ES2855180T3 - Procedimiento de disolución y/o inhibición de la deposición de incrustación sobre la superficie de un sistema - Google Patents
Procedimiento de disolución y/o inhibición de la deposición de incrustación sobre la superficie de un sistema Download PDFInfo
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Abstract
Un procedimiento para disolver y/o inhibir la deposición de incrustaciones sobre la superficie de un sistema, en el que las incrustaciones comprenden carbonato de calcio, comprendiendo dicho procedimiento el paso de poner la superficie del sistema en contacto con una composición que comprende: A) de 3 a 15 partes en peso, con base en 100 partes en peso de la composición, de un componente quelante que comprende ácido metilglicina-NN-diacético (MGDA) y/o una sal alcalina del mismo, en el que MGDA está presente en el componente quelante en una cantidad de 35 a 95 partes en peso, con base en 100 partes en peso del componente quelante; B) de 3 a 15 partes en peso, con base en 100 partes en peso de la composición, de un componente ácido acuoso que comprende ácido metanosulfónico en cantidades de 35 a 95 partes en peso, con base en 100 partes en peso del componente ácido; C) al menos 60 partes en peso de agua, con base en 100 partes en peso de la composición; D) opcionalmente, un componente tensioactivo; E) opcionalmente, un inhibidor de corrosión, en el que la composición tiene un pH de 5 a 7, y en el que el procedimiento comprende además un paso de aplicar calor a la composición y/o al sistema.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de disolución y/o inhibición de la deposición de incrustación sobre la superficie de un sistema
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
Esta patente se refiere a la Solicitud de Patente Provisional de los Estados Unidos No. de serie 61/475.531, presentada el 14 de abril de 2011, y la Solicitud de Patente Provisional de los Estados Unidos No. de serie 61/494.132, presentada el 7 de junio de 2011.
Campo de la invención
La presente invención se refiere generalmente a un procedimiento para disolver y/o inhibir la deposición de incrustaciones sobre la superficie de un sistema aplicando una composición a la superficie del sistema, comprendiendo la composición un componente quelante, un componente ácido, y agua y, opcionalmente, un componente tensioactivo y/o un inhibidor de la corrosión.
Descripción de la técnica relacionada
Durante muchos procedimientos industriales, tal como los que utilizan intercambiadores de calor, a menudo hay una acumulación de incrustaciones. La acumulación progresiva de incrustaciones inhibe la transferencia de calor, el flujo de agua, etc. en el procedimiento y requiere prácticas de eliminación costosas, laboriosas y que consumen mucho tiempo. Tales prácticas pueden resultar en mayores problemas de salud y seguridad. Además, tales prácticas dan como resultado un tiempo de inactividad considerable necesario para eliminar con éxito la incrustación, lo que conduce a pérdidas de productividad y ganancias.
Algunos procedimientos de eliminación de incrustaciones incluyen procedimientos de limpieza in situ, tal como los que se basan en cambios/inversiones de pH proporcionados mediante la utilización de soluciones ácidas seguidas de soluciones básicas. Sin embargo, estas soluciones son muy cáusticas, ya que contienen altas cantidades de ácidos y bases para atacar y eliminar las incrustaciones. Además, algunos procedimientos también utilizan componentes que son dañinos para el medio ambiente. El documento DE 19932766 divulga el uso general de una combinación de un agente quelante, un componente ácido para prevenir la formación de incrustaciones en el agua en circulación.
Como tal, sigue existiendo la oportunidad de proporcionar procedimientos mejorados para eliminar las incrustaciones de los sistemas. También existe la oportunidad de proporcionar composiciones mejoradas para eliminar las incrustaciones de los sistemas.
Sumario de la invención y ventajas
La presente invención proporciona un procedimiento para disolver y/o inhibir la deposición de incrustaciones sobre una superficie de un sistema. El procedimiento comprende el paso de poner la superficie del sistema en contacto con una composición. En ciertas realizaciones, la composición comprende de aproximadamente 3 a aproximadamente 15 partes en peso de un componente quelante. El componente quelante se selecciona del grupo de ácido metilglicina-NN-diacético (MGDA) y/o una sal alcalina del mismo, ácido nitrilotriacético (NTA) y/o una sal alcalina del mismo, ácido hidroxietiletilendiaminotriacético (HEDTA) y/o una sal alcalina del mismo, N, N-bis(carboximetil)-L-glutamato (GLDA) y/o una sal alcalina del mismo, ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) y/o una sal alcalina del mismo, ácido dietilentriaminopentaacético (DTPA) y/o una sal alcalina del mismo y mezclas de los mismos. La composición comprende además de aproximadamente 3 a aproximadamente 15 partes en peso de un componente ácido, que es diferente del componente quelante. La composición comprende además al menos aproximadamente 60 partes en peso de agua. La composición puede comprender además un componente tensioactivo. La composición puede comprender además un inhibidor de la corrosión. Cada uno de los intervalos de partes en peso anteriores se basa en 100 partes en peso de la composición. También se proporcionan otras realizaciones de la composición.
La presente invención proporciona en general un procedimiento excelente para eliminar incrustaciones del sistema. La composición tiene excelentes propiedades de eliminación de incrustaciones y es amigable ecológicamente. La composición también es más fácil de manipular y usar en comparación con otras composiciones convencionales.
Descripción detallada de la invención
La presente invención proporciona un procedimiento para disolver y/o inhibir la deposición de incrustaciones sobre una superficie de un sistema. Normalmente, el procedimiento es al menos útil para disolver incrustaciones sobre la superficie del sistema y también puede ser útil para inhibir la redeposición de incrustaciones sobre la superficie del sistema, si surge tal problema. La incrustación también se puede denominar en la técnica como suciedad/ensuciamiento.
La superficie del sistema está formada típicamente por un metal o una aleación, tal como hierro, acero, aluminio,
cromo, cobre o una combinación de los mismos. Un ejemplo específico de una superficie es una formada a partir de un metal galvanizado, tal como un metal galvanizado, tal como un acero galvanizado. La presente invención es especialmente útil para su uso con tales superficies. Debe apreciarse que la superficie se puede formar también a partir de otros materiales, tales como un compuesto, un caucho, un plástico, una cerámica, etc. La superficie puede ser una superficie interior o exterior del sistema. Los ejemplos de superficies internas incluyen las que se encuentran en tuberías, calderas, plantas químicas o similares. Los ejemplos específicos de superficies internas incluyen recipientes revestidos de caucho, por ejemplo, tanques de almacenamiento revestidos de caucho. Ejemplos de superficies exteriores incluyen las que se encuentran en evaporadores, transportadores, en plantas de fabricación, en hogares o similares.
Típicamente, el sistema es uno en el que la acumulación de incrustaciones es problemática. Como tal, el sistema puede ser de diversos tipos, tal como un sistema de transferencia de calor, un sistema de filtración, un sistema de evaporación, etc. Otros ejemplos de superficies/sistemas incluyen, pero no se limitan a, turbinas, cascos de barcos, paneles solares, membranas de ósmosis inversa, elementos calefactores, reactores, depósitos de petróleo, pozos de agua, pozos geotérmicos, pozos de gas y pozos de petróleo. El sistema puede estar en un entorno industrial, comercial o residencial.
La báscula puede estar formada por diversos componentes, dependiendo del tipo de sistema. Por ejemplo, un sistema de transferencia de calor puede incluir incrustaciones que se encuentran típicamente con el uso de agua dura, mientras que un sistema de evaporación puede incluir incrustaciones derivadas del producto que se está secando, por ejemplo, un fertilizante. Los ejemplos de incrustaciones incluyen cristales de sales sólidas, óxidos e hidróxidos de soluciones acuosas (por ejemplo, carbonato de calcio y sulfato de calcio), corrosión/óxido, piedra de cerveza, piedra de leche, piedra vegetal, fosfatos, cal, silicatos, etc. Un ejemplo específico de incrustaciones es oxalato de calcio, que se puede encontrar en diversos casos, tal como en las fábricas de papel o en la fabricación de cerveza. Otros tipos de incrustaciones pueden ser las que se encuentran durante la extracción, tal como las incrustaciones que pueden surgir durante la extracción de fosfato.
En una realización, la incrustación incluye una combinación de componentes, que incluyen fosfato ferroso, fluorosilicato de potasio, flúor de potasio y hexafluorosilicato de sílice y potasio. Los elementos de la incrustación pueden incluir C, O, P, Si, S, K y Fe. La incrustación puede incluir cantidades menores de F, Mg, Al, Na, Ca y Ti. Se debe apreciar, como se describió anteriormente, que la incrustación puede estar formada por diversos componentes. Además, aunque el sistema puede ser el mismo día a día, la incrustación sobre la superficie del sistema puede cambiar con el tiempo. Por ejemplo, las fluctuaciones en los materiales utilizados en el sistema pueden afectar la cantidad y distribución de los componentes que forman la incrustación.
El procedimiento de la presente invención comprende el paso de poner la superficie del sistema en contacto con una composición. Poner la composición en contacto con la superficie mediante diversos procedimientos, tal como aplicando la composición a la superficie, por ejemplo, sumergiendo la superficie en la composición, rociando la composición sobre la superficie, enrollando la composición sobre la superficie, etc. Pueden emplearse diversos aparatos de aplicación conocidos en la técnica, tales como un aparato de rociado, un tanque de inmersión, etc. Es eficiente aplicar la composición a la superficie de manera que se dirija principalmente hacia la incrustación más que hacia la superficie que carece de incrustación. La composición también se puede hacer fluir sobre y/o más allá de la superficie, tal como en una tubería.
Típicamente, la superficie no necesita ser tratada previamente, tal como ser limpiada mecánicamente por raspado, frotado, etc., antes de poner la composición en contacto con la superficie. Sin embargo, tales pasos de pretratamiento pueden emplearse para acelerar la eliminación de las incrustaciones de la superficie del sistema. Si la superficie es una superficie interna, tal como las que se encuentran en las tuberías, la incrustación se puede eliminar llenando el sistema con la composición y, opcionalmente, haciendo circular la composición en el sistema, por ejemplo, bombeando. La superficie también se puede prelavar, por ejemplo, con agua, para eliminar otros residuos antes de poner la composición en contacto con la incrustación/superficie.
El procedimiento comprende el paso de aplicar calor a la composición y/o al sistema. El paso es útil para acelerar la disolución de la incrustación de la superficie del sistema. Sin embargo, debe apreciarse que la composición también se puede poner en contacto con la incrustación a temperatura ambiente. Generalmente, el aumento de la temperatura de la composición, ya sea directa o indirectamente, acelerará la tasa a la que la composición disuelve la incrustación una vez que entra en contacto. El calentamiento se puede realizar por diversos medios conocidos en la técnica. Por ejemplo, la composición se puede calentar en el sistema mediante medios de calentamiento ya presentes en el sistema. Opcionalmente, se puede usar un intercambiador de calor separado para calentar la composición.
Generalmente, al menos una porción, si no toda, de las incrustaciones se elimina de la superficie del sistema. Típicamente, cuanto más tiempo esté la composición en contacto con la superficie, mayor será la cantidad de incrustación eliminada de la superficie. La eliminación se puede incrementar mediante la agitación de la composición cuando está en contacto con la superficie, de modo que la composición también elimine físicamente las incrustaciones (por ejemplo, mediante cizallamiento) además de eliminar químicamente las incrustaciones. La agitación se puede lograr mediante la circulación como se describe anteriormente o por otros medios conocidos en la técnica.
La composición de la presente invención comprende un componente quelante. El componente quelante puede comprender uno o más agentes quelantes conocidos en la técnica. El agente quelante también puede denominarse en la técnica agente complejante. El componente quelante comprende ácido metilglicina-N-N-diacético (MGDA) y/o una sal alcalina del mismo, más típicamente la sal alcalina del mismo, por ejemplo, diacetato de metilglicina, sal trisódica (Na3MGDA). MGDA también se denomina comúnmente en la técnica diacetato de metilglicina. Debe apreciarse que, como se describe en el presente documento, la sal alcalina puede incluir cualquier metal alcalino o alcalinotérreo y no está particularmente limitada.
En otras realizaciones, el componente quelante comprende al menos uno de entre ácido nitrilotriacético (NTA), ácido hidroxietiletilendiaminotriacético (HEDTA), N,N-bis(carboximetil)-L-glutamato (GLDA), ácido etilendiaminotetraacético (EDTA), ácido dietilentriaminopentaacético (DTPA), y/o una sal alcalina del mismo de cualquiera de los agentes quelantes anteriores. Debe apreciarse que el componente quelante puede comprender una combinación o mezcla de dos o más de los agentes quelantes descritos en el presente documento, por ejemplo, MGDA y GLDA. También debe apreciarse que los acrónimos usados en el presente documento, por ejemplo, Mg Da , puede referirse a la forma ácida o salina, por ejemplo, NaaMGDA, del agente quelante.
Típicamente, el componente quelante es acuoso, de manera que el componente quelante también incluye agua además del agente quelante. En diversas realizaciones, el componente quelante es acuoso y de tal modo que el agente quelante, por ejemplo, MGDA, está presente en el componente quelante en cantidades de aproximadamente 35 a aproximadamente 95, de aproximadamente 35 a aproximadamente 85, o de aproximadamente 35 a aproximadamente 45, o aproximadamente 40 partes en peso, cada una con base en l0o partes en peso del componente quelante. Debe apreciarse que el componente quelante también puede estar en forma de polvo o gel, de manera que el agente quelante es el componente quelante.
Los ejemplos no limitantes de componentes quelantes adecuados están disponibles comercialmente en BASF Corporation de Florham Park, NJ, con el nombre comercial TRILON, tales como Tr ILON® M, TRILON® A, TRILON® B, TRILON® C y TRILON® D. Otros ejemplos no limitantes de componentes quelantes adecuados están disponibles comercialmente en AkzoNobel de Chicago, IL, con el nombre comercial DISSo Lv INE® GL, tales como DISSOLVINE® GL 47 S. Otros ejemplos no limitantes de componentes quelantes adecuados se describen en la Patente de los Estados Unidos No. 5.786.313 de Schneider et al. y en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos Publicada No.
2009/0105114 de Stolte et al.
El componente quelante está presente en la composición en una cantidad de 3 a 15, de aproximadamente 5 a aproximadamente 12,5, de aproximadamente 7,5 a aproximadamente 12,5, de aproximadamente 8,7 a aproximadamente 14,5, de aproximadamente 5 o aproximadamente 10 partes en peso, cada una con base en 100 partes en peso de la composición. Típicamente, las cantidades descritas en el presente documento se basan en la suposición de que el componente quelante incluye 100 % de activos, es decir, 100 % de agente quelante. Como tal, si el componente quelante es acuoso, las cantidades anteriores se pueden ajustar en consecuencia para compensar el % de dilución de activos.
El componente quelante es útil para inactivar minerales de dureza y/o iones metálicos derivados de la incrustación. Típicamente, el agente quelante se combinará con los minerales de dureza y los mantendrá en solución de manera que los minerales de dureza no puedan volver a depositarse.
La composición comprende además un componente ácido. Típicamente, el componente ácido se selecciona del grupo de un ácido orgánico, un ácido inorgánico y una combinación de los mismos. Los ejemplos de ácidos orgánicos adecuados incluyen ácidos carboxílicos de cadena lineal o ramificada que incluyen, pero no se limitan a, ácido láctico, ácido acético, ácido fórmico, ácido ascórbico, ácido oxálico, ácido hidroximaleico, ácido metanosulfónico, ácido mandélico, ácido glicólico, ácido salicílico, un ácido piranosidílico tal como ácido glucurónico o ácido galacturónico, ácido cítrico, ácido tartárico, ácido pamoico, ácido algínico, ácido gentísico, ácido lactobiónico, ácido succínico, polímeros de ácido maleico y ácido acrílico y sus copolímeros. Los ejemplos de ácidos inorgánicos adecuados incluyen ácido clorhídrico, ácido hipocloroso y cloroso, ácido sulfúrico, ácido sulfuroso, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido amidosulfónico/sulfámico y ácido fosforoso.
El componente ácido comprende ácido metanosulfónico (MSA). El ácido metanosulfónico es un ácido orgánico fuerte que es completamente no oxidante y térmicamente estable que forma sales altamente solubles. En otras realizaciones, el componente ácido comprende ácido cítrico. En otras realizaciones, el componente ácido comprende ácido fosfórico. Debe apreciarse que el componente ácido puede incluir dos o más ácidos diferentes, tales como ácido metanosulfónico y ácido fosfórico. Si se incluyen dos o más ácidos, pueden estar en diversas relaciones entre sí.
Los ejemplos no limitantes de componentes ácidos adecuados están disponibles comercialmente de BASF Corporation, bajo el nombre comercial LUTROPUR®, tal como LUTROPUR® m Sa . En determinadas realizaciones, el MSA es uno que se forma mediante un procedimiento de oxidación con aire, en lugar de un procedimiento de clorooxidación. Como tal, el MSA tiene menos contenido de metal, como menos de 1 mg/kg, y poco o ningún compuesto de cloro, que generalmente son corrosivos. Otros ejemplos no limitantes de componentes ácidos adecuados se describen en la Patente de los Estados Unidos No. 6.531.629 de Eiermann et al. y en la Solicitud de
Patente de los Estados Unidos Publicada No. 2008/0161591 de Richards.
En diversas realizaciones, el componente ácido es acuoso y de tal modo que el ácido, por ejemplo, MSA, está presente en el componente ácido en cantidades de aproximadamente 35 a aproximadamente 95, de aproximadamente 50 a aproximadamente 85, o de aproximadamente 65 a aproximadamente 85, o de aproximadamente 70 partes en peso, cada una con base en 100 partes en peso del componente ácido.
El componente ácido está presente en la composición en una cantidad de 3 a 15, aproximadamente 5 a aproximadamente 12,5, aproximadamente 7,5 a aproximadamente 12,5, aproximadamente 8,7 a aproximadamente 14,5, aproximadamente 5, o aproximadamente 10 partes en peso, cada una con base en 100 partes en peso de la composición. Típicamente, las cantidades descritas en el presente documento se basan en el supuesto de que el componente ácido incluye 100 % de activos, es decir, 100 % de ácido. Como tal, si el componente ácido es acuoso, las cantidades anteriores se pueden ajustar en consecuencia para compensar el % de dilución de activos.
El componente quelante comprende MGDA y el componente ácido comprende MSA. Sin estar ligado o limitado por ninguna teoría particular, se cree que existe una sinergia entre MGDA y MSA. Específicamente, se descubrió que la combinación de MGDA (por ejemplo, Na3MGDA) y MSA tiene una mejora sorprendente en la disolución de la incrustación que cualquier componente solo. Se cree que esta propiedad única es el resultado de la capacidad del MSA para disolver complejos metálicos insolubles, liberando iones metálicos donde son capturados por el MGDA formando sales solubles. El MGDA tiene una mayor afinidad por los iones metálicos solubles que el MSA, lo que libera al MSA para disolver complejos metálicos insolubles adicionales hasta que ambas moléculas se saturan.
En determinadas realizaciones, el componente ácido ("A") y el componente quelante ("C") se utilizan en la composición en una relación molar (C:A) de aproximadamente 6:1 a aproximadamente 1:6, aproximadamente 5:1 a aproximadamente 1:5, aproximadamente 4:1 a aproximadamente 1:4, aproximadamente 3:1 a aproximadamente 1:3, aproximadamente 2:1 a aproximadamente 1:2, aproximadamente 6:1 a aproximadamente 1:1, aproximadamente 5:1 a aproximadamente 1:1, aproximadamente 4:1 a aproximadamente 1:1, aproximadamente 3:1 a aproximadamente 1:1, aproximadamente 2:1 a aproximadamente 1:1, o aproximadamente 1:1.
Generalmente, la relación molar dependerá del número de grupos reactivos en el componente quelante. Por ejemplo, MGDA tiene tres grupos carboxilo que pueden reaccionar con el componente ácido (mientras que GLDA tiene cuatro). Como tal, uno, dos o los tres de estos grupos pueden reaccionar con el componente ácido, por ejemplo, MSA. El MSA también protona el grupo amina del MGDa , y se cree que este grupo amina se prefiere a los grupos carboxilo, es decir, se protona preferentemente antes que cualquiera de los grupos carboxilo. Un exceso de cualquiera de los componentes generalmente solo impartirá una cantidad sin reaccionar de ese componente en la composición limpiadora, tal como MSA libre. Dicho exceso puede usarse para cambiar el pH de la composición y/o impartir propiedades adicionales a la composición. Se cree que, en determinadas realizaciones, el uso de un exceso molar del componente ácido puede provocar una precipitación indeseable del componente quelante (en una forma completamente neutra, por ejemplo, pueden formarse cristales y asentarse con el tiempo). Como tal, la relación molar de estos dos componentes se puede ajustar para tener en cuenta el posible grado de reacción entre los dos.
La composición además comprende agua. El agua puede ser de diversos tipos. En determinadas formas de realización, el agua está desmineralizada. El agua está presente en la composición en diversas cantidades, dependiendo de la realización. El agua se puede agregar a la composición como un componente separado. Sin embargo, debe apreciarse que parte del agua también puede ser impartida por uno de los otros componentes, tal como por el componente quelante y/o el componente ácido cuando es acuoso.
Típicamente, el agua está presente en la composición en una cantidad de al menos aproximadamente 60, al menos aproximadamente 65, al menos aproximadamente 70, al menos aproximadamente 75, al menos aproximadamente 80, al menos aproximadamente 85, al menos aproximadamente 90, o al menos aproximadamente 95 partes en peso, cada una basada en 100 partes en peso de la composición. En determinadas realizaciones, el agua está presente en la cantidad restante de partes en peso de la composición, incluyendo el componente quelante, el componente ácido y, opcionalmente, los componentes tensioactivos y/o inhibidores de la corrosión. En realizaciones adicionales, las composiciones están sustancialmente libres o completamente libres de otros componentes convencionales, tales como antiespumantes. Las composiciones de la presente invención generalmente tienen excelentes propiedades de disolución y/o inhibición sin requerir componentes suplementarios.
Opcionalmente, la composición puede comprender además un componente tensioactivo. Se cree que, en determinadas realizaciones, el componente tensioactivo es útil para disolver ciertos tipos de incrustaciones, tal como el óxido. Si se emplea, el componente tensioactivo se selecciona típicamente del grupo de tensioactivos no iónicos, tensioactivos aniónicos y tensioactivos iónicos. Debe apreciarse que también se pueden usar otros tipos de tensioactivos. Ejemplos de tensioactivos adecuados, para los propósitos de la presente invención, se describen en el documento US 2007/0034606 de Dietsche et al.
En determinadas realizaciones que emplean el componente tensioactivo, el componente tensioactivo comprende un tensioactivo no iónico. Los ejemplos no limitantes de componentes tensioactivos adecuados están disponibles
comercialmente de BASF Corporation, bajo el nombre comercial LUTENSOL®, tales como LUTENSOL® XP 80, LUTENSOL® TO 8, LUTENSOL® GD 70; bajo el nombre comercial TETRONIC®, tal como TETRONIC® 304; bajo el nombre comercial PLURAFAC®, tal como p Lu RAFAC® LF 711; así como bajo el nombre comercial LUTENSIT®, tal como LUTENSIT® AS 2230. Debe apreciarse que el componente tensioactivo puede incluir una combinación de dos o más tensioactivos diferentes, por ejemplo, un tensioactivo no iónico e iónico.
Si se emplea, el componente tensioactivo está presente en la composición en una cantidad de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 15, aproximadamente 0,1 a aproximadamente 15, aproximadamente 1 a aproximadamente 15 partes en peso, aproximadamente 3 a aproximadamente 15, aproximadamente 5 a aproximadamente 12,5, aproximadamente 7,5 a aproximadamente 12,5, aproximadamente 8,7 a aproximadamente 14,5, aproximadamente 5 partes en peso, o aproximadamente 10 partes en peso, cada una con base en 100 partes en peso de la composición. Típicamente, las cantidades descritas en el presente documento se basan en el supuesto de que el componente tensioactivo incluye 100 % de activos, es decir, 100 % de tensioactivo. Como tal, si el componente tensioactivo es acuoso, las cantidades anteriores se pueden ajustar en consecuencia para compensar el % de dilución de activos.
Opcionalmente, la composición puede comprender además un inhibidor de la corrosión. Se cree que, en determinadas realizaciones, incluyendo el inhibidor de corrosión, es útil para prevenir la redeposición de ciertos tipos de incrustaciones, tal como el óxido. Se pueden utilizar diversos tipos de inhibidores de la corrosión. En determinadas realizaciones, el inhibidor de la corrosión es un alcoxilato de alcohol propargílico.
Los ejemplos no limitantes de inhibidores de corrosión adecuados están disponibles comercialmente de BASF Corporation, bajo el nombre comercial KORANTIN®, tales como KORANTiN® PP y KORANTIN® PM. Debe apreciarse que la composición puede incluir una combinación de dos o más inhibidores de corrosión diferentes.
Si se emplea, el inhibidor de corrosión está presente en la composición en una cantidad de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 5, aproximadamente 0,1 a aproximadamente 5, aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1,5, o aproximadamente 1 parte en peso, cada una con base en 100 partes en peso de la composición. Típicamente, las cantidades descritas en el presente documento se basan en la suposición de que el inhibidor de la corrosión incluye 100 % de activos, es decir, 100 % de inhibidor. Como tal, si el inhibidor de corrosión es acuoso, las cantidades anteriores se pueden ajustar en consecuencia para compensar el % de dilución de activos.
La composición tiene típicamente un pH de aproximadamente 5 a aproximadamente 7, o aproximadamente 6. El pH de la composición viene dado por el tipo y la cantidad de componentes empleados para formar la composición. Sistemas de amortiguador adecuados, por ejemplo, un amortiguador de fosfato o un amortiguador de citrato, también se puede utilizar para estabilizar el pH.
Algunas realizaciones específicas de la composición de la presente invención 6, 7, 10, 20, 21, junto con ejemplos comparativos que no están de acuerdo con la invención como se reivindica son las siguientes, con partes en peso generalmente con base en la suposición de 100 % de activos para cada uno de los componentes, y con cada uno de los componentes como se ejemplifica y describe anteriormente:
1) aproximadamente 3 partes de MGDA, aproximadamente 3 partes de MSA, agua restante;
2) aproximadamente 3 partes de MGDA, aproximadamente 3 partes de ácido cítrico, agua restante;
3) aproximadamente 8,7 partes de MGDA, aproximadamente 3 partes de MSA, agua restante;
4) aproximadamente 8,7 partes de MGDA, aproximadamente 5 partes de MSA, agua restante;
5) aproximadamente 8,7 partes de MGDA, aproximadamente 3 partes de ácido cítrico, agua restante;
6) aproximadamente 8,7 partes de MGDA, aproximadamente 5 partes de ácido cítrico, agua restante;
7) aproximadamente 3 partes de MGDA, aproximadamente 8,7 partes de MSA, agua restante;
8) aproximadamente 5 partes de MGDA, aproximadamente 8,7 partes de MSA, agua restante;
9) aproximadamente 5 partes de MGDA, aproximadamente 5 partes de MSA, agua restante, opcionalmente, con aproximadamente 5 partes de tensioactivo y/u opcionalmente, con aproximadamente 0,5 partes de inhibidor de corrosión;
10) aproximadamente 10 partes de MGDA, aproximadamente 10 partes de MSA, agua restante, opcionalmente, con aproximadamente 10 partes de tensioactivo y/o con aproximadamente 1 parte de inhibidor de corrosión; 11) aproximadamente 10 partes de MGDA, aproximadamente 10 partes de una mezcla de MSA y ácido fosfórico, aproximadamente 10 partes de tensioactivo, aproximadamente 1 parte de inhibidor de corrosión, agua restante; 12) de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 5 mmol de MGDA, de aproximadamente 100 a aproximadamente 200 mmol de MSA, agua restante; y
13) de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 5 mmol de MGDA, de aproximadamente 100 a aproximadamente 2000 mmol de MSA, agua restante.
En las realizaciones específicas anteriores, se cree que 9) a 11) son especialmente útiles para la disolución de la corrosión/óxido. Se cree que 1) a 8) son especialmente útiles para la disolución de las incrustaciones que se encuentran en los sistemas de evaporación de fertilizantes. En otras realizaciones de 11), la mezcla de MSA y ácido fosfórico puede variar de manera que haya una mayor cantidad de MSA en relación con el ácido fosfórico, de modo que haya partes aproximadamente iguales de cada uno, o de manera que haya una cantidad menor de MSA en
relación con al ácido fosfórico. En ciertas aplicaciones, puede preferirse el uso de MSA sobre el de ácido fosfórico, ya que ciertas superficies pueden decolorarse o deslucirse con el uso de ácido fosfórico. Típicamente, emplear el inhibidor de corrosión es útil para proporcionar una superficie de aspecto más limpio y brillante, si se desea. Se cree que 12) es especialmente útil para la disolución y/o inhibición de la formación de incrustaciones de carbonato, tal como el carbonato de calcio. Debe apreciarse que la presente invención no se limita a las realizaciones específicas enumeradas anteriormente.
Los siguientes ejemplos, que ilustran el procedimiento y las composiciones de la presente invención, pretenden ilustrar y no limitar la invención.
Ejemplos
Las composiciones se preparan y ensayan por triplicado. Las composiciones se preparan mezclando los componentes de la composición en un vial. Se pesa una muestra de incrustación para determinar un peso inicial. La incrustación es representativa de la incrustación encontrada durante la recolección y fabricación de fertilizantes, y generalmente comprende carbonato de calcio (CaCO3) y también puede incluir uno o más compuestos adicionales. Las muestras de incrustación son relativamente de igual tamaño y forma para cada prueba. Luego, la muestra se coloca en el vial de manera que la incrustación esté en contacto con la composición. A continuación, el vial se calienta en un horno durante cuatro horas a una temperatura de 80 °C. Luego se retira la muestra, se enjuaga con agua, se seca a 90 °C y se vuelve a pesar para determinar el peso final. La diferencia de peso indica la cantidad de incrustación disuelta. En las siguientes tablas se ilustran diversas composiciones. Todas las cantidades se basan en partes en peso, en gramos, a menos que se indique lo contrario. Un símbolo "-" indica que los datos no se probaron o no estaban disponibles.
TABLA 1
El quelante 1 es MGDA, disponible comercialmente de BASF Corporation.
El ácido 1 es MSA, disponible comercialmente de BASF Corporation.
Las cantidades anteriores y en las Tablas 2 a 5 siguientes se basan en porcentajes de peso activo de los componentes, como tal, la cantidad de agua incluye el agua añadida a la composición, así como el agua impartida por los otros componentes de la composición. Por ejemplo, quelante 1 incluye aproximadamente un 40 por ciento de activos (MGDA) y un 60 por ciento de agua. Como tal, una porción del agua que se muestra arriba es impartida por quelante 1. El ácido 1 incluye 70 por ciento de activos (MSA) y 30 por ciento de agua.
Como se muestra en la Tabla 1 anterior, la combinación de MGDA y MSA elimina muchas más incrustaciones que cualquier componente solo.
Se realizan pruebas adicionales de otros componentes ácidos. Los resultados se ilustran a continuación. Como se ilustra a continuación, otros ácidos también presentan sinergias con MGDA.
TABLA 2
(continuación)
El ácido 2 es H2SO4.
El ácido 3 es HCl.
El ácido 4 es ácido cítrico.
Se realizan pruebas adicionales de MSA y MGDA. La cantidad de MGDA se incrementa de 8,7 a 14,5 para variar el pH de la composición. Dicho de otra forma, se selecciona un pH y se añade MGDA hasta alcanzar el pH. El agua constituye el resto de cada una de las composiciones. Como se ilustra a continuación, la eliminación de incrustaciones alcanza su punto máximo a un pH de 6.
TABLA 3
Se realizan pruebas adicionales de otros componentes quelantes. Los resultados se ilustran a continuación. Como se ilustra a continuación, otros agentes quelantes también presentan sinergias con MSA. Los agentes quelantes de la Tabla 4 a continuación se comparan en base molar equivalente. El pH se ajusta con NaOH (ac.).
TABLA 4
(continuación)
El quelante 2 es EDTA, disponible comercialmente de BASF Corporation.
El quelante 3 es DTPA, disponible comercialmente de BASF Corporation.
El quelante 4 es HEDTA, disponible comercialmente de BASF Corporation.
El quelante 5 es GLDA, disponible comercialmente de AkzoNobel. Quelante 5 incluye 47 por ciento de activos (GLDA) y 53 por ciento de agua.
El quelante 6 es NTA, disponible comercialmente de BASF Corporation.
Se realizan pruebas adicionales de otro pH. Se mantiene la cantidad de MGDA y MSA y se varía el pH mediante la adición de NaOH. Dicho de otra forma, el pH se incrementa con la adición de NaOH. Como se ilustra a continuación, la eliminación de incrustaciones alcanza su punto máximo en los valores medios de pH. Además, se cree que la eliminación de incrustaciones depende mínimamente del pH dentro de los intervalos ilustrados a continuación.
TABLA 5
Se realizan pruebas adicionales similares a las ilustradas anteriormente. En otras composiciones, se emplean tensioactivos e inhibidores de la corrosión. Se prueba la eliminación de corrosión/óxido. Las composiciones se ilustran en las Tablas 6 a 9 a continuación.
TABLA 6
(continuación)
El ácido 5 es ácido fosfórico al 85 % en peso en agua.
El tensioactivo 1 es un tensioactivo no iónico ramificado, específicamente un alquil polietilenglicol éter que tiene un grado de etoxilación de 8, disponible comercialmente de BASF Corporation.
El inhibidor 1 de corrosión es alcoxilato de alcohol propargílico al 65-69 % en peso en agua, disponible comercialmente de BASF Corporation.
El inhibidor 2 de corrosión es alcoxilato de alcohol propargílico, disponible comercialmente de BASF Corporation. Los Ejemplos 39 y 40 tienen una excelente eliminación de óxido en relación con el Ejemplo 38 que carece de un componente quelante, proporcionando el Ejemplo 40 un metal subyacente más brillante en comparación con el Ejemplo 39. El Ejemplo 41 también elimina el óxido, pero tiende a decolorar el metal subyacente. Otros ejemplos también proporcionan un nivel de eliminación de óxido. Se ensayan componentes ácidos y tensioactivos adicionales, como se ilustra en la Tabla 7 a continuación.
TABLA 7
El ácido 6 es ácido fórmico.
El ácido 7 es ácido oxálico.
El ácido 8 es ácido sulfámico.
El tensioactivo 2 es un tensioactivo no iónico elaborado a partir de un alcohol iso-C-i3 saturado y que tiene un grado de etoxilación de 8, disponible comercialmente de BASF Corporation.
El tensioactivo 3 es un tensioactivo no iónico, específicamente, un alquilpoliglucósido, disponible comercialmente en BASF Corporation.
El tensioactivo 4 es un tensioactivo iónico, específicamente un alcohol graso etoxilado sulfatado, disponible comercialmente en BASF Corporation.
Cada una de las composiciones proporciona un nivel de eliminación de óxido. Se ensayan las relaciones de componentes ácidos, así como otro tensioactivo, como se ilustra en las Tablas 8 y 9 a continuación, siendo las composiciones de la Tabla 9 diluciones de las de la Tabla 8. Se observa eliminación de óxido con el paso del tiempo. En la Tabla 8, cada una de las composiciones tiene 10 % de activos de agente quelante, 10 % de ácidos activos y 10% de tensioactivos activos, si se emplea. La Tabla 9 incluye la mitad de la cantidad de activos. Cada una de las composiciones proporciona un nivel de eliminación de óxido.
TABLA 8
El tensioactivo 5 es un tensioactivo no iónico de baja formación de espuma, disponible comercialmente de BASF Corporation.
TABLA 9
[0074] Se preparan composiciones adicionales para probar la eliminación de incrustaciones formadas a partir de carbonato cálcico (CaCO3). Pequeñas piezas de mármol de Carrara (aprox. 3 cm x 1,5 cm x 0,8 cm, 1 x ancho x profundo), formadas a partir de piedra caliza, se enjuagan con agua y se secan en un horno a 105 °C durante al menos una hora. Las piezas individuales se pesan y se colocan en frascos numerados de 2,5 onzas. Se prepara una solución madre de MSA 2,0 Molar (19,2%) con agua D.I.. La solución madre se utiliza para preparar soluciones de prueba de MSA a las que se añade Mg DA en concentraciones de 0,1, 0,25, 0,5, 0,75, 1,0, 2,5 y 5,0 mmoles. Es decir: a 100 g de la solución de MSA 2,0 Molar, se agregan X gramos de MGDA para alcanzar el nivel deseado de milimoles MGDA y se agrega el agua para igualar 200 g. La solución de 200 g se divide en alícuotas de 50 g para la prueba, a las que se añade una pieza previamente pesada a cada frasco numerado, al igual que 50 g de solución. Los frascos con tapas sueltas se colocan en un horno a 80 °C durante una hora. Después de una hora, las soluciones se decantan y desechan, y las muestras se enjuagan a fondo con agua del grifo. Las muestras se secan durante una hora a 105 °C, se dejan enfriar completamente y se vuelven a pesar para determinar la pérdida de peso de cada pieza. La siguiente Tabla 10 ilustra la cantidad promedio de incrustaciones disueltas de cada una de las composiciones.
TABLA 10
Como se muestra en la Tabla 10 anterior, las composiciones tienen excelentes propiedades de disolución, incluso a bajas concentraciones, especialmente frente al carbonato cálcico. Se preparan composiciones adicionales para la comparación entre MGDA y GLDA en la eliminación de incrustaciones de carbonato de calcio. Las composiciones se preparan de la misma manera que se describe anteriormente para las composiciones de la Tabla 10.
TABLA 11
Como se muestra en la Tabla 11 anterior, las composiciones tienen excelentes propiedades de disolución, incluso a bajas concentraciones, especialmente contra el carbonato cálcico.
En las Tablas 12 y 13 siguientes, se ilustra la prueba de estabilidad para ejemplos adicionales. También se ilustra la relación molar del componente ácido ("A") al componente quelante ("C"). El ejemplo de las composiciones se almacena a -10 °C durante 16 horas. Las composiciones se retiran y se dejan calentar a 25 °C durante 8 horas y se examinan para determinar el crecimiento de cristales. A continuación, las composiciones se vuelven a almacenar a -10 °C y se repite el ciclo. El número de ciclos completados hasta que se produce el crecimiento de cristales se registra y se indica en las tablas.
TABLA 12
(continuación)
Tabla 13
Debe entenderse que las reivindicaciones adjuntas no se limitan a compuestos, composiciones o procedimientos expresos y particulares descritos en la descripción detallada, que pueden variar entre realizaciones particulares que caen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Con respecto a cualquier grupo Markush en el que se confíe en el presente documento para describir características o aspectos particulares de diversas realizaciones, se debe apreciar que se pueden obtener resultados diferentes, especiales y/o inesperados de cada miembro del grupo Markush respectivo independientemente de todos los demás miembros Markush. Se puede confiar en cada miembro de un grupo Markush individualmente o en combinación y proporciona un soporte adecuado para realizaciones específicas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
También debe entenderse que cualquier intervalo y subintervalo en el que se confíe para describir diversas realizaciones de la presente invención, de forma independiente y colectiva, cae dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, y se entiende que describe y contempla todos los intervalos, incluyendo valores enteros y/o fraccionarios en el mismo, incluso si dichos valores no están expresamente escritos en el presente documento. Un experto en la técnica reconocerá fácilmente que los intervalos y subintervalos enumerados describen y permiten de manera suficiente diversas realizaciones de la presente invención, y tales intervalos y subintervalos pueden delimitarse adicionalmente en mitades, tercios, cuartos, quintos, y así sucesivamente. Como solo un ejemplo, un intervalo "de 0,1 a 0,9" se puede delinear adicionalmente en un tercio inferior, es decir, de 0,1 a 0,3, un tercio medio, es decir, de 0,4 a 0,6, y un tercio superior, es decir, de 0,7 a 0.9, que individual y colectivamente están dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, y se puede confiar en ellos individual y/o colectivamente y proporcionan un soporte adecuado para realizaciones específicas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Además, con respecto al lenguaje que define o modifica un intervalo, como "al menos", "mayor que", "menor que", "no más que", y similares, debe entenderse que dicho lenguaje incluye subintervalos y/o un límite superior o inferior. Como otro ejemplo, un intervalo de "al menos 10" incluye inherentemente un subintervalo de al menos 10 a 35, un subintervalo de al menos 10 a 25, un subintervalo de 25 a 35, y así sucesivamente, y se puede confiar en cada subintervalo individual y/o colectivamente y proporciona un soporte adecuado para realizaciones específicas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Finalmente, se puede confiar en un número individual dentro de un intervalo divulgado y proporciona un soporte adecuado para realizaciones específicas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, un intervalo "de 1 a 9" incluye diversos números enteros individuales, como 3, así como números individuales que incluyen un punto decimal (o fracción), como 4,1, en los que se puede confiar y proporcionar el apoyo adecuado para realizaciones específicas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
La presente invención se ha descrito en el presente documento de manera ilustrativa, y debe entenderse que la terminología que se ha utilizado está destinada a ser de naturaleza descriptiva más que de limitación. Son posibles muchas modificaciones y variaciones de la presente invención a la luz de las enseñanzas anteriores. La presente invención no puede practicarse de otra manera que no sea la específicamente descrita dentro del alcance de las
reivindicaciones adjuntas. El objeto de todas las combinaciones de reivindicaciones independientes y dependientes, tanto dependientes simples como múltiples, se contempla aquí expresamente.
Claims (4)
1. Un procedimiento para disolver y/o inhibir la deposición de incrustaciones sobre la superficie de un sistema, en el que las incrustaciones comprenden carbonato de calcio, comprendiendo dicho procedimiento el paso de poner la superficie del sistema en contacto con una composición que comprende:
A) de 3 a 15 partes en peso, con base en 100 partes en peso de la composición, de un componente quelante que comprende ácido metilglicina-NN-diacético (MGDA) y/o una sal alcalina del mismo, en el que MGDA está presente en el componente quelante en una cantidad de 35 a 95 partes en peso, con base en 100 partes en peso del componente quelante;
B) de 3 a 15 partes en peso, con base en 100 partes en peso de la composición, de un componente ácido acuoso que comprende ácido metanosulfónico en cantidades de 35 a 95 partes en peso, con base en 100 partes en peso del componente ácido;
C) al menos 60 partes en peso de agua, con base en 100 partes en peso de la composición;
D) opcionalmente, un componente tensioactivo;
E) opcionalmente, un inhibidor de corrosión,
en el que la composición tiene un pH de 5 a 7,
y en el que el procedimiento comprende además un paso de aplicar calor a la composición y/o al sistema.
2. Un procedimiento definido en la reivindicación 1, en el que el componente tensioactivo D) está presente en una cantidad de aproximadamente 3 a aproximadamente 15 partes en peso con base en 100 partes en peso de la composición y el componente D) tensioactivo comprende un tensioactivo no iónico.
3. Un procedimiento definido en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el inhibidor de corrosión E) está presente en una cantidad de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 5 partes en peso, o de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1,5 partes en peso, con base en 100 partes en peso de la composición y el inhibidor de corrosión E) comprende un alcoxilato de alcohol propargílico.
4. Un procedimiento definido en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el componente quelante A) está presente en una cantidad de aproximadamente 5 a aproximadamente 12,5 partes en peso, el componente ácido B) está presente en una cantidad de aproximadamente 5 a aproximadamente 12,5 partes en peso, y el componente tensioactivo D) está presente en una cantidad de aproximadamente 5 a aproximadamente 12,5 partes en peso, cada una con base en 100 partes en peso de la composición.
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