básica incluyó:

\quad

3,50 g/l de Na_{2}CO_{3};

\quad

0,3 g/l de oxalato de sodio;

\quad

3 g/l de NaOH; y

\quad

Anti-incrustante en una cantidad para obtener las concentraciones de la Tabla 16.

\vskip1.000000\baselineskip

Se alimentó la disolución básica a través de un primer capilar con un caudal de 12, 5 ml/min. Se alimentó la disolución de calcio con 0,74 g/l de CaCl_{2} \cdot 2H_{2}O con un caudal de 12,5 ml/min., a través de un segundo capilar unido al primer capilar para formar un tubo capilar de 2 metros de longitud (diámetro interno de 0,127 cm).

Como resultado de ello, se mezclaron la disolución básica y la disolución de calcio para formar una disolución sobre-saturada. La composición y las condiciones de la disolución acuosa sobre-saturada fueron las siguientes:

\vskip1.000000\baselineskip

15

\vskip1.000000\baselineskip

Se bombeó la disolución sobre-saturada a través del capilar de 2 metros de longitud con un caudal de 25 ml/min., a una temperatura de 80ºC y a una presión de 379,2 kPa (55 psi).

En la Tabla 16, AR 808 se refiere a poliacrilato "AR 808" de ALCO Chemical, Chattanooga, Tennessee. Se midió la presión en el capilar en momentos diferentes como recoge la Tabla 16.

TABLA 16

16

La Tabla 16 muestra que el carbonato de calcio precipitado, que es similar al que ser formaría in situ, inhibe la incrustación de manera más eficaz que un polímero conocido en sistemas formadores de carbonato de calcio y de oxalato de calcio. La Tabla 16 también muestra un efecto sinérgico cuando se pre-mezclan el carbonato de calcio precipitado y el polímero conocido antes de ser añadidos al sistema acuoso.

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplos 131-141 y Ejemplos Comparativos 83-85

Se llevó a cabo un ensayo de botella para comparar el efecto del anti-incrustante de carbonato de calcio del presente invento y de anti-incrustantes conocidos sobre la inhibición de incrustaciones de oxalato de calcio. Los procedimientos fueron los mismos que en los Ejemplos 97-105 y 108-116 y en los Ejemplos Comparativos 75-78, exceptuando lo que se especifica a continuación.

Se ajustó el pH de la disolución a 11 mediante la adición de hidróxido de sodio. En cada uno de los casos recogidos en la Tabla 17, la concentración de iones calcio fue de 100 ppm, la concentración de iones de oxalato fue de 200 ppm y la temperatura fue de 80ºC.

TABLA 17

\vskip1.000000\baselineskip

17

\vskip1.000000\baselineskip

La Tabla 17 muestra que el carbonato de calcio precipitado no inhibe la incrustación de oxalato de calcio de manera más eficaz que el polímero conocido. La Tabla 17 también muestra que el carbonato de calcio precipitado y el polímero conocido pueden pre-mezclarse antes de ser añadidos al sistema acuoso con el fin de inhibir la incrustación de oxalato de calcio.

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplo 142

Este Ejemplo implica la utilización de un ensayo de bloqueo en tubo dinámico. El procedimiento de este Ejemplo fue el mismo que en los Ejemplos 89-96 y en los Ejemplos Comparativos 60-74, exceptuando lo que se indica a continuación.

En la Tabla 18, las condiciones de ensayo fueron 170ºC, NaOH de 2,6% en peso, 35 ppm de calcio y 6500 ppm de carbonato. La concentración umbral fue la mínima concentración necesaria para mantener la presión capilar por debajo de 6,894 kPa (1 psi) durante 35 minutos de operación.

\vskip1.000000\baselineskip

TABLA 18

\vskip1.000000\baselineskip

18

Ejemplos 145, 147 y Ejemplos Comparativos 86-88

Estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos implican la utilización de un ensayo de bloqueo en tubo dinámico para evaluar la eficacia del carbonato de calcio molido para inhibir las incrustaciones de carbonato de calcio. Los procedimientos de estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos fueron los mismos que en los Ejemplos 117-130 y Ejemplos Comparativos 79-82, exceptuando lo que se indica a continuación.

Se midió la presión en el capilar en diferentes momentos como se indica en la Tabla 19. En la Tabla 19, se llevó a cabo cada Ejemplo y cada Ejemplo Comparativo a un valor de pH de alrededor de 13, añadiendo NaOH al 2,6% en peso, excepto para el Ejemplo Comparativo 88 y para el Ejemplo 149 que se llevaron a cabo a un valor de pH de 11.

\vskip1.000000\baselineskip

TABLA 19

\vskip1.000000\baselineskip

19

\vskip1.000000\baselineskip

La Tabla 19 muestra que el carbonato de calcio molido inhibió la incrustación de carbonato de calcio.

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplos 150-170 y Ejemplos Comparativos 89-102

Estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos implicaron la utilización de un ensayo de bloqueo en tubo dinámico para evaluar la eficacia de varios inhibidores de incrustación, incluyendo carbonato de calcio precipitado para inhibir in situ la formación de incrustaciones de carbonato de calcio. Los procedimientos para estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos fueron los mismos que para los Ejemplos 89-96 y Ejemplos Comparativos 60-74, exceptuando lo que se indica a continuación.

En la Tabla 20, SP 3230 se refiere a proteína "Soyprotein 3230" y SP 4950 se refiere a proteína "Soyprotein 4950", ambas disponibles en Central Soya, Fort Wayne, IN. El SP 4950-1 se refiere a proteína "SP 4950#1097-1" también disponible en Central Soya, que implica proteína "Soyprotein 4950", que se trató con enzima durante 30 minutos antes de ser utilizada. S12-29 se refiere a proteína aniónica "S12-29" y S12-21 se refiere a proteína aniónica "S12-21", ambas disponibles en Donlar Corporation, Bedford Park, IL.

En la Tabla 20, las condiciones fueron 90 ppm de calcio, 10.000 ppm de carbonato, 2,6% en peso de NaOH y a una temperatura de 170ºC. Se midió la presión en el capilar en diferentes momentos como se indica en la Tabla 20.

TABLA 20

20

\vskip1.000000\baselineskip

La Tabla 20 muestra que el carbonato de calcio molido, es decir, el anti-incrustante F, inhibe la incrustación cuando se emplea en combinación con proteínas. Por ejemplo, el carbonato de calcio molido muestra resultados sinérgicos cuando se emplea en combinación con SP 3230.

En la Tabla 21, SP 4950-2 se refiere a proteína "SP 4950 #1097-2" disponible en Central Soya, Fort Wayne, IN, que implica proteína "Soyprotein 4950" que ha sido tratada con enzima durante 2 horas antes de ser utilizada. Calpro 75 se refiere a proteína de suero "Calpro 75" disponible en Calpro Ingredients, Corona, CA. HC 200 se refiere a proteína de caseína "Casein HC 200" disponible en Nacional Casein Co., Chicago, IL.

En la Tabla 21, las condiciones fueron 35 ppm de calcio, 6500 ppm de carbonato, 2,6% en peso de NaOH y una temperatura de 170ºC. Se midió la presión en el capilar en diferentes momentos según se recoge en la Tabla 21.

TABLA 21

21

La Tabla 21 también muestra que el carbonato de calcio molido, es decir, el anti-incrustante F, inhibe la formación las incrustaciones cuando se emplea en combinación con proteínas. Por ejemplo, el carbonato de calcio molido muestra resultados sinérgicos cuando se emplea en combinación con SP 4950-1 cuando se utiliza a una relación en peso de 1:1.

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplos 171-181 y Ejemplos Comparativos 103 y 104

Los Ejemplos y Ejemplos Comparativos implican la utilización de un ensayo de bloqueo con tubo dinámico para evaluar la eficacia del carbonato de calcio molido con copolímeros de anhídrido maléico e isobutileno en una disolución que contiene 90 ppm de calcio y 10.000 ppm de carbonato. Se mezcló una disolución que contenía carbonato, NaOH y anti-incrustante con una disolución de calcio en un capilar para evaluar la eficacia de los anti-incrustantes a la hora de evitar las incrustaciones, medido en forma de aumento de presión en el capilar.

A la vista de lo anterior, la disolución básica incluyó:

\quad

35,34 g/l de Na_{2}CO_{3};

\quad

52 g/l de NaOH; y

\quad

Anti-incrustante en una cantidad para obtener las concentraciones de la Tabla 22.

Se alimentó la disolución básica a través de un primer capilar con un caudal de 12,5 ml/min. La disolución de calcio contenía 0,675 g/l de CaCl_{2} \cdot 2H_{2}O y se alimentó con un caudal de 12,5 ml/min a través de un segundo capilar unido al primer capilar para formar un tubo capilar de 2 metros de longitud (diámetro interno 0,127 cm).

Como resultado de ello, se mezclaron la disolución básica y la disolución de calcio para formar una disolución sobre-saturada. La composición de la disolución acuosa sobre-saturada fue la siguiente:

22

Se bombeó la disolución sobre-saturada a través del capilar de 2 metros de longitud con un caudal de 25 ml/min a una temperatura de 170ºC y un presión de 241 kPa (35 psi).

Cada ensayo se llevó a cabo durante el tiempo mostrado en la Tabla 22, momento en el cual se midió la presión capilar.

Según se recoge en la Tabla 22, se sometió a ensayo el carbonato de calcio molido en combinación con el copolímero de anhídrido maléico e isobutileno, empleando un ensayo de bloqueo en tubo dinámico y se compararon los resultados con el comportamiento de sistemas no tratados y de sistemas tratados únicamente con carbonato de calcio molido. T731 se refiere a copolímero "T731" de anhídrido maleico e isobutileno que tiene un peso molecular de 15.000, disponible en Rohm y Haas, Philadelphia, Pennsylvania.

TABLA 22

23

Los resultados de la Tabla 22 indican que las mezclas de carbonato de calcio molido y de copolímero de anhídrido maleico e isobutileno, especialmente con una relación de 6 a 1, resultaron más eficaces que los componentes individuales. Por ejemplo, una mezcla de 6 a 1 a 5 ppm es equivalente a 15 ppm de carbonato de calcio molido "Hydrocarb HG".

Ejemplos 182-188 y Ejemplo Comparativo 105

Estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos implican la utilización de un ensayo de bloqueo en tubo dinámico para evaluar la eficacia del carbonato de calcio molido con copolímeros de anhídrido maleico e isobutileno en una disolución que tiene 90 ppm de calcio y 20.000 ppm de carbonato. Estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos se llevaron a cabo de la misma manera que los Ejemplos 171-181 y que los Ejemplos Comparativos 103 y 104, exceptuando lo que se indica a continuación.

En estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos, la disolución básica incluyó:

\quad

70,67 g/l de Na_{2}CO_{3};

\quad

52 g/l de NaOH; y

\quad

Anti-incrustante en una cantidad para obtener las concentraciones de la Tabla 23.

La composición de la disolución acuosa sobre-saturada fue la siguiente:

24

Los resultados se muestran a continuación en la Tabla 23.

\vskip1.000000\baselineskip

TABLA 23

25

Los resultados de la Tabla 23 indican que una mezcla de 6 a 1 de carbonato de calcio molido con respecto a copolímero de anhídrido maleico e isobutileno, a 10 ppm, resultó ser equivalente a 15 ppm de carbonato de calcio molido "Hydrocarb HG".

\newpage

Ejemplos 189-195 y Ejemplos Comparativos 106 y 107

Los Ejemplos y Ejemplos Comparativos implican la utilización de un ensayo de bloqueo en tubo dinámico para evaluar la eficacia del carbonato de calcio molido con copolímeros de anhídrido maleico e isobutileno en una disolución que tiene 90 ppm de calcio y 8.000 ppm de carbonato. Estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos se llevaron a cabo de la misma forma que los Ejemplos 171-181 y que los Ejemplos Comparativos 103 y 104, exceptuando lo que se indica a continuación.

En estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos, la disolución básica incluyó:

\quad

28,272 g/l de Na_{2}CO_{3};

\quad

52 g/l de NaOH; y

\quad

Anti-incrustante en una cantidad para obtener las concentraciones de la Tabla 24.

\vskip1.000000\baselineskip

La composición de la disolución acuosa sobre-saturada fue la siguiente:

27

Los resultados se muestran a continuación en la Tabla 24.

\vskip1.000000\baselineskip

TABLA 24

28

Los resultados de la Tabla 24 indican que una mezcla de 6 a 1 de carbonato de calcio molido con respecto a copolímero de anhídrido maleico e isobutileno, a 5 ppm, resultó ser equivalente a 11,25 ppm de carbonato de calcio molido "Hydrocarb HG".

\newpage

Ejemplos 196-199 y Ejemplo Comparativo 108

Los Ejemplos y Ejemplos Comparativos implican la utilización de un ensayo de bloqueo en tubo dinámico para evaluar la eficacia del carbonato de calcio molido con copolímeros de anhídrido maleico e isobutileno en una disolución que tiene 60 ppm de calcio y 8.000 ppm de carbonato. Estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos se llevaron a cabo de la misma forma que los Ejemplos 171-181 y que los Ejemplos Comparativos 103 y 104, exceptuando lo que se indica a continuación.

En estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos, la disolución básica incluyó:

\quad

28,272 g/l de Na_{2}CO_{3};

\quad

52 g/l de NaOH; y

\quad

Anti-incrustante en una cantidad para obtener las concentraciones de la Tabla 25.

\vskip1.000000\baselineskip

La disolución de calcio contenía 0,45 g/l de CaCl_{2} \cdot 2H_{2}O.

La composición de la disolución acuosa sobre-saturada fue la siguiente:

29

Los resultados se muestran a continuación en la Tabla 25.

\vskip1.000000\baselineskip

TABLA 25

30

\vskip1.000000\baselineskip

Los resultados de la Tabla 25 indican que una mezcla de 6 a 1 de carbonato de calcio molido "Hydrocarb HG" con respecto a copolímero de anhídrido maleico e isobutileno, a 3 ppm, resultó ser equivalente a 11,25 ppm de carbonato de calcio molido "Hydrocarb HG".

Ejemplos 200-206 y Ejemplos Comparativos 109 y 110

Estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos implican la utilización de un ensayo de bloqueo en tubo dinámico para evaluar la eficacia del carbonato de calcio molido con copolímeros de anhídrido maleico e isobutileno en una disolución que tiene 60 ppm de calcio y 10.000 ppm de carbonato. Estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos se llevaron a cabo de la misma forma que los Ejemplos 171-181 y Ejemplos Comparativos 103 y 104, exceptuando lo que se indica a continuación.

En estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos, la disolución básica incluyó:

\quad

35,34 g/l de Na_{2}CO_{3};

\quad

52 g/l de NaOH; y

\quad

Anti-incrustante en una cantidad para obtener las concentraciones de la Tabla 26.

\vskip1.000000\baselineskip

La disolución de calcio contenía 0,45 g/l de CaCl_{2} \cdot 2H_{2}O.

La composición de la disolución acuosa sobre-saturada fue la siguiente:

31

Los resultados se muestran a continuación en la Tabla 26.

\vskip1.000000\baselineskip

TABLA 26

32

Los resultados de la Tabla 26 indican que las mezclas de carbonato de calcio molido "Carbital 95" con copolímero de anhídrido maleico e isobutileno resultaron más eficaces que los componentes individuales. La mezcla de carbonato de calcio molido de 3 ppm de "Hydrocarb HG" y copolímero de anhídrido maleico e isobutileno resultó equivalente a carbonato de calcio molido "Hydrocarb HG" de 12 ppm.

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplos 207-215 y Ejemplos Comparativos 111 y 112

Estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos implican la utilización de un ensayo de bloqueo en tubo dinámico para evaluar la eficacia del carbonato de calcio molido con copolímeros de anhídrido maleico e isobutileno en una disolución que tiene 60 ppm de calcio y 20.000 ppm de carbonato. Estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos se llevaron a cabo de la misma forma que los Ejemplos 171-181 y Ejemplos Comparativos 103 y 104, exceptuando lo que se indica a continuación.

En estos Ejemplos y Ejemplos Comparativos, la disolución básica incluyó:

\quad

70,67 g/l de Na_{2}CO_{3};

\quad

52 g/l de NaOH; y

\quad

Anti-incrustante en una cantidad para obtener las concentraciones de la Tabla 27.

\vskip1.000000\baselineskip

La disolución de calcio contenía 0,45 g/l de CaCl_{2} \cdot 2H_{2}O.

La composición de la disolución acuosa sobre-saturada fue la siguiente:

33

Los resultados se muestran a continuación en la Tabla 27.

\vskip1.000000\baselineskip

TABLA 27

34

Los resultados de la Tabla 27 indican que una mezcla de 6 a 1 de carbonato de calcio molido "Hydrocarb HG" con respecto a copolímero de anhídrido maleico e isobutileno, a 5 ppm, resultó equivalente a carbonato de calcio molido "Hydrocarb HG" de 15 ppm.

Mientras que el invento ha sido descrito en relación a determinadas realizaciones preferidas para que sea posible comprender y apreciar sus aspectos de manera más completa, no se pretende limitar el invento a estas realizaciones particulares. Por el contrario, se pretende cubrir todas las alternativas, modificaciones y equivalentes que pueden incluirse dentro del alcance del invento definido en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (16)

1. La utilización de partículas de carbonato de metal polivalente para inhibir la deposición de incrustaciones sobre la superficie de substratos que se encuentran en contacto con un sistema acuoso formador de incrustaciones, mediante la adición de dichas partículas al sistema,

en la que dicho sistema acuoso formador de incrustaciones comprende un sistema acuoso industrial que se utiliza en una industria que se escoge en el grupo formado por fabricación de papel, minería, fabricación textil, fabricación de automóviles, procesado de alimentos, fabricación de acero, tratamiento de aguas y procesado de petróleo, y

en la que dichas partículas de carbonato de metal polivalente se encuentran en forma de partículas amorfas o cristalinas que tienen un tamaño medio menor que 10 \mum.

2. La utilización de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicho carbonato de metal polivalente se escoge en el grupo formado por carbonato de calcio, carbonato de magnesio, carbonato ferroso, carbonato de manganeso, dolomita, carbonato de cinc y sus mezclas.

3. La utilización de acuerdo con la reivindicación 2, en la que dicho carbonato de metal polivalente comprende carbonato de calcio.

4. La utilización de acuerdo con la reivindicación 3, en la que dichas partículas de carbonato de calcio tienen un tamaño medio menor que alrededor de 3 \mum (micrómetros).

5. La utilización de acuerdo con la reivindicación 3, en la que dicho carbonato de calcio comprende carbonato de calcio molido.

6. La utilización de acuerdo con la reivindicación 3, en la que dicho carbonato de calcio comprende carbonato de calcio precipitado.

7. La utilización de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichas partículas comprenden una mezcla de carbonato de calcio y montmorillonita de sodio, y la relación en peso de dicho carbonato de calcio con respecto a dicha montmorillonita de sodio es de alrededor de 0,1:1 a alrededor de 20:1.

8. La utilización de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicho carbonato de metal polivalente se emplea en combinación con un dispersante incorporado a dicho sistema acuoso,

en el que la relación en peso de dicho carbonato de metal polivalente con respecto a dicho dispersante es de alrededor de 50:1 a alrededor de 1:1,

y dicho dispersante se escoge en el grupo formado por poliacrilatos, polisulfonatos, polimaleatos, lignosulfonatos, copolímeros de anhídrido maleico e isobutileno, poli(alcoholes vinílicos), poli(acetatos de vinilo), copolímeros de bloque de etoxilato/propoxilato, poli(iminas de etileno), poliaminas, sulfosuccinatos de dialquilo, fosfatos de alquilo, sulfatos de alquil éter, sales de aminas grasas, aminas de alquilo cuaternarias, alcanoato de sorbitán, alcanoato de sorbitán etoxilado, etoxilato de alquilfenol y etoxilato de alcohol graso.

9. La utilización de acuerdo con la reivindicación 8, en la que dicho dispersante comprende un copolímero de anhídrido maleico e isobutileno.

10. La utilización de acuerdo con la reivindicación 2, en la que dicho carbonato de metal polivalente se emplea en combinación con una proteína incorporada a dicho sistema acuoso,

en la que la relación en peso de dicho carbonato de metal polivalente con respecto a dicha proteína es de alrededor de 50:1 a alrededor de 1:1.

11. La utilización de acuerdo con la reivindicación 10, en la que dicha proteína comprende proteína de soja.

12. La utilización de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el pH de dicho sistema acuoso es mayor que alrededor de 8.

13. La utilización de acuerdo con la reivindicación 10, en la que el pH de dicho sistema acuoso es de alrededor de 10.

14. La utilización de acuerdo con la reivindicación 2, en la que la concentración de dichas partículas de carbonato de metal polivalente en dicho sistema acuoso es de alrededor de 1 a alrededor de 200 partes por millón (ppm).

15. La utilización de acuerdo con la reivindicación 14, en la que la concentración de dichas partículas de carbonato de metal polivalente en dicho sistema acuoso es de alrededor de 1 a 200 ppm.

16. La utilización de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicho sistema acuoso industrial se escoge en el grupo formado por torres de refrigeración, intercambiadores de calor, evaporadores, lejiadoras de pasta papelera, lavadores de pasta papelera y equipamiento de blanqueo de pasta papelera.