MX2013010468A - Prevencion o reduccion de incrustaciones en produccion de acido fosforico de proceso humedo. - Google Patents

Abstract

Se proporcionan métodos para prevenir o reducir la formación de incrustaciones en un proceso de producción de ácido fosfórico de proceso húmedo entremezclando un reactivo de inhibición de incrustaciones en uno o más pasos del proceso de producción de ácido fosfórico en una cantidad suficiente para evitar o reducir incrustaciones.

Description

PREVENCION O REDUCCION DE INCRUSTACIONES EN PRODUCCION DE ACIDO FOSFORICO DE PROCESO HUMEDO Campo de la Invención La invención se refiere a reactivos y métodos formulados para prevenir o reducir la formación de incrustaciones en y/o sobre el equipo de producción en las diferentes etapas del proceso de producción de ácido fosfórico.

Antecedentes de la Invención Aunque el ácido fosfórico se puede preparar por tres rutas - el proceso térmico, el proceso húmedo, y el proceso de horno seco - el proceso húmedo es el procedimiento más comúnmente utilizado en la producción de ácido fosfórico. En el proceso, las rocas de fosfato de calcio, que contienen principalmente fosfato de calcio, se limpian en la planta de lavado y se muelen en el molino de bolas antes de alimentar en una serie de reactores para la digestión con ácido sulfúrico junto con ácido fosfórico reciclado del proceso. La temperatura de digestión típicamente varía desde 40°C hasta 80°C. Después de completar la serie de reacción, la corriente de proceso se lava con condensado de evaporador, mientras que es forzado a través de un filtro.

Después de la digestión, la suspensión de reacción se filtra para separar ácido fosfórico del yeso (sulfato de calcio) . El ácido fosfórico crudo filtrado después se envía a Ref . 243661 clarificadores y evaporadores para purificación y concentración adicional. El ácido fosfórico purificado o bien se envía como ácido de calidad Merchant (MGA) o continua para hacer Súper Ácido Fosfórico (SPA, por sus siglas en inglés) P205 al 69%. El yeso se lava y se seca antes de ser vendido para usos comerciales. Algunos de los ácidos fosfóricos crudos se concentran a 44% (P205) antes de ser enviados para producción de fosfato de monoamonio (MAP) , fosfato diamónico (DAP) y fosfato-sulfato de amonio (APS) .

Debido a la naturaleza sobresaturada del ácido y las impurezas en los minerales de fosfato, los pasos de concentración con respecto a P2O5 representa varias reacciones secundarias, causando la formación de incrustaciones en y/o en el equipo en diferentes etapas de la producción de ácido fosfórico. Por ejemplo, fluorosilicato es una de las especies de incrustaciones más comunes encontradas en la producción de ácido fosfórico. Puede ser representado por las siguientes ecuaciones : Ca5F(P04)3 + 5H2S04 + 5NH2, »~ 3H3P04 + 5CaS04-nH20 + HF 6HF + Si02 **- H2SiF6 + 2H20 K+ o Na_* H2SiF6 *-2H+ + SiFe2"^™^ K2SiF6 o Na2SiFs Más de 12 a 15 otros tipos de especies de incrustaciones se pueden encontrar en todo el proceso de producción de ácido fosfórico y proponen retos importantes para la industria. Las plantas normalmente tienen que cerrar la producción cada pocas semanas para limpiar físicamente las incrustaciones utilizando agua a alta presión y/o medios mecánicos. El impacto económico de los problemas relacionados con incrustaciones es substancial, y la industria está¦, en necesidad de una tecnología de prevención de incrustaciones más eficiente que los medios físicos existentes de eliminación de la formación posterior de incrustaciones.

Conceptualmente, hay dos tipos básicos de acercamientos de eliminación de incrustaciones del proceso de producción de ácido fosfórico - es decir, el método físico y el método químico. Hay varias opciones para el método físico. Además del método de lavado con agua y mecánico que se ha mencionado anteriormente, la separación magnética (Wang, Chuhua; Benson, Robert F.; Martin, Dean F. Enhanced solubility óf sodium fluorosilicate scale by magnetic treatment, Florida Scientist (1998) , 61 (1) , 17-25) y métodos ultrasónicos (Pandey, AD; Mallick, K; Pandey, P. C; Varma, S. ' Preven ion of scale deposition on heat exchanger surfaces by use of high intensity ultrasonic waves during concentration of wet process phosphoric acid, Fertiliser News (1983), 28(6), 45-8) también se han utilizado como parte del acercamiento físico.

Otro acercamiento todavía, está disponible mediante el uso de tuberías físicamente fluidas en la producción de ácido fosfórico (Ver DE 3039187) .

Con respecto al método químico, este acercamiento, se hace normalmente mediante la adición de reactivos para cambiar el grado de sobresaturación, ya sea para inducir la precipitación antes de la filtración, o para prevenir la formación de incrustaciones. Esta es la aproximación preferida, porque requiere una cantidad limitada de inversión de capital y no altera el proceso existente en las plantas de ácido fosfórico. Asimismo, no requiere una gran cantidad de reactivo y por lo tanto se considera que tanto ambiental, y que tiene un impacto mínimo corriente abajo.

Sin embargo, la mayoría del trabajo existente que trata el problema de incrustación en las plantas de producción de ácido fosfórico se basa en el trabajo para abordar los problemas de incrustación en el sistema de caldera de agua. Algunos ejemplos para el tratamiento de incrustaciones en agua de caldera son tales como copolímeros de ácido acrílico y ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico (AMPS) (EP0271035) . Estos polímeros fueron reportados que reducen la cantidad de gel de sílice que se adhiere a la pared de las botellas de prueba. Otros sistemas tales como poliamina, ácido fosfónico y monómeros a base de ácido carboxílico y polímeros también han mostrado eficacia en la eliminación de incrustaciones en el sistema de agua de caldera (Ver, por ejemplo, GB2424876, JP2002263690 , y EP0677485) .

Debido a que los sistemas de calderas de agua difieren ampliamente del ambiente de producción de ácido fosfórico de proceso húmedo, este sistema no proporciona el mejor modelo para su uso en el proceso de producción de ácido fosfórico. Los sistemas de agua en calderas usualmente tienen condiciones suaves con un pH en el intervalo de 8 a 9 , y una baja concentración de sales disueltas. El ambiente de producción de ácido fosfórico de proceso húmedo, por el contrario, normalmente contiene duras condiciones con un pH bajo y un alto contenido de sólidos. Además, las incrustaciones en las plantas de ácido fosfórico tienen componentes mucho más complicados que contienen más de 15 especies conocidas, tales como Na2SiF6, K2SiF6, CACIF6.2H20, CaF2, MGF2, CaS04.2H20 (yeso), MgSiF6.6H20, MgO0.8Ali.5F6.X¾0 (en las que X es un número entero variable), MgH2P607, CaS04Al (P03) 3, NaK2AlF6, Ca3 (A1F6) 2.4H20, MgNaAlF6.2H20 , Ca4S04AlSiFi3.10H2O (ver, por ejemplo, A. illiam Frazier, James R. Lehr y Ewell F. Dillard, Environmental Science 8. Tecnology, 11, 1007, 1977) . Por otra parte, diferentes plantas de ácido fosfórico experimentan diferentes ; tipos de incrustaciones, e incluso dentro de una planta, el tipo de incrustación pueden diferir en gran medida de una ubicación del proceso a la otra. Debido a la complejidad de los problemas de formación de incrustaciones, es un gran desafío desarrollar reactivos de inhibición de incrustaciones para su uso en la prevención y/o reducción de incrustaciones en las plantas de ácido fosfórico.

Por ejemplo, en una producción de ácido fosfórico al 52% típica, un vacío de 60 torr es aplicado en una caldera y ácido fosfórico a 85°C está circulando y es calentado por un intercambiador de calor a 130°C. Durante este proceso de evaporación, se forma alguna incrustación, ya sea en la caldera o en el intercambiador de calor. Sin embargo, la incrustación formada en la caldera puede ser diferente que la formada en el intercambiador de calor. Las incrustaciones de formación lenta, como las formadas en el intercambiador de calor, contienen sobre todo, fluoro-aluminatos de magnesio, mientras que las incrustaciones de formación rápida como las formadas en las tuberías, contienen principalmente fluorosilicato de sodio o de potasio.

Sin embargo, hay muy poca información al abordar el problema de incrustaciones en plantas de ácido fosfórico en un entorno industrial. Incluso para los estudios académicos, los resultados se encuentran dispersados. Por ejemplo, varios artículos mencionan reactivos para la inhibición de fluorosilicato en la producción de ácido fosfórico. (Ver L. Yang, Zhang Y. Huang, Y. Chemical Industry and Engineering (China), (2002), V 19 (1), 1). La Patente china CN1762857 describe que las mezclas de los ácidos fosfónicos, polímeros, y pesticidas pueden reducir eficazmente la formación de incrustaciones en la producción de ácido fosfórico de proceso húmedo. La patente de EE.UU. N° 5,120,519 describe que la poliacrilamida de alto peso molecular y ácido poliacrílico pueden prevenir que la incrustación se adhiera en la superficie de la roca de fosfato y ácido fosfórico. Sin embargo, el uso de la mayoría de estos productos químicos no es nuevo y ha sido aplicado en el sistema de tratamiento de agua para el control de incrustaciones, y el mecanismo de estos reactivos se basa principalmente en su efecto dispersante .

En consecuencia, las composiciones y métodos actualmente disponibles para la prevención y/o reducción de incrustaciones en el proceso de producción de ácido fosfórico requieren una mejora adicional. Composiciones y formulaciones que prevengan y/o reduzcan las incrustaciones eficazmente, de este modo permitiendo que la planta de producción de ácido fosfórico funcione más tiempo sin apagarla para eliminar incrustaciones sería un avance útil en el arte previo y podrían encontrar una rápida aceptación en la industria.

Sumario de la Invención Ahora se ha descubierto que ciertos reactivos orgánicos funcionales, solubles en agua, formulados, son útiles para prevenir y/o inhibir múltiples especies de formación de incrustaciones en y/o en el equipo de producción en varias etapas de la producción de ácido fosfórico de proceso húmedo. Tales reactivos formulados extienden el tiempo de producción para la fabricación de ácido fosfórico mediante la , reducción de la frecuencia del tiempo de lavado/apagado para eliminar incrustaciones, de este modo mejorando la productividad total del equipo y planta.

Por lo tanto, en un aspecto, la invención proporciona métodos para prevenir o reducir por lo menos una especie de incrustación en un proceso de producción de ácido fosfórico de proceso húmedo mediante la adición en uno o más pasos del proceso de producción de ácido fosfórico de una cantidad eficaz de un reactivo de inhibición de incrustaciones seleccionado de entre uno o más de: i) un derivado de ácido fosfónico seleccionado de: ácido fenilfosfónico; ácido fosfonoacético; hidroxietilamino-di (ácido metilen fosfónico) (HEMPA) , y mezclas de los mismos; ii) ácido sulfónico o un derivado correspondiente seleccionado de: ácido sulfosuccínico ; ácido 5-sulfosalicílico hidratado, ácido 4-sulfof tálico, N- (l,l-dimet il - 2 -hidroxiet il) - 3 -amino- 2 -hidroxipropanosul fónico (AMPSO) ; ácido 3 - amino- 4 - hidroxibencenosul fónico ; sal de 1-ácido dodecanesul fónico de sodio, sal de acrilato de 3-sulfopropilo de potasio; solución de ácido 4-hidroxibencenosulfónico ; sal del ácido 4 , 5 -dihidroxi -naftaleno- 2 , 7 -disulfónico de disodio, sal de ácido hidroquinonasul fónico de potasio; y mezclas de los mismos ; iü) un derivado de ácido carboxílico seleccionado de: un compuesto de acuerdo con la Fórmula 1: en donde R1 es seleccionado de H u OH, y R2 es seleccionado de: -COOH; un grupo carboxialquilo o carboxialquenilo C2-C6; y ácido tartárico, y mezclas de los mismos; iv) un derivado de fosfito; v) un polisacárido que comprende un grupo funcional sulfato, ácido sulfónico o ácido carboxílico; vi) un copolímero que comprende una primera unidad de repetición que contiene un grupo funcional seleccionado de (i) - (iv) y una segunda unidad de repetición que tiene un grupo funcional de ácido sulfónico o ácido carboxílico; vii) un polímero o copolímero que tiene una transición de fase de temperatura solución crítica baja (LCST:, por sus siglas en inglés ) de 30°C hasta 100°C; y viii) un reactivo que comprende una mezcla de un ácido orgánico, una poliamina, y un ácido de azúcar. En ciertas modalidades, el reactivo también puede ser mezclado con varios polímeros, que son conocidos por las personas experimentadas en la técnica a las que pertenece la invención .

Estos y otros objetos, características y ventajas de esta invención llegarán a ser evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de los diferentes aspectos de la invención tomada junto con los ejemplos anexos.

Descripción Detallada de la Invención Como se resumió anteriormente, la presente invención se basa en parte en el uso de reactivos funcionales orgánicos solubles en agua para uso en la prevención o reducción de incrustaciones formadas en y/o sobre el equipo de producción en el proceso de producción de ácido fosfórico.

Definiciones Como se emplearon anteriormente y a través de la descripción, se proporcionan los siguientes términos para ayudar al lector. A menos que se defina lo contrario, todos los términos del arte previo, anotaciones y otros términos científicos o industriales o terminología utilizada en este documento intentan tener los significados comúnmente entendidos por las personas experimentadas en la técnica química. En algunos casos, los términos con significados comúnmente entendidos se definen en este documento para mayor claridad y/o para una pronta referencia, y la inclusión de tales definiciones en este documento no deben necesariamente ser interpretadas como que representan una diferencia sustancial con respecto a la definición del término tal como se entiende generalmente en la técnica a menos que se indique lo contrario. Como se usa en la presente descripción y en las reivindicaciones anexas, las formas singulares incluyen referentes plurales a menos que el contexto dicte claramente lo contrario.

A través de esta descripción, los términos y sustituyentes conservan sus definiciones. Una lista completa de las abreviaturas utilizadas por los químicos orgánicos (en este caso, las personas experimentadas en la técnica) aparece en el primer número de cada volumen de Journal of Organic Chemistry. La lista, que se presentar típicamente en una tabla titulada "Lista de abreviaturas estándar" se incorpora a la presente por referencia.

Como se usa en este documento, los términos "derivado de ácido fosfonico," "derivado de ácido sulfónico," y "derivado de ácido carboxílico" se refieren a compuestos que tienen un grupo de ácido fosfonico, ácido sulfónico, o ácido carboxílico funcional, respectivamente, en el compuesto. Cuando un ácido fosfonico o ácido sulfónico aparece junto con un ácido carboxílico en el mismo compuesto, el compuesto será llamado un derivado de ácido fosfonico o derivado de ácido sulfónico como el caso puede ser. Por ejemplo, el ácido sulfosuccínico es considerado un derivado de ácido sulfónico para los propósitos de esta solicitud. De manera similar, el ácido fosfonoacético y ácido 2-fosfonobutano-1 , 2 , 4-tricarboxílico (PBTCA) se consideran derivados de ácido fosfonico para los propósitos de esta solicitud.

Como se usa en este documento, el término "alquilo" significa un hidrocarburo de cadena lineal o ramificada que contiene desde 1 hasta 12 átomos de carbono. Los' ejemplos representativos de alquilo incluyen, pero no se limitani a, metilo, etilo, n-propilo, iso-propilo, n-butilo, sec-butilo, iso-butilo, tere-butilo, n-pentilo, isopentilo, neopentilo, n-hexilo, 3 -metilhexilo, 2 , 2-dimetilpentilo, 2,3-dimetilpentilo, n-heptilo, n-octilo, n-nonilo, n-decilo, etc.

El término "alquenilo" significa un hidrocarburo de cadena lineal o ramificada que contiene desde 2 hasta 12 carbonos y contienen por lo menos un doble enlace carbono-carbono formado por la eliminación de dos hidrógenos. Ejemplos representativos de alquenilo incluyen, pero no se limitan a, etenilo, 2-propenilo, 2-metil-2-propenilo, 3-butenilo, 4-pentenilo, 5-hexenilo, 2-heptenilo, 2-metil-l-heptenilo, 3-decenilo, etc.

El término "carboxi" significa un grupo -C02H.

El término "carboxialquilo" significa un grupo carboxi, como se define aquí, unido a la fracción molecular original a través de un grupo alquilo, como se definió aquí. Los ejemplos representativos de carboxialquilo incluyen> pero no se limitan a, carboximetilo, 2 -carboxie ilo , y 3-carboxipropilo .

El término "carboxialquenilo" significa un grupo carboxi, como se define aquí, unido a la fracción ¡molecular original a través de un grupo alquenilo, tal como se definió en este documento.

El término "copolímero" , como se usa aquí, se refiere a un polímero compuesto de dos o más unidades diferentes, en donde las unidades están ligadas al azar o en secuencias de repetición, o en bloques, o como cadenas laterales de la cadena principal. En consecuencia, un copolímero derivado de ácido fosfónico, por ejemplo, se refiere a un copolímero que tiene una unidad de derivado de ácido fosfónico (en este caso, una primera unidad) ligada al azar o en la secuencia de repetición con una o más unidades diferentes (en este caso, una segunda unidad) . Las personas experimentadas en la técnica apreciarán que hay una variedad de diferentes unidades (monómeros o polímeros) conocidas y que podrían ser utilizadas como una segunda unidad para formar un copolímero de acuerdo con la invención. El copolímero de ácido sulfónico o copolíme'ros derivados de ácido sulfónico, etc. se forman de manera similar.

Como se usa en este documento, y como sería entendido por la persona experimentada en la técnica, la recitación de "un reactivo" o "reactivo de inhibición de incrustaciones" se pretende que incluya sales y solvatos de tal reactivo, así como cualquier forma estereoisomérica, o una mezcla de cualquiera de tales formas de ese reactivo en cualquier proporción.

Cuando los reactivos de la presente invención son básicos, las sales pueden prepararse a partir de ácidos no tóxicos aceptables que incluyen ácidos inorgánicos y orgánicos. Sales de adición de ácido apropiadas para los reactivos de la presente invención incluyen ácido acético, bencenosulfónico (besilato) , benzoico, canforsulfónico, cítrico, etenosulfónico, fumárico, glucónico, glutámico, bromhídrico, clorhídrico, isetiónico, láctico, maleico, málico, mandélico, metanosulfónico, múcico, nítrico, pamoico, pantoténico, fosfórico, succínico, sulfúrico, tartárico, p-toluenosulfónico, y similares. Cuando los reactivos contienen una cadena lateral ácida, las sales de adición de base aceptables apropiadas para los reactivos de la presente invención incluyen sales metálicas elaboradas a partir de aluminio, calcio, litio, magnesio, potasio, sodio y zinc o sales orgánicas hechas de lisina, ?,?' -dibenciletilendiamina, dietanolamina , y etilendiamina .

Todos los números que expresan cantidades de ingredientes, condiciones de reacción, y así sucesivamente usados en la descripción y reivindicaciones deben entenderse como que son modificadas en todos los casos por el término "aproximadamente" . Por lo tanto, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos expuestos en la descripción y reivindicaciones anexas son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas buscadas para ser obtenidas por la presente invención. Además, cada parámetro numérico debe ser interpretado a la luz del número de dígitos significativos y aproximaciones de redondeo ordinarias.

Las incrustaciones del proceso de producción de ácido fosfórico se forman en intercambiadores de calor, evaporadores , concentradores, y tuberías durante el proceso de expansión instantánea de vapor/en riamiento/concentración repetitivo del proceso de producción de ácido fosfórico de concentración. Un sistema inductor de incrustaciones fue instalado para imitar este proceso, mediante el cual agua caliente o fría se alimenta a través de un tubo de acero inoxidable, mientras que el tubo se sumerge en una solución de ácido fosfórico caliente. El gradiente de temperatura y sólido de flujo libre provoca la formación de incrustaciones en el exterior del tubo. Este sistema es la base para los ejemplos correspondientes proporcionados en este documento, y que también utiliza un matraz de control en un ambiente idéntico para la comparación con el matraz de la muestra.

Métodos En un primer aspecto, la invención proporciona métodos para prevenir o reducir por lo menos una especie de incrustación en un proceso de producción de ácido fosfórico de proceso húmedo mediante la adición en uno o más pasos del proceso de producción de ácido fosfórico de una cantidad eficaz de un. reactivo que inhibe incrustaciones seleccionado de uno o más de : i) un derivado de ácido fosfónico seleccionado de: ácido fenilfosfónico; ácido fosfonoacético; hidroxiet ilamino-di (ácido metilen fosfónico) (HEMPA) , y mezclas de los mismos; ii) ácido sulfónico o un derivado correspondiente seleccionado de: ácido sulfosuccínico; hidrato de ácido 5-sulfosalicílico, ácido 4-sulfoftálico, N- (1 , l-dimetil-2-hidroxietil) -3-amino-2-hidroxipropanosulfónico (A PSO) ; ácido 3 -amino-4 -hidroxibencenosulfónico; sal de ácido 1-dodecanesulfonico de sodio, sal de 3 -sulfopropil acrilato de potasio; solución de ácido 4 -hidroxibencenosulfónico; sal de ácido 4 , 5-dihidroxi-naftaleno-2 , 7-disulfónico de disodio, sal de ácido hidroquinonasulfonico de potasio; y mezclas de los mismos ; iii) un derivado de ácido carboxílico seleccionado de: un compuesto de acuerdo con la Fórmula en donde R1 es seleccionado de H u OH, y R2 es seleccionado de: -COOH; un grupo carboxialq'uilo Ci-Cs o carboxialquenilo C2-C6; y ácido tartárico, y mezclas de los mismos; iv) un derivado de fosfito; v) un polisacárido que comprende un grupo funcional sulfato, ácido sulfónico o ácido carboxílico; vi) un copolímero que comprende una primera unidad de repetición que contiene un grupo funcional seleccionado de (i) - (iv) y una segunda unidad de repetición que tiene un grupo funcional de ácido sulfónico o ácido carboxílico; vii) un polímero o copolímero que tiene una transición de fase de temperatura de solución crítica baja (LCST) de 30°C hasta 100°C; y viii) un reactivo que comprende una mezcla de un ácido orgánico, una poliamina, y un ácido de azúcar.

En una modalidad, la especie de incrustación prevenida o inhibida de la formación durante el proceso de producción de ácido fosfórico incluye, pero no está limitada a, uno o más de: SÍ2F6; Na2SÍF6; K2SÍF6; CaSÍF6/2H20; CaF2 ; MGF2 ; CaSO4/2H20; MgSiF6/6H20; Mgo.8Ali.5F6/XH20 (en donde X es un número entero que se encuentra en el intervalo desde 2 hasta 20) ; MgH2P607; CaS04, A1(P03)3; NaK2AlF6; Ca3 (A1F6) 2/4H20; MgNaAlF6/2H20 y Ca4SO4AlSiF13/l0H2O.

En algunas modalidades, el reactivo de inhibición de incrustación se puede agregar en cualquier paso del proceso de producción de ácido fosfórico, cuyos pasos son bien conocidos para las personas experimentadas en la técnica. Una vista en conjunto de la fabricación de fosfatos y ácido fosfórico es tratado por Becker en Phosphatos, Marcel Dekker, Inc., 1989, y por Stack en Phosforic Acid, Part 1 y Part 2, Marcel Dekker, inc . 1968. En ciertas modalidades, por ejemplo, el paso de adición se produce en uno o más de los pasos de molido; el paso de digestión, el paso de filtrado, el paso de clarificación, y el paso de condensación/evaporación del proceso de producción de ácido fosfórico. En una modalidad, el paso de adición se produce después del paso de digestión del proceso de producción de ácido fosfórico. En otra modalidad, el paso de adición se produce en el paso de condensación/evaporación del proceso. En otras modalidades, el reactivo de inhibición de incrustaciones se puede agregar a cualquiera de la tubería de conexión de las diversas etapas del proceso de producción de ácido fosfórico. Esta es referida algunas veces como "tubería intersticial" o "tubería de flujo del proceso" .

Los reactivos de inhibición de incrustaciones pueden ser mezclados en el proceso de producción de ácido fosfórico de varias maneras, por ejemplo, en una sola etapa, en varias etapas, de forma secuencial, en orden inverso, de forma simultánea, o en diversas combinaciones de los mismos. Por ejemplo, en una modalidad, se agrega el reactivo de inhibición de incrustaciones para formar una pre-mezcla, y después se mezclan con el ácido fosfórico. En otra modalidad, el reactivo de inhibición de incrustaciones se forma in situ por separado entremezclando los componentes del reactivo con el ácido fosfórico. Por lo tanto, el reactivo de inhibición de incrustaciones (tales como los incorporados en los Ejemplos 16-26 y 42) o bien se puede agregar al proceso de producción de ácido fosfórico como un solo componente o como componentes individuales en cualquier lügar a lo largo del proceso. Varios modos de adición se encuentran que son eficaces .

Los reactivos de inhibición de incrustaciones que se encuentran en forma líquida (tales como, con agua, aceite y/o alcohol) se pueden formular de diversas maneras, por ejemplo, el reactivo sólido puede ser suspendido (por ejemplo, suspensión coloidal) , dispersado y/o mezclado en el líquido, y/o el reactivo puede ser suspendido, dispersado, mezclado y/o disuelto en el líquido. En una modalidad, el reactivo se agrega por separado a la solución de ácido fosfórico. En otra modalidad, el reactivo se mezcla previamente y se agrega junto a la solución de ácido fosfórico.

En una modalidad, la concentración del reactivo de inhibición de incrustaciones agregado al proceso de producción de ácido fosfórico es desde 10 hasta 5,000 g por tonelada de ácido fosfórico (por ejemplo, 10 g/ton, 20 g/ton, 30 g/ton, 40 g/ton, 50 g/ton, 60 g/ton, 70 g/ton, 80 g/ton, 90 g/ton, 100 g/ton, 110 g/ton, 120 g/ton, 130 g/ton, 140 g/ton, 150 g/ton, 160 g/ton, 170 g/ton, 180 g/ton, 190 g/ton, 200 g/ton, 210 g/ton, 220 g/ton, 230 g/ton, 240 g/ton, 250 g/ton, 260 g/ton, 270 g/ton , 280 g/ton, 290 g/ton, 300 g/ton, 310 g/ton, 320 g/ton, 330 g/ton , 340 g/ton, 350 g/ton, 360 g/ton, 370 g/ton, 380 g/ton , 390 g/ton, 400 g/ton, 410 g/ton, 420 g/ton, 430 g/ton, 440 g/ton , 450 g/ton, 460 g/ton, 470 g/ton, 480 g/ton, 490 g/ton ,. 500 g/ton, 510 g/ton, 520 g/ton, 530 g/ton, 540 g/ton, 550 g/ton , 560 g/ton, 570 g/ton, 580 g/ton, 590 g/ton, 600 g/ton , 610 g/ton, 620 g/ton, 630 g/ton, 640 g/ton, 650 g/ton, 660 g/ton , 670 g/ton, 680 g/ton, 690 g/ton, 700 g/ton, 710 g/ton , 720 g/ton, 730 g/ton, 740 g/ton, 750 g/ton, 760 g/ton, 770 g/ton , 780 g/ton, 790 g/ton, 800 g/ton, 810 g/ton, 820 g/ton , 830 g/ton, 840 g/ton, 850 g/ton, 860 g/ton, 870 g/ton, 880 g/ton , 890 g/ton, 900 g/ton, 910 g/ton, 920 g/ton, 930 g/ton , 940 g/ton, 950 g/ton, 960 g/ton, 970 g/ton, 980 g/ton, 990 g/ton, 1000 g/ton , 1200 g/ton, 1400 g/ton, 1600 g/ton, 1800 g/ton, 2000 g/ton, 2200 g/ton, 2400 g/ton, 2600 g/ton, 2800 g/ton, 3000 g/ton, 3200 g/ton, 3400 g/ton, 3600 g/ton, 3800 g/ton, 4000 g/ton, 4200 g/ton, 4400 g/ton, 4600 g/ton, 4800 g/ton, 5000 g/ton de ácido fosfórico) . En otra modalidad, la concentración del reactivo de inhibición de incrustaciones agregado al proceso de producción de ácido fosfórico es 50 hasta 300 g/ton de ácido fosfórico. En una modalidad preferida, la concentración del reactivo de inhibición de incrustaciones agregado al proceso de producción de ácido fosfórico es de 100 g/ton de ácido fosfórico.

Los tiempos de tratamiento y las cantidades eficaces pueden variar, dependiendo en muchos casos de la naturaleza de la velocidad de formación de incrustaciones y/o la especie de incrustaciones. Por ejemplo, si las incrustaciones se forman dentro de 30 minutos del tratamiento, el tiempo total de tratamiento puede ser tan sólo una hora. Si las incrustaciones no se forman dentro de las 4 horas de tratamiento, el tiempo total de tratamiento puede ser más de un día. Una persona experimentada en la técnica sería capaz de determinar el tiempo de tratamiento aplicable y la cantidad eficaz a través de no más que medios de rutina.

En una modalidad, las incrustaciones formadas en el proceso de producción de ácido fosfórico se previnen o se reducen de 5 a 180 días, dependiendo de la cantidad y el tipo de incrustaciones.

El pH del ácido fosfórico, aunque no está ajustado, no debe ser modificado por un valor de 1 después de la adición del reactivo para el tratamiento. El pH preferido del ácido fosfórico debería estar en el intervalo de 1-5 antes de iniciar el método de la invención. En caso de que el pH del ácido fosfórico caiga por debajo de 1, se puede ajustar mediante hidróxido de sodio o carbonato de sodio. En caso de que el pH del ácido fosfórico se eleve por encima de 5 , se puede ajustar mediante la adición de ácido sulfúrico o ácido fosfórico.

En una modalidad, el reactivo de inhibición de incrustaciones es un derivado de ácido fosfónico seleccionado de: ácido fenilfosfónico ; ácido fosfonoacético; hidroxietilamino-di (ácido metilen fosfónico) (HEMPA) , y mezclas de los mismos.

En otra modalidad, el reactivo inhibidor de incrustaciones orgánicas funcional, soluble en agua, es ácido sulfónico o un derivado de ácido sulfónico seleccionado de: ácido sulfosuccínico ; ácido 5-sulfosalicílico hidratado, ácido 4-sulfof álico, ácido N- (1 , 1 -dimetil -2 -hidroxietil ) -3-amino-2-hidroxipropanosulfónico (AMPSO) ; ácido 3-amino-4-hidroxibencenosulfónico; sal de ácido 1-dodecanosulfónico de sodio; sal de 3 -sulfopropil acrilato de potasio; solución de ácido 4-hidroxibencenosulfónico; sal de ácido 4 , 5-dihidroxi-2 , 7-disulfónico de disodio, sal de ácido hidroquinonasulfónico de potasio, y mezclas de los mismos.

En todavía otra modalidad, el reactivo de inhibición de incrustaciones es un derivado de ácido carboxílico seleccionado de: un compuesto de acuerdo con la Fórmula 1 : en donde R1 es seleccionado de H u OH, y R2 es seleccionado de: -COOH; un grupo carboxialquilo Ci-C6 o un carboxialquenilo C2-C6; y ácido tartárico, y mezclas de los mismos.

En ciertas modalidades, el reactivo de inhibición de incrustaciones puede ser un derivado de ácido carboxílico seleccionado de: ácido 3 , 4-dihidroxihidrocinámico; ácido 3,4-dihidroxibenzoico, ácido gálico, ácido cafeico, y mezclas de los mismos.

En otra modalidad, · el reactivo de inhibición de incrustaciones puede ser un derivado de fosfito tal como, pero no limitado a, fosfito tánico.

En otra modalidad, el reactivo de inhibición de incrustaciones puede ser un polisacárido que contiene un grupo funcional sulfato, ácido sulfónico o ácido carboxílico. En ciertas modalidades, el polisacárido contiene un grupo funcional sulfato y es carragenina. Mientras que "carragenina" se utiliza generalmente para describir los diferentes miembros de la familia, una persona experimentada en la técnica apreciará que la familia incluye múltiples variedades de carragenina, y tal como se utiliza aquí, los términos generales se referirán a todos los que contienen un grupo funcional sulfatado como parte de la estructura. En modalidades preferidas, se utiliza una forma de carragenina disponible comercialmente, tal como iota, kappa o lambda.

En otras modalidades, el reactivo de inhibición de incrustaciones de polisacárido útil para la presente invención contendrá un grupo funcional carboxi y puede ser ácido algínico, o sales correspondientes de los mismos. En otra modalidad, el polisacárido que contiene un grupo funcional carboxi puede ser carboximetil celulosa. En ciertas modalidades, la carboximetilcelulosa útil como un reactivo de inhibición de incrustaciones tiene un peso molecular de 2 kDa a 100 kDa (por ejemplo, 2 kDa, 5 kDa; 7 kDa; 10 kDa, 15 kDa, 20 kDa, 25 kDa, 30 kDa; 40 kDa, 45 kDa, 50 kDa, 55 kDa, 60 kDa, 65 kDa, 70 kDa, 75 kDa, 80 kDa, 85 kDa, 90 kDa, 95 kDa, 100 kDa) . En una modalidad, se prefiere un reactivo de inhibición de incrustaciones de carboximetil celulosa que tiene un peso molecular de 10 kDa hasta 75 kDa. En otra modalidad, se prefiere un peso molecular de carboximetil celulosa de 10 kDa hasta 30 kDa.

En una modalidad adicional, el reactivo de inhibición de incrustaciones orgánico soluble en agua, funcional es un co-polímero que comprende una primera unidad de repetición que contiene un derivado de ácido fosfónico, un derivado de ácido sulfónico, un derivado de ácido carboxílico, o un derivado de fosfito, y una segunda unidad de repetición seleccionada de cualquier polímero apropiado, incluyendo, pero no limitado a: polietilenimina-epoxi-hidroxisuccinato; copolímero de acrilamida/acrilato (Cyanamer P-70® disponible de Cytec Industries Inc., Woodland Park, NJ) ; copolímero de alil sulfónico/anhídrido maleico (Cyanamer P-80® disponible de Cytec Industries Inc., Woodland Park, NJ) , cloruro de poli-dialil dimetil amonio (SUPERFLOC C587® disponible de Cytec Industries Inc., Woodland Park, NJ) ; etilenodiamina epiclorhidrina poli -dimetilamina (SUPERFLOC C573 ® de Cytec Industries Inc., Woodland Park, NJ) , poli (ácido 4-estirenosulfónico) , ácido fosfinopolicarboxílico, co-polímero de ácido acrílico/acrilato/sulfonato, ácido poliacrílico (PAA) , poliacrilato de sodio (PAAS) ; ácido maleámico metoxifenilo (MPMA) , polímero de ácido acrílico anhídrido maleico (MA-AA) ; polímero de sulfonato de AA-MA-acrilamido-metil-propano (AMPS) quadripolímero de ácido hipofosforoso; multipolímero de AA-AMPS; copolímero de AA-acrilato ¡ T-225 , y polímero acrílico de ácido acrílico y ácido-2 -metil propanosulfónico; y mezclas de los mismos. Una persona experimentada en la técnica entiende y aprecia que las estructuras equivalentes a las segundas unidades de repetición referenciadas inmediatamente arriba sé pueden lograr ya sea por copolimerización o por reacción posterior de un polímero, tal como por hidrólisis. En ciertas modalidades, cualquiera de los reactivos y/o co-polímeros se pueden mezclar adicionalmente con un polímero apropiado, tal como los que se describen en este documento.

En aún otra modalidad de la invención, el reactivo de inhibición de incrustaciones puede ser seleccionado a partir de un polímero o copolímero que tiene una transición de fase a temperatura de solución baja (LCST) de 30°C hasta 100°C (por ejemplo, 30°C; 32°C; 35°C; 37°C; 40°C; 45°C; 50°C; 55°C; 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C, 90°C, 95°C, 100°C) . En una modalidad, un reactivo de inhibición de incrustaciones con una LCST de 30 °C hasta 100°C puede incluir un copolímero poli (etilenglicol) -bloque-poli (propilenglicol) -bloque-poli (etilenglicol) (PEG-PPG-PEG ) . Las personas experimentadas en la técnica entienden que para los polímeros o copolímeros, LCST es dependiente de grado de polimerización del polímero, polidispersidad, y ramificación. En consecuencia, la proporción de unidades de poli (etilenglicol ) con respecto a las unidades de poli (propilen glicol) será determinada por el hecho de si la LCST resultante está en el intervalo apropiado y deseado tal como se describió en este documento.

En otra modalidad, el reactivo de inhibición de incrustaciones con una LCST desde 30°C hasta 100°C puede incluir poli (N- isopropilacrilamida) (NIPAM) . En algunas modalidades, la NIPAM puede ser copolimerizada con ácido acrílico tal que la proporción de ácido acrílico (AA) : NIPAM puede variar desde 20:80 hasta 80:20. En una modalidad específica, la proporción de AA: NIPAM puede ser 50:50. Debe ser entendido por las personas experimentadas en la técnica que la copolimerización de ácido acrílico con NIPAM aumentará generalmente la hidrofilicidad del copolímero y que un aumento de hidrofilicidad resultará en un aumento de la temperatura de LCST. En consecuencia, la proporción de ácido acrílico con respecto a NIPAM es capaz de ser modificada para que pueda estar dentro del intervalo de LCST como se describió en este documento.

En otra modalidad, el reactivo de inhibición , de incrustaciones es una mezcla que comprende un ácido orgánico, una poliamina, y un ácido de azúcar. Los ácidos orgánicos apropiados para su uso en un reactivo de mezcla de la presente invención incluyen los conocidos por una; persona experimentada en la técnica. En una modalidad, el ácido orgánico de la mezcla de reactivo es un ácido fosfónico seleccionado de: ácido fenilfosfónico; ácido fosfonoacético; hidroxietilamino-di (ácido metilen fosfónico) (HEMPA) amino-tri (ácido metilenfosfónico) (ATMPA) ; ácido 1-hidroxietiliden-1 , 1-difosfónico (HEDPA) ; dietilentriamina-penta (ácido metilenfosfónico) (DTPMP) ; acido etilendiamina : metilen fosfónico (EDTMP) ; ácido hidroxil etano fosfonotil acético (HPAA) , y ácido fosfonobutano-1 , 2 , 4 -tricarboxílico (PBTCA) .

Las poliaminas apropiadas para su uso en una mezcla de reactivos de la presente invención incluyen las conocidas para una persona experimentada en la técnica. En algunas modalidades, la poliamina de la mezcla de reactivo puede ser poli cloruro de dialil-dimetil-amonio (SUPERFLOC C587®) o poli-dimetilamina epiclorhidrina etilenodiamina (SUPERFLOC C573 ®) .

Los ácidos de azúcar apropiados para su uso en una mezcla de reactivos de la presente invención incluyen los conocidos por una persona experimentada en la técnica. En ciertas modalidades, el ácido de azúcar es seleccionado de: ácido glicérico, ácido xilónico, ácido glucónico, ácido ascórbico, ácido neuramínico, ácido cetodeoxioctulo; ácido glucurónico, ácido galacturónico, ácido idurónico, ácido tartárico, ácido múcico, ácido sacárico y mezclas de los de los mismos.

En una modalidad particular, el reactivo comprende una mezcla que puede incluir ácido 1-hidroxietiliden-l, 1-difosfónico (HEDPA) , cloruro de poli-dialil dimetil amonio (SUPERFLOC C587®) , y ácido glucónico. Mientras que la proporción de los componentes en la mezcla de reactivo necesario para reducir o prevenir las incrustaciones puede ser determinada fácilmente por las personas experimentadas en la técnica con no más que experimentación de rutina, una proporción preferida de los componentes es 1:1:1.

En ciertas modalidades, los reactivos particularmente preferidos para uso en los métodos de la invención incluyen, por ejemplo, uno o más de ácido fosfonoacético ; fosfito tánico; hidroxietilamino-di (ácido metilen fosfónico) (HEMPA) ; ácido sulfónico, ácido sulfosuccínico ; ácido 5-sulfosalicílico hidratado, ácido N- (1, l-dimetil-2-hidroxietil) - 3 -amino-2 -hidroxipropanosulfónico (AMPSO) ; sal de 3 -sulfopropil acrilato de potasio, sal de ácido 1-dodecanosulfónico de sodio; solución de ácido 4-hidroxibencenosulfónico; sal de ácido , 5 , -dihidroxi-naftaleno-2 , 7 -disulfónico de disodio, ácido 3,4-dihidroxifenil acético, ácido 3 , 4 -dihidroxihidrocinámico ; ácido 3 , -dihidroxibenzoico, ácido tartárico; polietilenimina-epoxi -hidroxisuccinato ; carragenina, ácido algínico, carboximetilcelulosa, copolímeros de PEG-PPG-PEG; NIPAM; AA:NIPA ; mezcla de ácido 1-hidroxietiliden-l , 1-difosfónico (HEDPA) , cloruro de poli-dimetil dialil amonio (SUPERFLOC C587®) , y ácido glucónico, y mezclas de los mismos .

En ciertas modalidades, el método puede incluir además uno o más pasos de floculación del ácido fosfórico con un agente floculante eliminando de este modo los iones metálicos que causan incrustaciones a partir del ácido fosfórico; tratamiento del ácido fosfórico con un agente de precipitación, y filtración del ácido fosfórico. Los agentes típicos para su uso con estos pasos adicionales son conocidos por las personas experimentadas en la técnica.

Otras modalidades 1. Un método para reducir o prevenir las incrustaciones en un proceso de producción de ácido fosfórico de proceso húmedo, el método comprende: agregar en uno o más pasos del proceso de producción de ácido fosfórico una cantidad eficaz de un reactivo de inhibición de incrustaciones seleccionado de uno o más de: i) un derivado de ácido fosfónico seleccionado de: ácido fenilfosfónico; ácido fosfonoacético; hidroxietilamino-di (ácido metilen fosfónico) (HEMPA) , y mezclas de los mismos; ii) ácido sulfónico o un derivado correspondiente seleccionado de: ácido sulfosuccínico ; ácido 5-sulfosalicílico hidratado, ácido 4 -sulfoftálico, ácido N-(1, l-dimetil-2-hidroxietil) - 3 -amino- 2 -hidroxipropanosulfónico (AMPSO) , ácido 3 -amino-4 -hidroxibencenosulfónico; : sal de ácido 1-dodecan'esulfonico de sodio, sal de 3 -sulfopropil acrilato de potasio; solución de ácido 4-hidroxibencenosulfónico; sal de ácido 4 , 5-dihidroxi-naftaleno-27-disulfónico de disodio, sal de ácido hidroquinonasulfonico de potasio, y mezclas de los mismos iii) un derivado de ácido carboxílico seleccionado de: un compuesto de acuerdo con la Fórmula 1 : en donde R1 es seleccionado de H u OH, !y R2 es seleccionado de: -COOH; un grupo carboxialquilo ; Ci-C3 o carboxialquenilo C2-C6; y ácido tartárico, y mezclas de los mismos; iv) un derivado de fosfito; v) un polisacárido que comprende un grupo funcional sulfato, ácido sulfónico o ácido carboxílico; vi) un copolímero que comprende una primera unidad que contiene un grupo funcional seleccionado dé (i) - (iv) y una segunda unidad que tiene un grupo funcional de ácido sulfónico o ácido carboxílico; vii) un polímero o copolímero que tiene una transición de fase de temperatura de solución crítica baja (LCST) de 30°C hasta 100°C; y viii) un reactivo que comprende una mezcla de un ácido orgánico, una poliamina, y un ácido de azúcar. 2. Un método de acuerdo con la modalidad 1, en donde la especie de incrustaciones de ácido fosfórico es seleccionada de entre uno o más de: Si2F6; Na2SiF6; K2SiF6; CaSiF6/2H20; CaF2; MGF2 ; CaS04/2H20; MgSiF6/6H20; Mg0.8Ali.5F6/XH20 ; MgH2P607; CaS04, A1(P03)3; NaK2AlF6; Ca3 (AlF6) 2/4H20; MgNaAlF6/2H20 y Ca4S04AlSiFi3/lOH20, en donde X es un número entero que se encuentra en el intervalo desde 2 hasta 10. 3. Un método de acuerdo con la modalidad 1 o modalidad 2 , en donde el paso de adición se produce en una o más etapas del proceso de producción de ácido fosfórico de proceso húmedo seleccionado de: la etapa de molido, la etapa de digestión, la etapa de filtración, la etapa de condensación/evaporación; y la etapa de clarificación. 4. Un método de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores, en donde el paso de adición se produce en cualquiera de las tuberías intersticiales del proceso de producción de ácido fosfórico. 5. Un método de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores, en donde el paso de adición se lleva a cabo en una sola etapa, en múltiples etapas, de forma secuencial, en orden inverso, de forma simultánea, o en combinaciones de los mismos. 6. Un método de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores, en donde el reactivo de inhibición de incrustaciones se agrega como un componente único o en componentes individuales . 7. Un método de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores, en donde el reactivo se agrega directamente al proceso de producción de ácido fosfórico o mezclado previamente con un disolvente seleccionado de: agua, aceite, alcohol, y mezclas de los mismos. 8. Un método de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores, en donde el compuesto de acuerdo con la fórmula (1) es seleccionado de: ácido 3 , 4 -dihidroxifenil acético, ácido 3 , 4-dihidroxihidrocinámico; ácido 3,4-dihidroxibenzoico, ácido gálico, ácido cafeico. 9. Un método de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores, en donde el polisacárido es seleccionado de: carragenina, ácido algínico, y carboxi metil celulosa . 10. Un método de acuerdo con la modalidad 9, en donde la carboxi metil celulosa tiene un peso molecular de 2 kDa hasta 100 kDa. 11. Un método de acuerdo con la modalidad 10, en donde el peso molecular es desde 10 kDa hasta 75 kDa. 12. Un método de acuerdo con la modalidad 10 o la modalidad 11, en donde el peso molecular es desde 10 kDa hasta 30 kDa. 13. Un método de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores, en donde el reactivo es una formulación de copolímero y en donde la segunda unidad de repetición contiene un grupo funcional seleccionado de: polietilenimina-epoxi-hidroxisuccinato; copolímero de acrilamida/acrilato (Cyanamer P-70®) ; copolímero de ácido alil sulfónico/anhídrido maleico (Cyanamer P-80®) , cloruro de poli-dialil dimetil amonio (SUPERFLOC C587®) , poli-dimetilamina etilenodiamina (SUPERFLOC C573®) ; poli (ácido 4-estirenosulfónico) ; ácido fosfinopolicarboxílico, ácido acrílico/acrilato/sulfonato, ácido poliacrílico (PAA) , poliacrilato de sodio (PAAS) ; ácido metoxifenil maleámico (MPMA) , copolímero de ácido acrílico anhídrido maleico ( A-AA) ; polímero de sulfonato AA-MA-acrilamido-metil-propano (AMPS) cuadripolímero de ácido hipofosforoso ; multipolímero AA-AMPS ; copolímero de AA-acrilato T-225, y polímero acrílico de ácido acrílico y ácido-2-metil propanosulfónico, y mezclas de los mismos. 14. Un método de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores, en donde el polímero o copolímero que tiene una transición de fase de temperatura de solución' crítica baja es seleccionado de: copolímeros de polietilenglicol-polipropilenglicol-polietilenglicol (PEG-PPG-PEG) ; poli -N- isopropil poliacrilamida (NIPAM) , y copolímeros de ácido acrílico-poli-n-isopropil poliacrilamida (AA: NIPAM) . 15. Un método de acuerdo con la modalidad 14, en donde la proporción de monómero de ácido acrílico: monómero de poli -N- isopropil poliacrilamida es desde 20:80 hasta 80:20. 16. Un método de acuerdo con la modalidad 14 o la modalidad 15, en donde la proporción de monómero de ácido acrílico: monómero de poli-N-isopropil poliacrilamida es 50:50. 17. Un método de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores, en donde el ácido orgánico de la mezcla de reactivo es un derivado de ácido fosfónico seleccionado de: ácido fenilfosfónico; ácido fosfonoacético; hidroxietilamino-di (ácido metilen fosfónico) (HE PA) ; amino-tri (ácido metilen fosfónico) (ATMPA) ; ácido 1-hidroxietiliden- 1 , 1-difosfónico (HEDPA) ; dietilentriamina-penta (ácido metilenfosfónico) (DTPMP) ; ácido etilendiamina metileno fosfónico (EDTMP) ; ácido hidroxil etano fosfonotil acético (HPAA) ; y ácido fosfonobutano- 1 , 2 , 4 - tricarboxílico (PBTCA) . 18. Un método de acuerdo con la modalidad 17, en donde la poliamina es cloruro de poli-dialil-dimetil-amonio (SUPERFLOC C587®) o poli-dimetilamina epiclprhidrina etilendiamina (SUPERFLOC C573 ®) . 19. Un método de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores, en donde el ácido de azúcar es seleccionado de: ácido glicérico, ácido xilónico, ácido glucónico, ácido ascórbico, ácido neuramínico, ácido cetodeoxioctulosónico; ácido glucurónico; ácido galacturónico, ácido idurónico, ácido tartárico, ácido múcico, ácido sacárico, y mezclas de los mismos. 20. Un método de acuerdo con cualquiera \ de las modalidades anteriores, en donde la mezcla de reactivo comprende ácido 1-hidroxietiliden-l, 1-difosfónico (HEDPA) , cloruro de poli-dialilo dimetil amonio (SUPERFLOC C587®) , y ácido glucónico. 21. Un método de acuerdo con cualquiera ; de las modalidades 17-20; en donde la proporción de los componentes de la mezcla están presentes en 1:1:1. 22. Un método de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores, en donde la concentración del reactivo es desde 10 hasta 5000 g por tonelada de ácido ! i fosfórico . 23. Un método de acuerdo con la modalidad 22, en donde la concentración es desde 10 hasta 1000 g por tonelada de ácido fosfórico. 24. Un método de acuerdo con la modalidad 22 o la modalidad 23, en donde la concentración del reactivo es desde 100 g por tonelada de ácido fosfórico. 25. Un método de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores, en donde las incrustaciones se previnen o se reducen durante un período de tiempo de 5 a 180 días . 26. Un método de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores, que comprende además eliminar los iones metálicos que causan incrustaciones a partir del ácido fosfórico resultante. 27. Un método de acuerdo con la modalidad 26, en donde el paso de eliminación se lleva a cabo por floculación del ácido fosfórico con uno o más agentes de floculación. 28. Un método de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores, que comprende además tratar el ácido fosfórico con uno o más agentes de precipitación. 29. Un método de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores que comprende además filtrar el ácido fosfórico.

Ej emplos Los siguientes ejemplos se proporcionan para ayudar a una persona experimentada en la técnica a entender mejor las modalidades de la presente invención. Estos ejemplos se proporcionan con fines de ilustración y nb deben interpretarse como limitantes del alcance de las modalidades de la presente invención o las reivindicaciones anexas.

Soluciones de ácido fosfórico utilizadas para las pruebas de reactivo se obtienen de las plantas de ácido fosfórico tales como Agrium, Inc. Canadá (Planta A); Prayon, Inc., Georgia (Planta P) , y The Mosaic Company, Florida (Planta M) a 28%, 42%, 52% o 69% P205. Los análisis ICP y XRD que muestran los ácidos fosfóricos crudos son muy diferentes en sus componentes metálicos, y esto a veces lleva a la dificultad en la formación de incrustaciones dentro de un periodo razonable. Por lo tanto, la formación de incrustaciones a veces es inducida con sales. En algunos casos, 0.1% hasta 10% de sales de NaCl, KCl o MgCl2 se agregan para inducir la formación de incrustaciones particulares. Estas muestras crudas contienen 28% y 69% de P205 de la Planta A, 30% y 54% de P205 de la planta P y 30% de P205 de Planta M. Estas muestras se utilizan tal cual o diluidas para la correcta concentración mediante la adición de agua, o ajustadas a la solución más concentrada mediante la adición de 86% de ácido fosfórico de grado comercial. En algunos casos, 0.1% hasta 3% de NaCl, KCl o MgCl2 también se agregan sales para inducir la formación de incrustaciones particulares durante las pruebas.

Las incrustaciones se indujeron de la siguiente manera : Paso 1: Preparación de ácido - En este paso, se obtiene ácido fosfórico crudo de plantas de ácido fosfórico y se trata correctamente (esto es, diluir, concentrar o agregar sal como iniciador de incrustaciones) colocándolo antes en vasos de precipitados con camisa (60°C hasta 80°C) durante 0.5 a 2 horas.

Paso 2 : Instalar equipos de prueba y adición química - Después del tratamiento, se agregan dosis apropiadas de reactivos orgánicos funcionales al ácido fosfórico y se agitan con una barra de agitación mientras se calientan por circulación de agua a 60°C a 90°C. Mientras tanto, un tubo de acero inoxidable de 316 1 se coloca en cada vaso de precipitados junto con la cubierta y tubos de plástico para la entrada y salida de agua. Alternativamente, se pueden utilizar un tubo de grafito o un tubo de acero inoxidable 904 1 y la temperatura para el tubo puede ser 110°C hasta 130°C.

Paso 3 : Formación de incrustaciones - Si se utiliza un reactivo de inhibición de incrustaciones, se puede agregar justo antes del acondicionado (generalmente el aditivo se usa como una solución que contiene 1-10% de reactivo activo) . Esta solución se pone en el ácido fosfórico tratado en el vaso de precipitados revestido y se calienta con agitación a 60°C hasta 80°C durante 30 minutos antes de que los residuos del tubo de tubo se calienten y se mantiene a esa temperatura durante 2-12 horas. Dos a nueve tales pruebas (vasos de precipitados) se 1 realizan al mismo tiempo. Al final de la prueba, el tubo se enjuaga vigorosamente y se seca en un horno (80°C) durante 1-2 horas .

Paso 4: Peso y análisis de las incrustaciones - se observan considerables incrustaciones para formar en el tubo de acero. El aumento de peso del tubo de acero es una medida de la cantidad de incrustaciones. El peso de la incrustaciones formadas se expresa como un porcentaje del peso promedio que se formó en los blancos (en este caso, no se utiliza ningún reactivo) que eran parte del mismo conjunto de pruebas. Del mismo modo, la cantidad total de las incrustaciones es también una medida de la actividad ant i - incrustante y esto puede ser expresado como un porcentaje del peso total que se formó en los experimentos en blanco que eran parte del mismo conjunto de pruebas. Las incrustaciones también son analizadas por ICP y XRD para el ion metálico y la información de los componentes .

Se prefiere este método de prueba debido a que otros métodos de prueba recogen tanto las incrustaciones y los insolubles, aunque el insoluble puede ser de flujo libre en la corriente de ácido en la planta real y por lo tanto no contribuyen de manera significativa al crecimiento de incrustaciones. En esta prueba, las incrustaciones se recogen en la superficie exterior de los tubos de acero inoxidable. Los tubos se pesan y se comparan con los tubos sin tratamiento reactivo para calcular los cambios de incrustaciones. Los reactivos se preparan, normalmente, en agua desionizada ("DI") para la concentración final del 3% para la prueba. A menos que se indique lo contrario, la concentración máxima de reactivo utilizado en la solución de prueba es 2000 mg/kg.

Se debe tener cuidado para asegurar que todos los parámetros, tales como, pero no limitados a, velocidad de mezcla, temperatura del tubo, temperatura de revestimiento, calidad de la superficie del tubo, el volumen del tubo sumergido, tamaño de la barra de agitación y calidad del ácido, están cerca uno de otro, de modo que el resultado de la comparación de inhibición de incrustaciones con la muestra de control será significativa.

Ejemplo 1 Cuatro vasos de precipitados revestidos se colocan y se sujetan en la parte superior de una bandeja de aluminio llena de agua DI sobre las cuatro esquinas de las placas calientes. Los vasos de precipitados se conectan en paralelo con respecto al flujo de agua de la circulación de calentamiento.

El ácido fosfórico (muestra de ácido de planta crudo o sintético en un 28%) se mezcla bien antes de dividir equitativamente en 4 vasos de precipitados (450-700 g) . Los vasos de precipitados se mezclan simultáneamente por barras de agitación a la misma velocidad. La placa caliente se enciende para calentar el baño de agua a una temperatura de aproximadamente 90 °C. Después del mezclado en cada vaso de precipitados se estabiliza, se inicia la alimentación de la circulación de calentamiento. Una vez que la temperatura de la circulación lee aproximadamente 50-60°C, a continuación se agregan los reactivos al vaso de precipitados individuales (usualmente a tres de ellos con - uno que permanece cómo control) .

Los cuatro tubos en forma de U pesados previamente con conexión en serie al agua potable se sumergieron después en el vaso de precipitados correspondiente. Una vez que el circulador lee aproximadamente 75 °C, el agua potable se enciende para enfriar los tubos en forma de U. El fin de la temperatura del agua potable que sale del último tubo en forma de U es de aproximadamente 25°C. La mezcla en cada vaso de precipitados se continúa y cuidadosamente es supervisada para paradas ocasionales. Toda el agua potable y las conexiones de agua caliente se supervisan con frecuencia para una posible fuga y desconexión .

Después de un tratamiento de dos horas (o hasta que haya incrustaciones visibles formadas en los tubos) , el calentamiento de la camisa y agua de' refrigeración para los tubos se apaga junto con agitación y calentamiento de' la placa caliente. Los tubos se desconectan y se enjuagan en un vaso de precipitados con 500 mi de agua DI para eliminar el ácido fosfórico residual en los tubos. Después los tubos se secaron en un horno durante 1 hora a 80°C y se enfriaron a temperatura ambiente antes de que se pesen para encontrar el peso de las incrustaciones en los tubos mediante la siguiente ecuación: Porcentaje de reducción de incrustaciones (incremento) = 100 X (Peso de las incrustaciones con/reactivo-Peso de las incrustaciones sin reactivo) / (peso de las incrustaciones sin reactivo) . Análisis de ICP y análisis de XRD se presenta cuando es necesario.

Después de que el estudio de incrustaciones se ha completado, los vasos de precipitados se mueven con pinzas anexadas y soluciones de ácido utilizadas se vierten en un recipiente para residuos. Los vasos de precipitados se limpian y vuelven a sus posiciones originales para la próxima corrida. Los tubos de acero inoxidable se limpian, se secan en horno, y se pesan antes de ser reutilizados para, la próxima corrida.

Los resultados para varios reactivos orgánicos funcionales para prevenir o reducir las incrustaciones se muestran en las Tablas A-D a continuación: Tabla A. Resultados de las pruebas utilizando reactivos derivados de ácido fosfónico de un solo compuesto Tabla B. Resultados de la prueba utilizando reactivos derivados de ácido sulfónico de un solo compuesto Tabla C. Resultados de prueba utilizando reactivos derivados de ácido carboxílico de un solo compuesto Tabla D. Resultados de prueba utilizando mezcla o copolímeros como reactivos Ejemplo 2 La condición de prueba es similar a la del Ejemplo 1, pero la concentración de ácido fosfórico se incrementó a 52%. El ensayo se realiza con temperatura del tubo de 55°C y temperatura de ácido de 80°C o con temperatura de tubo a 35°C y temperatura de ácido de 70°C con el fin de aumentar la diferencia de temperatura para mejorar la formación de incrustaciones. En todas las pruebas, 240 rpm a 300 rpm de agitación, 1 kg de reactivos de ácido y 100 ppm (3 g de solución al 3%) es utilizado. La duración de las pruebas es entre 2 a 6 horas.

Los resultados se presentan en la Tabla E a continuación : Tabla E. Resultados de prueba de varios reactivos en P205 al 52% Un proceso experimental típico para succinato de hidroxipolietilenimino es el siguiente: 2 g de cis-epoxisuccinato de disodio se sintetizaron a partir del procedimiento conocido y se mezclan con 8.3 g de polietilenimina (PEI) al 50% y se calientan (ya sea puro o en CH3CN) y se agitaron durante 4 hr. a 80°C. Después de enfriar, el líquido viscoso se trata con hexanos después de lo cual se solidificó. Se filtra y se seca y se pesa. El sólido se disuelve en agua para ajuste de concentración. Los resultados de las pruebas de reactivos se resumen en la Tabla F y se registraron como porcentaje de incrustaciones formadas contra el blanco, en donde no se usa ningún reactivo.

Tabla F. Resultados de prueba utilizando succinato de hidroxipolietilenimino Ejemplo 3 La condición de prueba es similar a la del Ejemplo 1, excepto que la concentración de ácido es 28% o 42%, o una solución de ácido fosfórico elaborada sintéticamente para igualar la concentración de especies de incrustaciones en el ácido. La prueba se lleva a cabo con temperatura de tubo de 130°C usando un calentador de recirculación con aceite' de silicona. La temperatura del ácido comienza a temperatura ambiente, eventualmente llegó a alcanzar entre 90-95°C. En todas las pruebas, se utilizaron 240 a 300 rpm de agitación, 1 kg de ácido, y 100 ppm de reactivo. La duración de las pruebas es de 2 a 6 horas. Los resultados se proporcionan a continuación .

Tabla G. Resultados de las pruebas para varios reactivos en P205 al 28% o 42% Varias referencias de literatura de patente y/o científica se han referenciado en esta solicitud. Las descripciones de estas publicaciones en su totalidad se incorporan por referencia como si estuviera escritas en este documento en la medida en que tales descripciones no son incompatibles con la invención y para todas las jurisdicciones en que se permita tal incorporación por referencia. En vista de la descripción y los ejemplos anteriores, una persona experimentada en la técnica será capaz de practicar la descripción como se reivindica sin experimentación indebida.

Aunque la descripción anterior ha mostrado, descrito y señalado las características novedosas fundamentales de las presentes enseñanzas, se entenderá que diversas omisiones, sustituciones y cambios en la forma de los procesos como es ilustrado, se puede hacer por las personas experimentadas en la técnica, sin apartarse del alcance de las presentes enseñanzas. Por lo tanto, el alcance de las presentes enseñanzas no debe limitarse a la discusión anterior, sino que debe ser definido por las reivindicaciones anexas.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (29)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones: : ¡

1. Un método para reducir o prevenir las incrustaciones en un proceso de producción de ácido fosfórico de proceso húmedo, caracterizado porque comprende: agregar en uno o más pasos del proceso de producción de ácido fosfórico una cantidad eficaz de un reactivo de inhibición de incrustaciones seleccionado de uno o más de: i) un derivado de ácido fosfónico seleccionado de: ácido fenilfosfónico; ácido fosfonoacético; hidroxietilamino-di (ácido metilen fosfónico) (HEMPA) , y mezclas de los mismos; ii) ácido sulfónico o un derivado correspondiente seleccionado de: ácido sulfosuccínico ; ácido 5-sulfosalicílico hidratado, ácido 4 -sulfoftálico, ácido N-( 1 , 1 -dimetil-2 -hidroxietil ) -3 -amino-2 -hidroxipropanosulfónico (AMPSO) , ácido 3-amino-4-hidroxibencenosulfónico ; sal de ácido 1-dodecanesulfonico de sodio, sal de 3 - sulfopropil acrilato de potasio; solución de ácido 4 -hidroxibencenosulfónico ; sal de ácido , 5-dihidroxi-naftaleno-2 , 7-disulfónico de disodio, sal de ácido hidroquinonasulfonico de potasio, y mezclas de los mismos; : iii) un derivado de ácido carboxílico seleccionado de: un compuesto de acuerdo con la Fórmula en donde R1 es seleccionado de H u OH, y R2 es seleccionado de: -CO0H; un grupo carboxialquilo Ci-C6 o carboxialquenilo C2-C6; y ácido tartárico, y mezclas de los mismos; iv) un derivado de fosfito; v) un polisacárido que comprende un grupo funcional sulfato, ácido sulfónico o ácido carboxílico; vi) un copolímero que comprende una primera unidad que contiene un grupo funcional seleccionado de (i) - (iv) y una segunda unidad que tiene un grupo funcional de ácido sulfónico o ácido carboxílico; vii) un polímero o copolímero que tiene una transición de fase de temperatura de solución crítica baja (LCST) de 30°C hasta 100°C; y viii) un reactivo que comprende una mezcla de un ácido orgánico, una poliamina, y un ácido de azúcar.

2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la especie de incrustaciones de ácido fosfórico es seleccionada de uno o más de: Si2F6; Na2SiF6; K2SiF6; CaSiF6/2 H20; CaF2 ; MgF2 ; CaS04/2 H20; MgSÍF6/6 H20 ; Mg0.eAli.5F6/X H20, Mg H2P607; CaS04, Al(P03)3; NaK2AlF6; Ca3(AlF6)2/4 H20; MgNaAlF6/2 H20 y Ca4SO4AlSiF13/l0 H20, en donde X es un número entero que se encuentra en el intervalo desde 2 hasta 10.

3. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el paso de adición ocurre en una o más etapas del proceso de producción de ácido fosfórico de proceso húmedo seleccionado de: la etapa de molido, la etapa de digestión, la etapa de filtración, la etapa de condensación/evaporación; y la etapa de clarificación.

4. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el paso de adición se produce en cualquiera de las tuberías intersticiales del proceso de producción de ácido fosfórico.

5. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el paso de adición se lleva a cabo en una sola etapa, en múltiples etapas, de forma secuencial, en orden inverso, de forma simultánea, o en combinaciones de los mismos.

6. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reactivo de inhibición de incrustaciones se agrega como un solo componente o en componentes individuales.

7. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reactivo se agrega directamente al proceso de producción de ácido fosfórico o mezclado previamente con un solvente seleccionado de: agua, aceite, alcohol, y mezclas de los mismos.

8. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el compuesto de conformidad con la fórmula (1) es seleccionado de: ácido 3 , 4-dihidroxifenilacético, ácido 3,4-dihidroxihidrocinámico; ácido 3 , -dihidroxibenzoicp, ácido gálico, ácido cafeico.

9. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque ! el polisacárido es seleccionado de: carragenina, ácido algínico, y carboxi metil celulosa.

10. Un método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la carboxi metil celulosa tiene un peso molecular de 2 kDa hasta 100 kDa .

11. Un método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el peso molecular es desde 10 kDa hasta 75 kDa.

12. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque el peso molecular es desde 10 kDa hasta 30 kDa.

13. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reactivo es una formulación de copolímero y en donde la segunda unidad de repetición contiene un grupo funcional seleccionado de: polietilenimina-epoxi-hidroxisuccinato; copolímero de acrilamida/acrilato (Cyanamer P-70®) ; copolímero de ácido alil sulfónico/anhídrido maleico (Cyanamer P-80®) , cloruro de poli-dialil dimetil amonio (SUPERFLOC C587®) , poli-dimetilamina epiclorohidrina etilenodiamina (SUPERFLOC C573®) ; poli (ácido 4-estirenosulfónico) ; ácido fosfinopolicarboxílico, copolímero de ácido acrílico/acrilato/sulfonato, ácido poliacrílico (PAA) , poliacrilato de sodio (PAAS) ; ácido metoxifenil maleámico (MPMA) , copolímero de ácido acrílico anhídrido maleico (MA-AA) ; polímero de AA-MA-acrilamido-metil-propano sulfonato (AMPS) cuadripolímero de ácido hipofosforoso; multipolímero AA-AMPS; copolímero de AA-acrilato T-225, y polímero acrílico de ácido acrílico y ácido-2 -metil propanosulfónico, y mezclas de los mismos.

14. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el polímero o copolímero que tiene una transición de fase de temperatura de solución crítica baja es seleccionado de: copolímeros de polietilenglicol -polipropilenglicol-polietilenglicol ( PEG- PPG-PEG) ; poli -n- isopropil poliacrilamida (NIPAM) , y copolímeros de ácido acrílico-poli-n-isopropil poliacrilamida (AA: NIPAM) .

15. Un método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la proporción de monómero de ácido acrílico: monómero de poli-N-isopropil poliacrilamida es desde 20:80 hasta 80:20.

16. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 ó 15, caracterizado porque la proporción de monómero de ácido acrílico: monómero de poli-N-isopropil poliacrilamida es 50:50.

17. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el ácido orgánico de la mezcla de reactivo es un derivado de ácido fosfónico seleccionado de: ácido fenilfosfónico; ácido fosfonoacético; hidroxietilamino-di (ácido metilen fosfónico) (HEMPA) ; amino-tri (ácido metilen fosfónico) (ATMPA) ; ácido 1-hidroxietiliden-1, 1-difosfónico (HEDPA) ; dietilentriamina-penta (ácido metilenfosfónico) (DTPMP) ; ácido etilendiamina metileno fosfónico (EDTMP) ; ácido hidroxil etano fosfonotil acético (HPAA) ; y ácido fosfonobutano- 1 , 2 , 4 -tricarboxílico (PBTCA) .

18. Un método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la poliamina es cloruro de poli-dialil-dimetil-amonio (SUPERFLOC C587®) o poli-dimetilamina epiclorhidrina etilendiamina (SUPERFLOC C573 ®) .

19. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el ácido de azúcar es seleccionado de: ácido glicérico, ácido xilónico, ácido glucónico, ácido ascórbico, ácido neuramínico, ácido cetodeoxioctulosónico; ácido glucurónicb; ácido galacturónico, ácido idurónico, ácido tartárico, ácido múcico, ácido sacárico, y mezclas de los mismos.

20. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la mezcla de reactivo comprende ácido 1-hidroxietiliden-l, 1-difosfónico (HEDPA) , cloruro de poli-dialil dimetil amonio (SUPERFLOC C587®) , y ácido glucónico.

21. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17-20, caracterizado porque la proporción de los componentes de la mezcla está presente en 1:1:1.

22. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la concentración del reactivo es desde 10 hasta 5000 g por tonelada de ácido fosfórico.

23. Un método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la concentración es desde 10 hasta 1000 g por tonelada de ácido fosfórico.

24. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 22 ó 23, caracterizado porque la concentración del reactivo es desde 100 g por tonelada de ácido fosfórico.

25. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las incrustaciones se previenen o se reducen durante un período de tiempo de 5 a 180 días.

26. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además eliminar los iones de metal que causan incrustaciones del ácido fosfórico resultante.

27. Un método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el paso de eliminación se lleya a cabo por floculación del ácido fosfórico con uno o más agentes de floculación.

28. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además tratar el ácido fosfórico con uno o más agente de precipitación .

29. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además filtrar el ácido fosfórico.