MXPA99004546A - Composicion quimica organica para el tratamiento de aguas con alto contenido de silice y calcio en sistemas de enfriamiento - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a:Una composición química orgánica multifunción al para el tratamiento de agua con alto contenido de silice y calcio en sistemas de enfriamiento que comprende de un 25 a 45%en peso de un compuesto difosfónico;de 10 a 50%en peso de un fosfonato tricarboxílico, de 10 a 40%en peso de un fosfonato orgánico de estructura quiral, de 3 a 15%en peso de terpolímeros base carboxilico sulfonado y de un 5 a 15%en peso de una amina.

Description

COMPOSICIÓN ORGÁNICA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUA CON ALTO CONTENIDO DE SÍLICE Y CALCIO EN SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO.

DESCRIPCIÓN CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN Se proporciona una composición orgánica para el tratamiento de agua con alto contenido de sílice y calcio en sistemas de enfriamiento, que constituye un paquete integral todo orgánico IMP-TET-505 conformado por un inhibidor de corrosión, un antiincrustante, un dispersante y un biocida, necesarios para acondicionar el agua de repuesto con alto contenido de sílice y calcio a los sistemas de enfriamiento de la Refinería de Tula, Hgo.

La presente composición, está constituida por una mezcla de compuestos químicos, tales como: inhibidor de corrosión e incrustación, un dispersante y un biocida. La formulación motivo de la invención es totalmente soluble en agua y presenta alta protección contra la corrosión en acero al carbón y admiralty, y de inhibición a la incrustación de áreas de mayor transferencia de calor mejorando la eficiencia de los intercambiadores, manteniendo además los sólidos dispersos. La inclusión del biocida, reduce problemas por corrosión microbiológica y no contribuyen al deterioro ambiental ya que son productos totalmente biodegradables.

La presente invención es específica para inhibir la precipitación y corrosión provocada por las altas concentraciones en el agua de sílice, calcio, y crecimientos bacterianos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El agua de alimentación a los sistemas de enfriamiento contiene sales solubles e insolubles, gases disueltos y bacterias que modifican la química del agua, esto influye notablemente en el control de la corrosión y del ensuciamiento de dichos sistemas, por lo que se han venido desarrollando tratamientos químicos cada vez más eficientes para acondicionar el agua e incrementar la eficiencia de los mismos.

CONTROL QUÍMICO La precipitación e incrustación de las sales depende de los siguientes factores: concentración de iones, temperatura y pH, cuando se presentan las condiciones apropiadas, se precipitan estas sales provocando su depositación en las áreas de mayor calor y menor velocidad de flujo, provocando una reducción en la transferencia de calor. Esta problemática se ha venido reduciendo, con la aplicación de inhibidores de incrustación que evitan la depositación de las sales, permitiendo elevar los ciclos de concentración del sistema.

El agua por su carácter corrosivo en presencia de oxígeno, así como, las bacterias corrosivas presentes, atacan el metal causando su deterioro, por lo tanto se han utilizado inhibidores de corrosión basados en productos inorgánicos como son los cromatos, molibdatos, polifosfatos y el zinc, de los cuales algunos se han eliminado de las formulaciones actuales por su impacto ambiental.

CONTROL DEL ENSUCIAMIENTO Los productos de corrosión y los compuestos en suspensión provocan ensuciamiento, por lo que se han venido utilizando dispersantes cada vez más efectivos para eliminar dichos productos mediante la purga.

CONTROL MICROBIANO Los microorganismos forman la biomasa la cual provoca problemas de ensuciamiento y corrosión bajo depósito, al estar presentes bacterias sulfatoreductoras, para eliminarlas se emplean biocidas oxidantes y no oxidantes acompañados de un biodispersante indispensables en la mayoría de los programas de tratamiento de aguas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un paquete de aditivos que al ser evaluados con aguas para sistemas de enfriamiento que tienen un alto contenido de sílice y calcio exhibieron altas eficiencias a la inhibición de carbonato de calcio y sílice, manteniendo en dispersión los sólidos de forma adecuada y evitando su incrustación, además de presentar ventajas ambientales.

El objeto de la presente invención es obtener un paquete de aditivos multifuncional integrado por compuestos activos totalmente biodegradables de manera que no afectan el medio ambiente, y que sea compatible con las aguas de las torres de enfriamiento con alto contenido de sílice y calcio, impartiendo protección contra la corrosión, incrustación y ensuciamiento biológico, para obtener un sistema con alta eficiencia de operación y un bajo costo por actividades de limpieza y reposición de elementos metálicos del mismo.

El producto IMP-TET-505 objeto de la invención está constituido de la siguiente manera: 1.- Un inhibidor para acero al carbón base fosfonato orgánico de estructura quiral totalmente soluble en agua. Son compuestos específicos para controlar la corrosión de metales ferrosos en sistemas de enfriamiento y su funcionalidad no varía en presencia de baja o alta concentración de dureza. En presencia de calcio, el inhibidor forma un complejo el cual se deposita sobre la superficie metálica formando una película fílmica catiónica in situ, la cual impide que el oxígeno entre en contacto con la superficie metálica.

La fórmula estructural del componente activo es: Donde: R=OH/NH3 2.- Inhibidores a la incrustación base fosfonatos carboxílicos que modifican la estructura cristalina de las sales insolubles presentes en el agua, evitando el crecimiento de los cristales y consecuentemente su depositación mediante el "efecto Threshold" (umbral) en el que se produce una adsorción del inhibidor en los puntos de crecimiento de los núcleos cristalinos. Es estable en soluciones acuosas, aún a elevadas temperaturas y amplias variaciones de pH.

Es una mezcla de compuestos fosfono-carboxílicos con las fórmulas siguientes: O II CH2 O CH2 - -C - OH II OH 3.- Terpolímero dispersante base carboxilato sulfonado el cual es un excelente agente antiincrustante. El terpolímero mantiene los compuestos silícicos dispersos y además previene la precipitación del fosfonato de calcio con lo cual se evita destruir la película protectora de la superficie metálica formada por el complejo obtenido con los productos fosfonato carboxílicos y por lo tanto se mantienen las velocidades de corrosión bajas. El grupo sulfonado ataca débilmente la superficie de las partículas y estas retienen algunas cargas negativas provocando repulsión entre ellas y evitando así la segregación en partículas grandes las cuales se depositan en la superficie de los tubos y en las áreas de bajos flujos. La dispersión obtenida con este producto es aún mayor debido a una repulsión estérica entre las partículas, proporcionada por un grupo no iónico presente.

Concretamente, la composición de la presente invención, está constituida como sigue: Fosfonato orgánico (estructura quiral) 10-40; Amina estabilizadora 5-15; Fosfonato tricarboxílico 10-50; Difosfonato 25-45 y Terpolímero acrilato sulfonado (PM=2000-5000) 3-15.

EJEMPLOS El producto IMP-TET-505 objeto de la invención está constituido por la mezcla indicada en el ejemplo 1 y se prepara como se describe en los ejemplos 2 y 3: Ejemplo 1 Componente % Fosfonato orgánico (estructura quiral) 10-40 Amina estabilizadora 5-15 Fosfonato tricarboxílico 10-50 Difosfonato 25-45 Terpolímero acrilato sulfonado (PM=2000-5000) 3-15 Ejemplo 2 En un reactor provisto con un sistema de enfriamiento, agitación mecánica, registrador de temperatura y pH, se colocan 325 g del difosfonato y 75 g del fosfonato tricarboxílico una vez homogenizados, se agregan 50 g del fosfonato quiral , la reacción es exotérmica, y finalmente, se adicionan 100 g del terpolímero.

Ejemplo 3 En un reactor provisto con un sistema de enfriamiento, agitación mecánica, registrador de temperatura y pH , se colocan 250 g del difosfonato y 80 g del fosfonato tricarboxílico una vez homogenizados, se agregan 40 g del fosfonato quiral , la reacción es exotérmica, y finalmente, se adicionan 85 g del terpolímero.

Ejemplo 4 Las formulaciones preparadas, presentan las siguientes características fisicoquímicas: DETERMINACIÓN RESULTADO Ejemplo 1 Ejemplo 2 Apariencia líquido amarillo claro líquido ámbar Viscosidad Brookfield, 36.2 37.5 cPs a 20°C Peso específico, a 20/4°C 1.4201 1.5310 Color APHA 28 29 Ejemplo 5 Los resultados obtenidos en las pruebas de evaluación a nivel laboratorio de la formulación obtenidas en los ejemplos 2 y 3 a las que se le denominó IMP-TET — 505 A y B, a una dosificación de 60 ppm respectivamente son los siguientes: INHIBICIÓN A LA INCRUSTACIÓN PROCEDIMIENTO En un recipiente de vidrio de colocan 2 litros de agua de repuesto a los sistemas de enfriamiento con alto contenido de calcio (200-300 ppm ) y sílice (40-90 ppm) y se, dosifican 20 ppm del producto, se calienta hasta alcanzar una temperatura de 50-80°C, y se deja evaporar hasta alcanzar 2.5-3.2 ciclos de concentración.

RESULTADOS CORROSIÓN Método NACE-TM-01-72 A- no hay corrosión B++ - 90% de inhibición a la corrosión B+ - 85 % de inhibición a la corrosión Ejemplo 6 De acuerdo a los resultados obtenidos en las pruebas a nivel laboratorio, se seleccionó el producto del ejemplo 1 para ser evaluados a nivel planta piloto en un medio acuoso con alto contenido de calcio y sílice, conjuntamente con un biocida no oxidante, y un biodispersante.

Dicho medio acuoso tiene la siguiente composición: Se diseñó específicamente una torre de enfriamiento piloto para la evaluación de este tipo de productos. Las condiciones de operación son: Periodo de evaluación 30 días Temperatura de fondo 30°C Temperatura de retorno 40°C PH 7.4-7.6 El producto IMP-TET-505 exhibió el siguiente comportamiento en lo que respecta a la corrosión y a la inhibición a la incrustación de carbonato de calcio y sílice.

VELOCIDAD DE CORROSIÓN, mpa ESPECIFICACIÓN Acero al carbón 1.2 5 máx. Admiralty 0.23 1 máx INHIBICIÓN A LA INCRUSTACIÓN. % Inhibición al CaC03 - - 92 90% mín.

Dispersión de SiO2 90 85% mín.

BACTERIOLÓGICOS, bact./ml Cuenta total bacteriana <100,000 <100,000 Bact. Sulf. Reductoras <8 <8 Análisis del agua de recirculación: Parámetro Resultados pH 7.5-7.8 Dureza total, ppm CaCO3 1200-1500 Dureza calcio, ppm CaCO3 750-900 Alcalinidad "M", ppm 120-180 Sílice, ppm SiO2 190-230 Cobre, ppm 0.01-0.05 Fierro, ppm 0.0-0.4 Turbidez, FTU 12-18 Ciclos de concentración 2.8-3.0 Sólidos totales disueltos, ppm 580-650 Cuenta total bacteriana, bact/ml <100,000 Bact. Sulf. Reductoras, bact/ml <8 Los resultados obtenidos a nivel planta piloto certifican la funcionalidad del producto IMP-TET-505 obteniéndose así un aditivo específico para aguas de repuesto a sistemas de enfriamiento con alto contenido de calcio y sílice, manteniendo dichas sales dispersas y así evitar la incrustación y corrosión del sistema.

El biocida reforzado no oxidante utilizado, permite evitar el crecimiento microbiológico, manteniendo la biomasa en valores que no permitan el aumento de la corrosión.

Claims (6)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención, se considera como una novedad y por lo tanto, reclama como propiedad, lo contenido en las siguientes cláusulas:

1.- Una composición orgánica para el tratamiento de agua con alto contenido de siüce y calcio en sistemas de enfriamiento que comprende de un 10-60% de un compuesto difosfónico; 10 a 45% de un fosfonato tricarboxílico, de 10-20% de un compuesto quiral de tecnología de punta y de un 10-30% de terpolímeros base carboxilato sulfonado y de un 2-5% de una amina.

2.- Una composición conforme a la cláusula 1, caracterizada porque es totalmente soluble en agua y con alta compatibilidad con el agua de enfriamiento con alto contenido de calcio y sílice.

3.- Una composición conforme a las cláusulas 1 y 2, caracterizada porque no contiene metales pesados, lo cual no contribuye a la contaminación de los efluentes de deshecho.

4.- Una composición conforme a las cláusulas 1 a 3, caracterizada porque presenta alta eficiencia a la inhibición a la incrustación de sales base calcio y sílice.

5.- Una composición conforme a las cláusulas 1 a 4, caracterizada porque reduce la velocidad de corrosión en componentes construidos de acero al carbón y en admiralty, a valores dentro de la especificación de refinería.

6.- Una composición conforme a las cláusulas 1 a 5, caracterizada porque se aplica conjuntamente con un biocida no oxidante y un biodispersante que permite controlar el crecimiento bacteriológico y mantener la biomasa en valores bajos para así reducir el ensuciamiento y la corrosión que se presenta bajo los depósitos de la materia orgánica en los intercambiadores de calor principalmente.