TWI657055B - 於拜耳法中減少積垢之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明闡述於拜耳法(Bayer process)中減少含鋁矽酸鹽積垢之方法，其涉及在暴露於拜耳法流之前使用具有高離子強度之積垢抑制組合物處理拜耳法設備表面。

Description

於拜耳法中減少積垢之方法
本發明係關於防止或減少氧化鋁回收製程流中之含鋁矽酸鹽積垢之方法。
存在兩種自原始鋁土礦(bauxite ore或bauxite)回收氧化鋁之製程；亦即拜耳法及燒結製程。此包含該兩種製程之組合以及每一製程之修改形式。
拜耳法係用於自原始鋁土礦製造氧化鋁之工業製程。鋁土礦主要由氧化鋁(Al2O3)(通常稱為礬土)以及氧化鐵及其他雜質(通常稱為「紅泥」，其係源於由氧化鐵引起之紅色)構成。以少量存在於原始鋁土礦中之該等其他雜質包含二氧化矽、鋁矽酸鹽礦物質及有機材料。
在拜耳法中，首先使用高度苛性鹼溶液(稱為消解液)加熱或消解經研磨原始鋁土礦。消解液通常包含氫氧化鈉(NaOH)以及自氧化鋁沈澱製程再循環之廢液之苛性鹼溶液。在高溫下實施此溶解製程以完全溶解所有含鋁礦物質、尤其三水合氧化鋁(三水鋁石)及單水合氧化鋁(軟水鋁石及/或硬水鋁石)，從而得到鋁酸鈉(Al(OH)4 -+Na+)過飽和溶液或「母液」。紅泥氧化鐵保持未溶於此消解液中且必須在分離純化氧化鋁之前去除。
如上所述，拜耳法中所使用之鋁土礦亦含有雜質礦物質，端視 鋁土礦之來源其包括各種形式及量之二氧化矽。用於溶解鋁礦物質之苛性鹼溶液亦溶解鋁土礦之一部分或所有二氧化矽內容物、尤其以鋁矽酸鹽黏土形式存在之二氧化矽。消解液中溶解鹽之所得濃度極高，其中氫氧化鈉濃度通常為150克/公升(「g/l」)或更大，且溶解氧化鋁通常為120g/l或更大。一些矽酸鹽礦物質在消解步驟中快速溶解以形成與二氧化矽過飽和之溶液。至少一部分此溶解二氧化矽然後與存在於溶液中之鋁酸鈉(Al(OH)4 -)進行反應以形成不溶性複雜水合矽酸鈉鋁(通常稱為去矽產物或「DSP」)。
必須將消解製程中所形成之此複雜不溶性水合矽酸鈉鋁或DSP與紅泥固體一起在沈澱及煅燒步驟中分離純化氧化鋁產物之前自消解液去除。通常藉由一或多個涉及沉降及/或過濾之固-液分離步驟或其他固/液分離技術、最通常藉助絮凝劑自消解或母液去除紅泥。通常，自消解液去除實質上所有固體；然而，在一些情形下，少量固體可能並未自液體分離。一些保持溶於母液中之二氧化矽可在製程中去除固體之後之稍後時點與鋁酸鹽離子組合以形成不溶性複雜鋁矽酸鹽礦物質(例如方鈉石或方鈉石)，其然後往往沈澱於拜耳法設備表面上作為礦物質積垢。
在分離或過濾之後，然後冷卻經淨化母液且使用三水合氧化鋁加晶種以使一部分溶解氧化鋁以三水合氧化鋁(Al(OH)3)形式進行沈澱，然後藉由沉降及/或過濾分離，隨後進行煅燒。在氧化鋁沈澱步驟之後，再加熱剩餘低固體溶液(亦稱為「廢液」)且再循環至消解步驟。在添加至消解步驟中之鋁土礦中之前加熱低固體廢液之此製程在工業中稱為「雙流製程」。因廢液仍含有溶解鋁酸鹽及矽酸鹽陰離子，故此液體之進一步處理、尤其加熱通常導致鋁矽酸鹽積垢沈積於拜耳法設備(例如熱交換器)之表面上。此結垢製程在工業中引起嚴重問題，其中其可堵塞設備且影響製程效率。
在操作「單流製程」之工廠中，將新鮮鋁土礦與廢液混合，然後通過通向消解之熱交換器。因此，在單流製程中，暴露於熱交換器表面之液體亦含有源自新裝填鋁土礦之紅泥固體。因此，在單流製程中，易於結垢之拜耳法流現經大量未溶解紅泥固體污染(亦即顯著較高固體含量)，此明顯減小先前技術積垢抑制製程(例如上述雙流製程)之效能。在單流工廠中存在於熱交換器液體中之未溶解紅泥固體之量可高達30-150g/l或更高，與之相比在低固體雙流製程中為10mg/l或更低。因此，亦需要在單流工廠中於拜耳法設備表面上抑制積垢形成之改良方法。
在用於再加熱廢液之熱交換器中，高溫增加了鋁矽酸鹽沈澱速率。因此，鋁矽酸鹽作為積垢形成於熱交換器及其他有關製程設備之內側壁上。積垢通常呈方鈉石或方鈉石之形式，但可形成其他鋁矽酸鹽積垢。此積垢與鋼壁相比具有低導熱性，從而使得熱轉移隨著積垢積累而嚴重減小。藉由鋁矽酸鹽結垢引起之熱轉移減小可較為嚴重，從而熱交換單元必須停止服務且經常清洗(通常每一週至兩週)。除自熱交換器清洗積垢所需之明顯維護及勞動成本外，積垢對設備之影響亦可體現為增加能量消耗、減小液體流動、減小通量、減小蒸發及甚至減小產量。
如上所述，在雙流製程中，在熱交換器中再加熱廢液，然後使其與新鮮鋁土礦接觸。因此，雙流工廠中之廢液通常不含大量(例如>10mg/l)可不利地影響積垢抑制劑之性能之不溶性固體(例如紅泥固體)。然而，在單流工廠(以及一些雙流工廠中，尤其彼等採用砂過濾器者)中，紅泥固體可足夠多(例如多達50-150mg/l)，從而不利地影響積垢抑制劑性能。因此，亦需要抑制在雙流工廠中於拜耳法設備表面上形成積垢之改良方法，其中廢液含有未溶解固體、尤其較高濃度之未溶解固體。
燒結製程係拜耳法之替代或輔助方式，且通常用於處理含有高二氧化矽之鋁土礦。在燒結製程中，將鋁土礦(或「紅泥」)與蘇打及/或石灰一起在1200℃下煅燒，然後使用NaOH溶液浸出，從而生成鋁酸鈉液體(通常亦稱為「過飽和綠液」)及不溶性「燒結泥」。
業內已知在拜耳法中施加含有-Si(OR)n(其中n=1、2或3)基團之積垢抑制劑之整體施用(原位)方法。該等原位方法包含在拜耳法中投用含有-Si(OR)n基團之「小分子」積垢抑制劑。
除投用含有-Si(OR)n基團之積垢抑制劑外，其他技術包含向拜耳液(Bayer liquor)中直接添加(整體投用)矽酸甲酯及矽酸乙酯以及各種其他化合物(例如銨、芳族胺、胺化合物、聚合四級銨化合物、多胺聚合物、丙烯酸及丙烯醯胺之共聚物及聚丙烯醯)。亦已知在拜耳液中整體投用二氧化矽顆粒及投用水溶性聚合物與羧酸基團。
除整體投用外，減少拜耳法中之鋁矽酸鹽積垢之其他方法包含如下製程：使拜耳法設備中至少一個部件之至少一個表面之至少一部分與標的積垢抑制組合物在不存在任一液體下接觸，其中積垢抑制劑係含有-Si(OR)n基團之「小分子」積垢抑制劑。
另一製程教示使用熱固性環氧/胺基甲酸酯樹脂預處理拜耳法設備表面以抑制積垢形成。此塗覆製程涉及費力且費時之固化反應，且另外需要使用可危害熱轉移之厚層樹脂。
就單流製程而言，公開案Spitzer等人，MAX HT Sodalite scale inhibitor：Plant experience and impact on the process,LIGHT METALS(2008)，第57-62頁闡述單流工廠中積垢抑制之無效性問題。
該等先前技術製程皆未完全解決經濟地處理拜耳法流之問題。另外，文獻並不解決單流製程中之結垢問題。因此，需要減少或消除拜耳法中之積垢之改良方法。
本發明提供於拜耳法中減少含鋁矽酸鹽積垢之方法。此方法包含鑑別在拜耳法期間易受積垢形成之拜耳法設備表面。然後使此製程設備之表面與積垢抑制組合物接觸，積垢抑制組合物之量可有效形成在隨後與拜耳法流接觸時較其他方面相當之未處理表面對積垢形成抗性更強之經處理表面。然後使設備之經預處理表面與拜耳法流接觸。
與控制積垢之先前技術「原位」方法相比，現已發現，為控制製程設備表面之積垢形成，若在暴露於拜耳法流之前首先使用具有特定特性之液體中之含矽化合物之溶液預處理鋼設備表面，則無需向拜耳法流中添加具有一或多個-Si(OR)n基團之含矽化合物。令人吃驚地，液體組合物在控制積垢形成中發揮顯著作用。現亦發現，液體必須含有最小量溶解鹽以抑制積垢。
積垢抑制組合物包括含有一或多種水溶性鹽之含有至少約0.004%總溶解鹽(TDS)之水溶液之液體或pH為約11.0或更高之液體。液體另外包括具有一或多個-Si(OR)n基團之含矽化合物，其中n係1至3之整數。R可為H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基、視情況經取代之C2-C20烯基、I族金屬離子、II族金屬離子或NR1 4；其中每一R1獨立地選自H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基及視情況經取代之C2-C20烯基。
一或多種水溶性鹽之水溶液較佳地含有足夠總溶解固體(「TDS」)以增加積垢抑制組合物之離子強度。水溶液可含有約0.004重量%或更高、較佳地約0.1重量%或更高、更佳地至少約1.0重量%、甚至更佳地至少約2.0重量%、甚至更佳地至少約5.0重量%及最佳地至少約10.0重量%之總溶解鹽(「TDS」)。
本揭示內容之另一態樣係關於於拜耳法中減少含鋁矽酸鹽積垢 之方法，其包含鑑別在拜耳法期間易受積垢形成之拜耳法設備表面，其中使所鑑別拜耳法設備表面與如上文所闡述之積垢抑制組合物接觸，積垢抑制組合物之量應有效形成在隨後與拜耳法流接觸時較其他方面相當之未處理表面對積垢形成抗性更強之經處理表面，且然後使該表面與拜耳法流接觸，其中基於拜耳法流之總重量，拜耳法流中之懸浮固體可以約0.01重量%至約60重量%之量存在。
下文更詳細地闡述該等及其他實施例。
術語「拜耳法液體」及類似術語在本文中以與其如由彼等熟習拜耳法技術者所理解之常用含義一致之方式使用。因此，拜耳法液體係指存在於拜耳法中之各種含氧化鋁溶液。
術語「拜耳法流」及類似術語在本文中以與其如由彼等熟習拜耳法技術者所理解之常用含義一致之方式使用。因此，拜耳法流係指產生氧化鋁之製程流。
術語「拜耳法廢液」或「廢液」及類似術語在本文中以與其如由彼等熟習技術者所理解之常用含義一致之方式使用，且由此包含在可溶性氧化鋁已部分地或完全自液體沈澱為固體三水合氧化鋁之後剩餘之拜耳法液體流。在氧化鋁自鋁土礦溶解且自製程流去除不溶性廢物材料之後，可溶性氧化鋁沈澱為固體三水合氧化鋁，且然後通常使剩餘苛性鹼溶液或廢液再循環回製程中之較早期階段且用於處理新鮮鋁土礦。廢液通常具有液體中氧化鋁濃度對苛性鹼濃度之低比率。
術語「拜耳法母液」及類似術語在本文中以與其如由彼等熟習技術者所理解之常用含義一致之方式使用，且由此包含在消解之後且在沈澱之前之拜耳法液體。母液通常具有液體中氧化鋁濃度對苛性鹼 濃度之高比率。
術語「拜耳法蒸發液」及類似術語在本文中以與其如由彼等熟習技術者所理解之常用含義一致之方式使用，且由此包含蒸發至較高苛性鹼濃度之廢液。
術語「合成拜耳液」或SBL係指用於實驗室實驗具有代表拜耳法液體之關於氧化鋁、蘇打及苛性鹼之組成之液體。
如本文中所使用，術語「液體」係指一或多種含有至少0.004重量%總溶解鹽(TDS)之水溶性鹽之水溶液。水溶液可具有約11.0或更高之pH且存在或不存在任一含量之鹽。
如本文中所使用，「胺」係指含有一或多個氮原子且具有至少一個二級胺或一級胺基團之分子。胺包含下文所定義之單胺(例如甲胺、乙胺、辛胺、十二烷基胺)及多胺。
術語「多胺」及類似術語在本文中以與其如由彼等熟習技術者所理解之常用含義一致之方式使用且由此包含具有至少兩個胺單元之化合物。該術語包含簡單二胺、三胺、四胺、五胺及六胺以及具有較高分子量之分子(例如聚乙烯亞胺，其可具有數千或數萬或甚至更高之分子量)。舉例而言，多胺可包含式-(CH2)r-NRa)-之單元，其中r係在1至約20範圍內之整數且每一Ra獨立地係H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基或視情況經取代之C2-C20烯基。多胺可包括(NRb 2)-Ja-(NRb 2)部分，其中Ja係具有約2至約40個碳之視情況經取代之烴基片段；且每一Rb獨立地係H、視情況經取代之C1-8烷基或視情況經取代之C6-10芳基。在一實施例中，烴基片段Ja係視情況經取代之C2-C20烷基、視情況經取代之C2-C20烯基或視情況經取代之C6-C20芳基。在一實施例中，多胺係C6-C20脂肪族二胺。其他適宜多胺之實例包含聚乙烯亞胺、三伸乙基四胺、四伸乙基五胺、五伸乙基六胺、1,2-二胺基乙烷、1,3-二胺基 丙烷、二胺基丁烷(例如1,4-二胺基丁烷)、二胺基戊烷(例如1,5-二胺基戊烷)、二胺基己烷(例如1,5-二胺基己烷)、2-甲基-4,4-二甲基-1,6-己二胺、2,2,4-三甲基-1,6-己二胺、1,8-二胺基辛烷、二胺基異佛爾酮胺基苯胺及胺基甲基苄基胺及單胺(例如氨、甲胺或二甲胺)與表氯醇、雙環氧化物或二氯乙烷之反應產物。
術語「聚合物」及類似術語在本文中以與其如由彼等熟習技術者所理解之常用含義一致之方式使用，且由此包含藉由將稱為單體之小分子組合成共價鍵結鏈或網絡所形成之化學化合物。該等聚合物可含有各自含有兩個或更多原子之重複結構單元。許多聚合物具有約500或更大之高分子量，而一些聚合物可具有小於500之分子量。除非另外指明，否則分子量係重量平均分子量，如藉由高壓尺寸排除層析(亦稱為凝膠滲透層析)使用光散射檢測所測定。術語「聚合物」包含寡聚物、共聚物及均聚物。
術語「烴」及「烴基」係在本文中以其如由彼等熟習此項技術者理解之常用意義使用之廣義術語，且由此包含僅由元素碳及氫組成之有機化合物或基團。該等部分包含烷基、伸烷基、烯基、炔基及芳基部分。該等部分亦包含經其他脂肪族或環狀烴基團取代之烷基、烯基、炔基及芳基部分，例如烷芳基、烯芳基及炔芳基。除非另外指明，否則該等部分較佳地具有1至40個碳原子。烴基可經各種並不僅由元素碳及氫組成之基團取代，且由此經取代烴基可含有一或多個雜原子(例如氧及/或氮)。
術語「經取代」(不論前面是否有術語「視情況」)係在本文中以其如由彼等熟習此項技術者理解之常用意義使用之廣義術語。「經取代」由此包含使用一或多個取代基基團(其可為給定結構之任一允許有機取代基)代替給定結構中之一或多個氫基團。可允許用於給定結構之取代基之實例包含羥基；C1-10烷基；C1-10烯基；烯丙基；鹵 素；C1-10鹵代烷基；C1-10烷氧基；羥基C1-10烷基；羧基；C1-10烷氧羰基(亦稱為烷氧基羰基)；C1-10羧基烷氧基；C1-10羧醯胺基(亦稱為烷基胺基羰基)；氰基；甲醯基；C1-10醯基；硝基；胺基；C1-10烷基胺基；C1-10二烷基胺基；苯胺基；巰基；C1-10烷硫基；亞碸；碸；C1-10醯基胺基；脒基；苯基；苄基；雜芳基；雜環；苯氧基；苯甲醯基；經胺基、羥基、甲氧基、甲基或鹵基取代之苯甲醯基；苄基氧基及雜芳基氧基。在經取代基團含有烷基區段時，同一碳原子上之兩個氫原子可由雙鍵結至碳原子之單一取代基(例如側氧基(=O))代替。
「烷基胺」意指氨之氫原子經烷基取代之基團。
術語「反應產物」在本文中用於意指源自兩種或更多種反應物之反應之組合物。
如本文中所使用，術語「烷基氧基」及「烷氧基」係指結構OXa，其中Xa係烴且O係氧。「單烷基氧基」意指一個烷基氧基附接至矽原子。「二烷基氧基」意指兩個烷基氧基附接至矽原子。「三烷基氧基」意指三個烷基氧基附接至矽原子。
「伸烷基」意指具有一或多個碳-碳雙鍵之不飽和脂肪族烴。
減少含鋁矽酸鹽積垢之方法
現已發現，藉由在拜耳法設備之部件表面與拜耳法流接觸之前使用積垢抑制組合物處理該表面，可在更經濟之劑量下達成積垢抑制。儘管積垢抑制之此方法可連同其他已知方法一起使用，但與其他涉及向拜耳法流中直接添加或投用積垢抑制劑之方法(亦即「原位」方法)不同，本發明方法中防止積垢形成於製程設備表面上所需之積垢抑制劑之最小劑量顯著減小。在暴露於拜耳法流或與其接觸之前使用積垢抑制組合物處理設備表面之此方法尤其可用於單流工廠(其中液體在行經熱交換器之前含有高含量之懸浮紅泥固體)，且可用於雙流工廠(其中拜耳法流可為經諸如紅泥固體等固體污染之拜耳液)。
於拜耳法中減少含鋁矽酸鹽積垢之方法可包含鑑別或選擇在拜耳法期間易受積垢形成之拜耳法設備表面。然後使所選拜耳法設備表面與積垢抑制組合物接觸，積垢抑制組合物之量應有效形成在隨後與拜耳法流接觸時較其他方面相當之未處理表面對積垢形成抗性更強之經處理表面。隨後使經處理表面與拜耳法流接觸。
在本發明製程中，基於拜耳法流之總重量，拜耳法流可包含在約0.01重量%至約60重量%範圍內之量之懸浮固體。
拜耳法設備表面之各個部分可易受積垢形成。舉例而言，積垢可形成於拜耳法中所使用之互連之管道、器皿、熱交換器、閥門、幫浦及其他設備之表面上。表面可由各種材料製得。在一些實施例中，表面可為不銹鋼。在其他實施例中，表面可為碳鋼。
可使用各種方法使拜耳法設備之鑑別表面與積垢抑制組合物接觸。在一些實施例中，積垢抑制組合物可在攪動下流經鑑別拜耳法表面且與其接觸。在其他實施例中，接觸方法可包含使積垢抑制組合物再循環經過拜耳法設備。接觸表面之其他方法包含但不限於使用特定積垢抑制組合物刷塗、浸泡及/或浸漬鑑別表面。
在使拜耳法設備表面與積垢抑制組合物接觸時，可在處理時段期間稍加攪動或流動積垢抑制組合物。
可在暴露於拜耳法流之前使用積垢抑制組合物處理拜耳法設備表面一或多次。舉例而言，積垢抑制組合物可接觸拜耳法設備表面一或多次，或可使用積垢抑制組合物刷塗拜耳法設備表面一或多次。
在使用積垢抑制組合物處理拜耳法設備表面時，處理時間可介於約1分鐘至約24小時之間。在一些實施例中，處理時間可介於約4小時至約6小時之間。在一些實施例中，處理時間可介於約0.5小時至約4小時之間。
端視積垢抑制組合物之類型及量、含矽化合物之結構及處理時 間，可在不同溫度下使用積垢抑制組合物處理拜耳法設備之鑑別表面。在一些實施例中，可在室溫下實施處理步驟；在其他實施例中，在升高溫度下實施處理步驟。在一些實施例中，可在約20℃至約200℃之溫度下實施處理步驟。在一些實施例中，可在約50℃至約150℃之溫度下實施處理步驟。在一些實施例中，可在約70℃至約125℃之溫度下實施處理步驟。在一些實施例中，可在約90℃至約105℃之溫度下實施處理步驟。在一些實施例中，可在約100℃或更低下實施處理步驟。彼等熟習此項技術者認識到，端視積垢抑制組合物之沸點，高於約100℃之處理溫度通常涉及將拜耳法設備增壓(例如如下文實例中所闡釋)。然後可使經處理表面與拜耳法流在使用或不使用沖洗及/或乾燥下接觸。
可在暴露於積垢抑制組合物之前清洗拜耳法設備表面。在一些實施例中，可擦、刷或酸清潔拜耳法設備表面以去除任何可先前在暴露於積垢抑制組合物之前沈積於表面上之礦物質積垢。
積垢抑制組合物
可使用如本文所闡述之各種積垢抑制組合物來預處理氧化鋁回收製程設備。舉例而言，在一實施例中，積垢抑制組合物可包括具有一或多種水溶性鹽之水溶液及含矽化合物(具有一或多個-Si(OR)n基團)之液體；其中n係在1至3範圍內之整數。在一些實施例中，n為3。R係H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基、視情況經取代之C2-C20烯基、I族金屬離子、II族金屬離子或NR1 4；其中每一R1獨立地選自H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基及視情況經取代之C2-C20烯基。
水溶性鹽之水溶液較佳地含有足夠總溶解固體(TDS)以增加積垢抑制組合物之離子強度。水溶性鹽之水溶液較佳地含有至少約0.004 重量%、更佳地至少約0.01重量%、更佳地至少約0.1重量%、更佳地至少約1.0重量%、更佳地至少約2.0重量%、甚至更佳地至少約5.0重量%及最佳地至少約10.0重量%之總溶解鹽。
在一些實施例中，一或多種水溶性鹽之水溶液可為拜耳法液體。在一或多種水溶性鹽之水溶液係拜耳法液體時，在一些實施例中，液體係拜耳法廢液。在其他實施例中，液體係拜耳法蒸發液。在其他實施例中，液體係拜耳法母液。
溶解鹽係礦物質及有機酸及鹼性化合物之鹽。鹽在水中具有足夠溶解性以增加水溶液之離子強度。鹽可包含一或多個陽離子及一或多個陰離子。適宜陽離子之實例包含鋰離子、鈉離子、鉀離子、鎂離子、鈣離子及鋁離子。鈉離子較佳。陰離子之實例包含氟離子、氯離子、溴離子、乙酸根離子、鋁酸根離子、矽酸根離子、硫酸根離子、硝酸根離子、磷酸根離子、硼酸根離子、溴酸根離子、碳酸根離子、氯酸根離子、氫氧根離子及碳酸氫根離子。較佳鹽含有通常發現於拜耳法液體中之離子，例如鈉離子、鈣離子、氫氧根離子、鋁酸根離子、硫酸根離子及碳酸根離子。
水溶性鹽之濃度或水溶液之離子強度可端視積垢抑制組合物之類型、所用含矽化合物之結構及拜耳法流而有所變化，但通常大於純水或去離子水。
水溶液之pH可端視溶液中離子及積垢抑制組合物中所用含矽化合物之結構而有所變化。在一些實施例中，水溶液之pH可介於約3至約14或更高之間。在一些實施例中，水溶液之pH可介於約4至約14之間。在一些實施例中，水溶液之pH可介於約5至約14之間。在一些實施例中，水溶液之pH可介於約12至約14之間。在一些實施例中，水溶液之pH可為約7或更高且存在一些鹽。在不存在鹽之一些實施例中，水溶液之pH可為約11或更高。在一些實施例中，水溶液之pH可 為約12或更高且不存在鹽。在一些實施例中，水溶液之pH可為拜耳法液體之pH(亦即約13.5或更高)。
另外，在本發明之一些實施例中，無需其他鹽(除彼等調節pH所需者外)存在於處理液體中。舉例而言，可使用NaOH水溶液作為處理液體且並不添加其他不同鹽。在不存在其他鹽時，pH較佳為約10.5或更高、更佳地約11.0或更高。在存在其他鹽時，可將pH優化於達成有益結果之較寬範圍內。在存在其他鹽時，彼等大於約7之鹼性pH較佳。
含矽化合物
具有一或多個-Si(OR)n基團(其中n係1至3之整數)之各種含矽化合物可用於本文所闡述之方法中。舉例而言，用於本文所闡述積垢抑制組合物中之含矽化合物包含彼等闡述於以下專利中者：美國專利申請公開案第2011/0076209號、第2012/0148462號、第2011/0212006號、第2013/0189529號、第2009/0099328號、第2011/0220581號、第2011/077185號及第2013/032763號、國際專利申請公開案第WO 2013/126683號、第WO2004009606號、第WO2006086189號及第WO 2008045677號及/或美國專利第7,999,065號。
積垢抑制組合物中含矽化合物之量可端視以下因素而有所變化：所用含矽化合物之類型、積垢抑制組合物中溶液之離子強度及/或pH及/或積垢抑制組合物體積對拜耳法設備表面積之比率。在一些實施例中，積垢抑制組合物中含矽化合物之量在約10毫克/公升(mg/l)至約2000mg/l範圍內，且較佳範圍為約250-1000mg/l。在一些實施例中，基於積垢抑制組合物之總重量，積垢抑制組合物中含矽化合物之量在約0.01重量%至約25重量%範圍內。更佳地，基於積垢抑制組合物之總重量，積垢抑制組合物中含矽化合物之量在約0.01重量%至約0.25重量%範圍內。甚至更佳地，基於積垢抑制組合物之總重量，積 垢抑制組合物中含矽化合物之量在約0.01重量%至約0.1重量%之範圍。
含矽化合物之各種形式皆可用於積垢抑制組合物中。在一些實施例中，含矽化合物可為聚合物或聚合反應產物。積垢抑制組合物可包含各種含矽化合物之混合物，且含矽化合物可含有含矽基團之混合物。舉例而言，彼等熟習此項技術者將理解，本文中闡述為含有特定含Si單元之聚合物或聚合反應產物可為共聚物且由此可含有其他單元(包含其他含Si單元)。
在一實施例中，含矽化合物可為含有式I單元及式II單元之聚合物或聚合反應產物：
其中T1及E1各自獨立地係含有約2至約40個碳之第一視情況經取代之烴基；Q1係H或含有約1至約20個碳之第二視情況經取代之烴基；A1a及A2a各自獨立地係直接鍵或含有約1至約20個碳之有機連結基團；R1a係H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基、視情況經取代之C2-C20烯基、I族金屬離子、II族金屬離子或NR2a 4，其中每一R2a獨立地選自H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基及視情況經取代之C2-C20烯基。聚合物或聚合反應產物可具有至少約500之重量平均分子量。
在一些實施例中，有機連結基團A1a及A2a可各自獨立地由-A3a-A4a-A5a-A6a-代表，其中A3a係直接鍵、NR3a或O，其中R3a係H或C1-3烷基；A4a係直接鍵、C=O、視情況經取代之C1-C10伸烷基或視情況經取 代之C6-C12芳基；A5a係直接鍵、O、NR4a、醯胺、胺基甲酸酯或脲，其中R4a係H或C1-3烷基；且A6a係直接鍵、O、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C2-C20烯基或視情況經取代之C7-C20芳烷基。
在一些實施例中，Q1係選自丁基、2-乙基己基、C8-10烷基、苯基、甲苯酚基、壬基苯基、十六烷基、辛烯基及十八烷基。
在一些實施例中，R1a係I族金屬離子、II族金屬離子或NR2a 4。
含矽化合物亦可為至少多胺、第一氮反應性化合物及第二氮反應性化合物之反應產物。第一氮反應性化合物含有-Si(OR1b)3基團及氮反應性基團，其中R1b係H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基、視情況經取代之C2-C20烯基、I族金屬離子、II族金屬離子或NR2b 4，每一R2b獨立地選自H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基及視情況經取代之C2-C20烯基。第二氮反應性化合物含有氮反應性基團且不含Si(OR1b)3基團。多胺及第二氮反應性化合物中之至少一者含有含約2至約40個碳之視情況經取代之烴基。反應產物可具有至少約500之重量平均分子量。
在一些實施例中，第一氮反應性化合物係選自縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷及氯丙基三甲氧基矽烷。
在一些實施例中，第二氮反應性化合物係選自烷基鹵化物、縮水甘油氧基醚及烷基環氧化物。
在一些實施例中，第二氮反應性化合物係選自硫酸二甲酯、氯辛烷、氯己烷、苄基氯、表氯醇、縮水甘油基4-壬基苯基醚、丁基縮水甘油基醚、2-乙基己基縮水甘油基醚、苯基縮水甘油基醚、C12-C14烷基縮水甘油基醚、甲苯酚基縮水甘油基醚、辛烯基琥珀酸酐、C8-10烷基鹵化物、C8-10烷基縮水甘油基醚及十八烯基琥珀酸酐。
在一些實施例中，含矽化合物可為式(III)聚合物-
其中w為1-99.9%，x為0.1-50%，y為0-50%，z為0-50%；且Q3係C1-C10烷基、芳基、醯胺、丙烯酸酯、醚或COX1R1c，其中X1係O、NH或NP1，其中P1係C1-C3烷基、芳基或O；R1c係H、Na、K、NH4、C1-C10烷基或芳基；R2c係C1-10烷基或芳基；V1及V2獨立地係H、C1-C3烷基、芳基、Na、K或NH4或形成酐環；R3c係H、C1-C3烷基、芳基、Na、K或NH4；且D1係NR4c 2或OR4c，其中R4c係H、C1-C20烷基、C1-C20烯基或芳基。
在一些實施例中，含矽化合物係懸垂有含有-Si(OR1d)3之基團或端基之多糖，其中R1d係Na、K或NH4。
在一些實施例中，含矽化合物可為懸垂有式IV之基團或端基之聚合物-式IV：-Si(OR")3
其中R"=H、C1-C10烷基、芳基、芳基烷基、Na、K或NH4 +，如WO2004/009606中所闡述。
在一些實施例中，含矽化合物係懸垂有式V之端基或懸垂基團之聚合物-式V：-G--R--X--R'--Si(OR")3
其中G=無基團、NH、NR"或O；R=無基團、C+O、O、C1-C10烷基、芳基、芳基烷基；X=無基團、NR、O、NH、醯胺、胺基甲酸酯或脲；R'=無基團、O、C1-C10烷基、芳基、芳基烷基，且R"=H、C1-C10烷基、芳基、芳基烷基、Na、K或NH4 +。
在一些實施例中，含矽化合物係懸垂有含有-Si(OR1e)3之懸垂基 團或端基之多糖，其中R1e係H、C1-C10烷基、芳基、Na、K或NH4。在一些實施例中，端基或懸垂基團含有式VI結構-式VI：-G1-R2e-X2-R3e-Si(OR4e)3
其中G1係不存在、NH、NR4e或O；R2e係不存在、C=O、O、C1-C10烷基或芳基；X2係不存在、NR2e、O、NH、醯胺、胺基甲酸酯或脲；R3e係不存在、O、C1-C10烷基或芳基；且R4e係H、C1-C3烷基、芳基、Na、K或NH4。
在一些實施例中，含矽化合物係含胺分子及胺反應性分子之反應產物，胺反應性分子具有每分子至少一個胺反應性基團及每分子至少一個-Si(OR5e)n基團，其中R5e係氫、C1-C12烷基、芳基、Na、K、Li或NH4。
在一些實施例中，含矽化合物含有至少三種組份，其中一種組份係R1f組份，一種組份係R2f組份且一種組份係R3f組份。化合物內之各組份係根據通式VII排列-
其中化合物係碳酸酯、碳酸氫酯、胺基甲酸酯、脲、醯胺及其鹽中之至少一者；且其中R1f係選自H、烷基、胺、烷基胺、結構(VIII)及結構(IX)-
R2f及R4f獨立地選自H、烷基、胺、烷基胺、GG及EE，其中GG係選自3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三烷 氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基烷基二烷氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基二烷基單烷氧基矽烷、3-異氰酸基丙基三烷氧基矽烷、3-異氰酸基丙基烷基二烷氧基矽烷、3-異氰酸基丙基二烷基單烷氧基矽烷、3-氯丙基三烷氧基矽烷、3-氯丙基烷基二烷氧基矽烷及3-氯丙基二烷基單烷氧基矽烷；其中EE係選自2-乙基己基縮水甘油基醚、正丁基縮水甘油基醚、第三丁基縮水甘油基醚、C3-C22縮水甘油基醚、C3-C22異氰酸酯、C3-C22氯化物、C3-C22溴化物、C3-C22碘化物、C3-C22硫酸酯、C3-C22酚縮水甘油基醚及其任一組合；R3f及R5f獨立地選自H、烷基、胺烷基胺、GG及EE；且n1係2至6之整數。
在一些實施例中，含矽化合物包含至少一種具有至少三種組份之化合物，其中至少三種組份之第一組份具有通式X或XI-
其中R1g獨立地係CH2或CH2-CH2；且X3係NH、NH-R1g-NH或NH-R1g-NH-R1g-NH。至少三種組份之第二組份係3-縮水甘油氧基丙基三甲基氧基矽烷，且至少三種組份之第三組份係2-乙基己基縮水甘油基醚。可藉由以下方式來合成化合物：在第一組份之反應性氫處組合第一組份與第二組份以形成中間體，且然後使此中間體與第三組份進行反應以形成化合物。
在一些實施例中，含矽化合物係具有一或多個Si(OR2g)n基團之化合物，其中R2g獨立地選自H、C1-C12烷基、芳基、Na、K、Li及NH4。
在一些實施例中，含矽化合物係懸垂有式XII之基團或端基之聚 合物-
其中v係1或2之整數；v+w=3；R1h係選自H、C1-C12烷基、芳基、Na、K、Li及NH4；且J係選自H及具有1至20範圍內之碳數之烴基團。
在一些實施例中，具有一或多個-Si(OR)n基團之含矽化合物係具有一或多個式XIII單元及一或多個式XIV單元之聚合物-
其中A1b及A2b各自獨立地係具有1至20個碳範圍內之碳數之烴基團或A1b及A2b各自獨立地係氮原子與鄰接基團之間之直接鍵；T2及E2各自獨立地係具有2至40範圍內之碳數之烴基團；且Q2係選自H及具有1至20範圍內之碳數之烴基團。聚合物之分子量至少為500，且Q2不含矽烷基團。
自上文看到，在本發明製程中可使用各種含矽化合物。亦測得，對於本文所闡述之每一含矽化合物而言，最佳處理液體組合物有所不同。因此，對於每一含矽化合物而言，可有利地測定應採用鹽之最佳含量及類型以最大化積垢抑制程度。同樣，可有利地測定處理組合物中之pH及鹽之最佳組合。
實例
在所有實例中，結垢測試中所使用之合成拜耳液(SBL)含有45g/L Al2O3(0.441M)、120.0g/L NaOH(3.0M)、60g/L Na2CO3(0.566M)、20g/L Na2SO4(0.1408M)及0.8g/L SiO2，總共245.8g/L或24.58% wt/vol總溶解鹽。用於預處理步驟之無Si合成拜耳液(「無Si SBL」)試樣不含任何二氧化矽。該等無Si SBL試樣含有45g/L Al2O3(0.441M)、120.0g/L NaOH(3.0M)、60g/L Na2CO3(0.566M)及20g/L Na2SO4(0.1408M)，總共245.0g/L或24.5% wt/vol。無Si SBL試樣之pH為13.5。
使用STEM公司製造之42ml總體積之碳鋼(等級SA-36)壓力器皿(「罐」)模擬拜耳法設備(例如熱交換器)之部件中之結垢及積垢抑制。罐中填充30ml積垢抑制組合物(對於處理步驟而言)或SBL(對於「結垢試驗」而言)且密封以承受加熱生成之壓力。在以下之後將各罐預稱重至0.1mg：(1)使用附接至鑽床之旋轉鋼絲刷清潔(擦拭)內表面，(2)經由空氣噴嘴吹出碎屑，及(3)冷卻至室溫。用於清潔罐內表面之刷之寬度大約與罐之內徑相同。
藉由將罐夾持於強制通風烘箱內含之旋轉料架上且以30rpm通常在100℃旋轉一段時間來提供在處理步驟期間之攪動。
在處理步驟之後，傾倒出混合物且將罐取出倒置於紙巾上約2min以排乾。然後向罐中填充30ml SBL，視情況含有紅泥固體(用於結垢試驗)。對於比較測試而言，在結垢試驗之前向SBL中原位添加積垢抑制劑而無任何表面處理(亦即模擬投藥而無預處理)。在密封之後，對鋼罐實施一或多個結垢試驗。
對於結垢試驗而言，使罐在旋轉料架上於100℃旋轉16小時或於150℃旋轉75分鐘。在完成結垢試驗之後，將罐冷卻至室溫，同時仍在旋轉料架上旋轉且然後打開。棄除罐之內容物，使用水沖洗罐，且然後在真空下乾燥1小時。然後將罐稱重至0.1mg內。減去皮重以獲得在結垢試驗期間形成之壁積垢之質量。
對於多個結垢試驗而言，在冷卻之後打開罐，棄除罐之內容物，且然後使用30ml新鮮SBL填充罐，其中並不容許內壁乾燥。然後將罐置於旋轉料架上用於另一試驗。重複此過程期望結垢試驗之數 量。在最終試驗之後，量測壁積垢，如上述單一試驗中所闡述。
實例1-預處理及投用之對比
用於1.2至1.5及1.7號測試中之含矽化合物1A係具有式I及式II之單元之聚合物，且根據美國專利第7,999,065號中所揭示之程序來製備。實施1.1號測試以測定在並不使用積垢抑制劑時(亦即在使用SBL進行結垢試驗之前並不製備或施加預處理溶液，僅以機械方式清洗罐)所形成壁積垢之量。
在1.2至1.5號測試中，將含矽化合物1A直接添加至SBL中且並無處理步驟，其中化合物1A之量有所變化。對於1.2至1.5號測試中之每一者而言，使用2wt% NaOH將抑制劑化合物1A之5% w/w溶液稀釋10倍以製備0.5% w/w溶液。對於測試1.2而言，將60μl 0.5%抑制劑溶液添加至存在於罐中之30ml SBL中以產生10mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。對於測試1.3而言，添加120μl以產生20mg/l抑制劑溶液。對於測試1.4而言，添加180μl以產生30mg/l抑制劑溶液。對於測試1.5而言，添加240μl以產生40mg/l抑制劑溶液。該等測試以「原位投用」標記於下表1中。基於所形成壁積垢之量自1.1號測試(其中並不添加抑制劑)中所量測量之減小，計算1.2至1.5號測試中壁積垢形成之減小百分比。
實施空白測試1.6以測定在不使用任何積垢抑制組合物下(亦即在使用SBL進行結垢試驗之前並不製備或施加預處理溶液，僅以機械方式清洗罐)所形成壁積垢之量。
基於所形成壁積垢之量自1.6號測試(亦即在並不使用積垢抑制劑下之積垢形成)中所量測量之減小，計算1.7號測試中壁積垢形成之減小百分比。在1.7號測試中，向罐中添加30ml無Si-SBL。使用2wt% NaOH將含矽化合物1A之5% w/w溶液稀釋10倍以製備0.5% w/w溶液。將此0.5% w/w溶液在攪拌下以60μl之量添加至無Si-SBL液體中以形成 本發明之積垢抑制組合物。然後如上所述使用積垢抑制組合物在攪動及100℃下將罐內表面處理4小時，隨後實施任一結垢試驗。在處理步驟之後且在罐已冷卻之後自罐去除積垢抑制劑組合物。
然後針對每一測試使用SBL實施一個結垢試驗。遵循上述程序在100℃下實施結垢試驗16小時，且然後量測壁積垢之量。
表1展示，本發明之積垢抑制製程顯著減小有效抑制積垢形成所需之抑制劑量。
實例2
實施2.1及2.2號重複測試以測定在並無處理步驟下(亦即在2.1及2.2號測試中於結垢試驗之前並不施加積垢抑制組合物)所形成壁積垢之量。相反，僅向罐中添加30ml無Si SBL作為在結垢試驗之前之預處理。如上所述使用無Si SBL在攪動及100℃下將罐內表面處理4小時，然後實施任一結垢試驗。在處理步驟之後且在罐已冷卻之後，自罐去除無Si SBL。
表2中針對2.3號測試所展示之值係針對2.1及2.2號測試之結果之平均值。基於所形成壁積垢之量自2.3號測試中所量測量之減小，計算2.4至2.8號測試中壁積垢形成之減小百分比。
在2.4至2.8號測試中，含矽化合物2A係如美國專利第7,999,065號 第18欄頂部表9中所揭示具有式(I)單元及式(II)單元之7號聚合反應產物。根據‘065專利中所揭示之程序使用聚乙烯亞胺、縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(8.0莫耳%)及辛基/癸基縮水甘油基醚(10.0莫耳%)反應物來製備化合物2A。將聚乙烯亞胺(Lupasol PR8515，來自BASF,Ludwigshafen,Germany)(1.90g)與辛基/癸基縮水甘油基醚(1.00g)及3-(縮水甘油基氧基丙基)三甲氧基矽烷(0.835g)均勻混合。將混合物在100℃下加熱過夜以得到固體凝膠。然後添加NaOH水溶液(2wt%)以製備5wt%活性溶液，其中5%之活性值係基於凝膠(未水解化合物)之重量。在攪拌下向無Si SBL中添加化合物2A以形成用於處理步驟中之積垢抑制組合物。遵循上文實例1中所闡述之相同步驟在結垢試驗之前使用積垢抑制組合物處理罐內表面。
在2.4至2.8號測試中，將含矽化合物2A添加至無Si SBL中且並無處理步驟，其中化合物2A之量有所變化。對於2.4至2.8號測試中之每一者而言，使用2wt% NaOH將抑制劑化合物2A之5% w/w溶液稀釋10倍以製備0.5% w/w溶液。對於測試2.4而言，將60μl 0.5%抑制劑溶液添加至存在於罐中之30ml無Si SBL中以產生10mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。對於測試2.5而言，添加120μl以產生20mg/l抑制劑溶液。對於測試2.6而言，添加180μl以產生30mg/l抑制劑溶液。對於測試2.7而言，添加240μl以產生40mg/l抑制劑溶液。對於測試2.8而言，添加300μl以產生50mg/l抑制劑溶液。
針對每一測試使用SBL實施一個結垢試驗。遵循上述程序在150℃下實施結垢試驗1.25小時，且然後量測壁積垢之量。
表2展示在適度劑量下使用本發明之處理步驟可完全抑制積垢。
實例3
實施3.1及3.2號測試以測定在暴露於SBL之前並不實施處理步驟下所形成壁積垢之量。在3.1及3.2號測試中並不使用積垢抑制組合物(亦即在3.1及3.2號測試中於結垢試驗之前並不使用積垢抑制組合物進行預處理或並不使用無Si SBL進行預處理)。
表3中針對3.3號測試所展示之值係針對3.1及3.2號測試之結果之平均值。基於3.3號測試中所量測形成之壁積垢量，計算3.4至3.9號測試中壁積垢形成之減小百分比。
在3.4至3.9號測試中，此處使用實例2中所使用之相同化合物2A作為含矽化合物，其中積垢抑制化合物2A之量有所變化。對於3.4至3.9號測試中之每一者而言，使用2wt% NaOH將抑制劑化合物2A之5% w/w溶液稀釋10倍以製備0.5% w/w溶液。對於測試3.4而言，將60μl 0.5%抑制劑溶液添加至存在於罐中之30ml SBL中以產生10mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。對於測試3.5而言，將120μl添加至存在於罐中之30ml SBL中以產生20mg/l抑制劑溶液。對於測試3.6而言，添加180μl以產生30mg/l抑制劑溶液。對於測試3.7而言，添加240μl以產生40mg/l抑制劑溶液。對於測試3.8而言，添加300μl以產生50mg/l抑制劑溶液。對於測試3.9而言，將360μl添加至存在於罐中之30ml SBL中以產生60mg/l抑制劑溶液。在結垢試驗之前將此化合物2A直 接添加至SBL中且並不使用抑制劑對鋼設備表面進行任何先前處理。此稱為「原位」添加積垢抑制劑。
針對每一測試使用並無任何固體之SBL實施一個結垢試驗。遵循上述程序在150℃下實施結垢試驗1.25小時，且然後量測壁積垢之量。
表2及3之對比闡釋，在使用本發明之處理製程時，完全消除結垢所需之積垢抑制劑之量顯著減小。
實例4-在存在高固體時之積垢減少
實例4闡釋在紅泥固體存在下減少積垢之效應。實施4.1及4.2號測試以測定在並無處理(或預處理)步驟下(亦即在4.1及4.2號測試中於預處理步驟中並不使用無積垢抑制組合物)所形成壁積垢之量。向罐中添加30ml無Si SBL以用於在具有紅泥固體之結垢試驗之前進行預處理。
表4中針對4.3號測試所展示之值係針對4.1及4.2號測試之結果之平均值。基於所形成壁積垢之量自4.3號測試中所量測量之減小，計算4.4至4.8號測試中壁積垢形成之減小百分比。
在4.4至4.8號測試中，使用實例2中所使用之化合物2A作為含矽化合物，其中積垢抑制化合物2A之量有所變化。對於4.4至4.8號測試中之每一者而言，使用2wt% NaOH將抑制劑化合物2A之5% w/w溶液稀釋10倍以製備0.5% w/w溶液。對於測試4.4而言，將60μl 0.5%抑制劑溶液添加至存在於罐中之30ml無Si SBL中以產生10mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。對於測試4.5而言，將120μl添加至存在於罐中之30ml無Si SBL中以產生20mg/l抑制劑溶液。對於測試4.6而言，添加180μl以產生30mg/l抑制劑溶液。對於測試4.7而言，添加240μl以產生40mg/l抑制劑溶液。對於測試4.8而言，添加300μl以產生50mg/l抑制劑溶液。對於每一測試而言，在攪拌下向無Si SBL中添加化合物2A以形成用於處理步驟中之積垢抑制組合物。遵循上文實例1中所闡述之步驟使用積垢抑制組合物處理罐內表面。
針對每一測試使用含有400mg/L紅泥固體之SBL實施一個結垢試驗。遵循上述程序在150℃下實施結垢試驗1.25小時，且然後量測壁積垢之量。
表4闡釋，即使在紅泥固體存在下，本發明之處理製程亦在經濟 劑量下消除結垢。無需原位添加或投用積垢抑制劑。
實例5-高固體投用
實例5展示原位添加對於在紅泥固體存在下抑制積垢之有效性。對於所有編號測試5.1至5.13而言，將12mg紅泥固體添加至SBL中(400.00mg/L紅泥固體)以在罐中產生用於結垢試驗之30ml漿液。
實施5.1及5.2號測試以測定在並無處理步驟下所形成壁積垢之量。在5.1及5.2號測試中並不使用積垢抑制組合物(亦即在5.1及5.2號測試中於使用漿液進行結垢試驗之前並不使用積垢抑制組合物進行預處理或並不使用無Si SBL進行預處理)。僅使用30ml漿液進行結垢試驗。
表5中針對5.3號測試所展示之值係針對5.1及5.2號測試之結果之平均值。基於所形成壁積垢之量自5.3號測試中所量測量之減小，計算5.4至5.13號測試中壁積垢形成之減小百分比。
在5.4至5.13號測試中，此處使用實例2中所使用之化合物2A作為含矽化合物。對於5.4至5.13號測試中之每一者而言，使用2wt% NaOH將抑制劑化合物2A之5% w/w溶液稀釋10倍以製備0.5% w/w溶液。對於測試5.4而言，將60μl 0.5%抑制劑溶液添加至存在於罐中之30ml漿液中以產生10mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。對於測試5.5而言，將120μl添加至存在於罐中之30ml漿液中以產生20mg/l抑制劑溶液。對於測試5.6而言，添加180μl以產生30mg/l抑制劑溶液。對於測試5.7而言，添加240μl以產生40mg/l抑制劑溶液。對於測試5.8而言，添加300μl以產生50mg/l抑制劑溶液。對於測試5.9而言，將360μl添加至存在於罐中之30ml漿液中以產生60mg/l抑制劑溶液。對於測試5.10而言，將420μl添加至存在於罐中之30ml漿液中以產生70mg/l抑制劑溶液。對於測試5.11而言，將480μl添加至存在於罐中之30ml漿液中以產生80mg/l抑制劑溶液。對於測試5.12而言，將540μl 添加至存在於罐中之30ml漿液中以產生90mg/l抑制劑溶液。對於測試5.13而言，將600μl添加至存在於罐中之30ml漿液中以產生100mg/l抑制劑溶液。將化合物2A直接添加至漿液中(亦即原位添加且並無任何先前設備表面處理步驟)。
針對每一測試使用含有紅泥固體之SBL漿液實施一個結垢試驗。遵循上述程序在150℃下實施結垢試驗1.25小時，且然後量測壁積垢之量。
表5展示，在紅泥固體存在下，至少在不投用大量積垢抑制劑之情況下，原位添加積垢抑制劑無法完全抑制積垢。
實例6-小分子積垢抑制
實例6考慮小分子化合物對積垢抑制之有效性。實施6.1及6.2號測試以測定在並不首先使用積垢抑制劑組合物處理罐下(亦即在6.1及 6.2號測試中並不使用小分子積垢抑制組合物)所形成壁積垢之量。對於6.1號測試而言，將2% NaOH溶液在攪拌下逐滴添加至去離子(「DI」)水中直至達成pH為10.51為止。然後將30ml此溶液轉移至罐中用於預處理。對於6.2號測試而言，將2% NaOH溶液在攪拌下逐滴添加至去離子(「DI」)水中直至達成pH為10.56為止。然後將30ml此溶液轉移至罐中用於預處理。
表6中針對6.3號測試所展示之值係針對6.1及6.2號測試之結果之平均值。基於所形成壁積垢之量自6.3號測試中所量測量之減小，計算6.4至6.13號測試中壁積垢形成之減小百分比。
在6.4至6.8號測試中，含矽化合物6A係具有闡釋於美國專利第8,545,776 B2號中第5欄頂部及申請專利範圍第2項中以及美國專利申請公開案第2013/0189529A1號中申請專利範圍第4項中之結構之小分子化合物，其製備揭示於美國專利第6,867,318 B1號之實例2a中，且係使用2,2,4-三甲基-1,6-己二胺及2,4,4-三甲基-1,6-己二胺與縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷之混合物以1：4之二胺對矽烷之莫耳比率製得。將2,2,4(2,4,4)-三甲基-1,6-己二胺(0.837g,0.0053莫耳，20莫耳%)與3-(縮水甘油基氧基丙基)三甲氧基矽烷(5.00g,0.0212莫耳，80莫耳%)(亦即1：4莫耳比率反應產物)均勻混合。將混合物在75℃下加熱3小時以得到固體凝膠。然後將化合物6A稀釋於2% NaOH中以得到5重量%濃度之儲備溶液用於隨後使用。(添加NaOH水溶液(2wt%)以製備5wt%溶液，其中5%之活性值係基於凝膠(未水解化合物)之重量)。
然後將化合物6A在攪拌下進一步稀釋於去離子水中以形成用於處理步驟之積垢抑制組合物，如表6中所展示。對於測試6.4而言，將20μl化合物6A之5.0wt%抑制劑溶液添加至存於燒杯中之100ml去離子水中以產生10mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。此溶液之pH經量測為9.31。然後將此溶液之30ml等分試樣轉移至罐中用於預處理。對於測 試6.5而言，將40μl化合物6A之5.0wt%抑制劑溶液添加至存於燒杯中之100ml去離子水中以產生20mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。此溶液之pH經量測為9.84。然後將此溶液之30ml等分試樣轉移至罐中用於預處理。對於測試6.6而言，將60μl化合物6A之5.0wt%抑制劑溶液添加至存於燒杯中之100ml去離子水中以產生30mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。此溶液之pH經量測為10.18。然後將此溶液之30ml等分試樣轉移至罐中用於預處理。對於測試6.7而言，將80μl化合物6A之5.0wt%抑制劑溶液添加至存於燒杯中之100ml去離子水中以產生40mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。此溶液之pH經量測為10.33。然後將此溶液之30ml等分試樣轉移至罐中用於預處理。對於測試6.8而言，將100μl化合物6A之5.0wt%抑制劑溶液添加至存於燒杯中之100ml去離子水中以產生50mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。此溶液之pH經量測為10.46。然後將此溶液之30ml等分試樣轉移至罐中用於預處理。
在6.9至6.13號測試中，所用含矽小分子化合物為化合物6B。根據美國專利公開案第2012/0148462號之表3、試樣C中所闡述之程序來製備具有化合物6B之結構(揭示於美國專利申請公開案第2013/0189529號之實例中)的積垢抑制劑。化合物6B係四伸乙基五胺、乙基甲基縮水甘油基醚及縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷以1.0：0.8：2.0莫耳比率之反應產物。將四伸乙基五胺(2.00g,0.0106莫耳，26.3莫耳%)與2-乙基己基縮水甘油基醚(1.58g,0.0085莫耳，21.1莫耳%)及3-(縮水甘油基氧基丙基)三甲氧基矽烷(5.00g,0.0212莫耳，52.6莫耳%)均勻混合(1.0：0.8：2.0莫耳比率之產物)。將混合物在75℃下加熱過夜以得到固體凝膠形式之產物。然後添加NaOH水溶液(2wt%)以製備5wt%溶液，其中5%之活性值係基於凝膠(未水解化合物)之重量。
然後將化合物6B在攪拌下進一步稀釋於去離子水中以形成用於 處理步驟之積垢抑制組合物，如表6中所展示。對於測試6.9而言，將20μl化合物6B之5.0wt%抑制劑溶液添加至存於燒杯中之100ml去離子水中以產生10mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。此溶液之pH經量測為9.6。然後將此溶液之30ml等分試樣轉移至罐中用於預處理。對於測試6.10而言，將40μl化合物6B之5.0wt%抑制劑溶液添加至存於燒杯中之100ml去離子水中以產生20mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。此溶液之pH經量測為9.76。然後將此溶液之30ml等分試樣轉移至罐中用於預處理。對於測試6.11而言，將60μl化合物6B之5.0wt%抑制劑溶液添加至存於燒杯中之100ml去離子水中以產生30mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。此溶液之pH經量測為10.14。然後將此溶液之30ml等分試樣轉移至罐中用於預處理。對於測試6.12而言，將80μl化合物6B之5.0wt%抑制劑溶液添加至存於燒杯中之100ml去離子水中以產生40mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。此溶液之pH經量測為10.31。然後將此溶液之30ml等分試樣轉移至罐中用於預處理。對於測試6.13而言，將100μl化合物6B之5.0wt%抑制劑溶液添加至存於燒杯中之100ml去離子水中以產生50mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。此溶液之pH經量測為10.42。然後將此溶液之30ml等分試樣轉移至罐中用於預處理。
遵循上文實例1中所闡述之步驟使用小分子積垢抑制組合物處理罐內表面。然後針對每一測試使用SBL實施一個結垢試驗。遵循上述程序在150℃下實施結垢試驗1.25小時，且然後量測壁積垢之量。
表6展示，在實施結垢測試之前使用溶於去離子水中之小分子化合物之溶液處理鋼設備表面並不產生任何積垢抑制。
實例7-使用非拜耳預處理液體之積垢抑制
實例7展示使用並非拜耳液之處理液體。實施7.1及7.3號測試以測定在並不首先使用積垢抑制組合物處理罐下(亦即在7.1及7.3號測試中並不使用積垢抑制組合物)所形成壁積垢之量。對於測試7.1而言，藉由在攪拌下組合200g硫酸鈉與800g去離子水以將固體溶於水中來製備20% w/w Na2SO4溶液。此溶液之pH經量測為6.16。然後將30ml此溶液之等分試樣轉移至罐中用於在100℃下預處理16小時。對於7.3 號測試而言，將100ml 20% wt/wt Na2SO4溶液以及20μl 2% wt/wt NaOH溶液添加至燒杯中，從而得到pH為9.1之溶液。然後將30ml此溶液之等分試樣轉移至罐中用於在100℃下預處理16小時。在7.1及7.3號測試中使用不含任一抑制劑之溶液實施預處理步驟後，在400mg/l分散於SBL中之紅泥固體存在下實施三個連續結垢試驗，其各自在150℃下持續75分鐘。
在實例7.2及7.4-7.9中，將積垢抑制劑2A(上文實例2)溶於含有20% wt/wt硫酸鈉(存於水中)之液體中以形成處理組合物。使用NaOH或硫酸將pH調節至表7中所展示之值以展示pH對處理液體之有效性之效應。處理時間為在100℃下進行16小時。在所有該等測試中，在400mg/L分散於SBL中之紅泥固體存在下實施三個連續結垢試驗，其各自在150℃下持續75分鐘。
對於7.2號測試而言，向罐中添加30ml測試7.1之20% w/w Na2SO4溶液，隨後添加600μl積垢抑制劑2A之5% w/w溶液(上文實例2)以產生1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於7.4號測試而言，將100ml 20% w/w Na2SO4溶液以及20μl 2wt% NaOH溶液添加至燒杯中，從而得到pH為9.1之溶液。然後將30ml此溶液轉移至罐中，隨後添加600μl積垢抑制劑2A之5% w/w溶液以產生1000mg/l抑制劑溶液。
對於7.5號測試而言，將100ml 20% w/w Na2SO4溶液以及50μl 50wt%硫酸溶液及50μl 10wt%硫酸溶液添加至燒杯中，從而得到pH為3.00之溶液。然後將30ml此溶液轉移至罐中，隨後添加600μl積垢抑制劑2A之5% w/w溶液以產生1000mg/l抑制劑溶液。
對於7.6號測試而言，將100ml 20% w/w Na2SO4溶液以及5μl 10wt%硫酸溶液添加至燒杯中，從而得到pH為4.90之溶液。然後將30ml此溶液轉移至罐中，隨後添加600μl積垢抑制劑2A之5% w/w溶液以產 生1000mg/l抑制劑溶液。
對於7.7號測試而言，將100ml 20% w/w Na2SO4溶液以及150μl 50wt% NaOH溶液、45μl 2wt% NaOH溶液及20μl 10wt%硫酸溶液添加至燒杯中，從而得到pH為11.00之溶液。然後將30ml此溶液轉移至罐中，隨後添加600μl積垢抑制劑2A之5% w/w溶液以產生1000mg/l抑制劑溶液。
對於7.8號測試而言，將100ml 20% w/w Na2SO4溶液以及700μl 50wt% NaOH溶液及850μl 50wt%硫酸溶液添加至燒杯中，從而得到pH為12.00之溶液。然後將30ml此溶液轉移至罐中，隨後添加600μl積垢抑制劑2A之5% w/w溶液以產生1000mg/l抑制劑溶液。
對於7.9號測試而言，將100ml 20% w/w Na2SO4溶液以及1400μl 50wt% NaOH溶液添加至燒杯中，從而得到pH為13.00之溶液。然後將30ml此溶液轉移至罐中，隨後添加600μl積垢抑制劑2A之5% w/w溶液以產生1000mg/l抑制劑溶液。
表7展示，在鋼表面暴露於誘導積垢形成之拜耳法流之前首先使 用不同於拜耳法液體之積垢抑制組合物(包括具有一或多個-Si(OR)n基團之含矽化合物及處理液體(例如對於實例7而言，使用硫酸鈉溶液作為液體))處理該表面時，處理可有效抑制積垢。
實例8-用於雙流(低固體)製程之抑制劑結構變化
實例8闡釋各種含有-Si(OR)3基團之化合物(包含聚合及小分子化合物)之使用，其可根據本發明用於預處理應用中以用於雙流製程。含有-Si(OR)3基團之有用聚合化合物之實例包含揭示於美國專利第7,999,065號(實例8.1、8.4及8.5)、美國專利第8,067,507號(實例8.3)、美國專利申請公開案第2006/0124553號(實例8.6-8.8)及國際專利申請公開案第WO 2004/009606號(實例8.9)中之聚合物。含有-Si(OR)2基團之聚合材料(如美國專利第8,282,834號中所教示)(實例8.2)並不有效。可製備上文所闡述之小分子6A及6B以根據本發明應用於預處理製程(實例8.10及8.11)。
對於實例8.1-8.11之預處理試驗中之每一者而言，預處理液體為無Si SBL且pH為13.5。使用每一溶液在100℃之溫度下將罐處理16小時。將結垢試驗結果與使用不含積垢抑制劑之無Si SBL之預處理液體處理且然後經三個結垢試驗之罐進行比較。
對於實例8.1而言，向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl化合物2A(含有-Si(OR)3基團之抑制劑)之5% w/w溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例8.2而言，藉由以下方式來製備含有含-Si(OR)2基團之聚合物之抑制劑溶液：將5.00g聚乙烯亞胺(PEI，可以Lupasol® WF形式自BASF獲得)溶於5.00g乙醇中，且然後添加1.09g縮水甘油基氧基丙基甲基二甲氧基矽烷及0.32g縮水甘油基4-壬基苯基醚。將混合物在60℃下攪拌1小時且然後添加NaOH水溶液(2wt%)以製備5wt%活性溶液，其中5%之活性值係基於未水解化合物之重量(6.41g)。向罐中 添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl抑制劑溶液之此5% w/w溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例8.3而言，藉由以下方式來製備含有含-Si(OR)3基團之聚合物之抑制劑溶液：將2.02g聚乙二醇二縮水甘油基醚(PEG 400-DGE，可自Raschig GmbH,Ludwigshafen,Germany獲得)溶於15.93g水中且然後添加0.8599g 3-(胺基丙基)三甲氧基矽烷。將溶液在70℃下攪拌30分鐘以形成固體凝膠。然後添加NaOH水溶液(2wt%)以製備5.9wt%活性溶液，其中5.9%之活性值係基於凝膠(未水解化合物)之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加508μl此5.9% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例8.4而言，藉由以下方式來製備含有含-Si(OR)3基團之聚合物之抑制劑溶液：將20g來自Huntsman(The Woodlands,Texas)之伸乙基胺E-100(E-100係四伸乙基五胺(TEPA)、五伸乙基六胺(PEHA)及六伸乙基七胺(HEHA)之混合物且數量平均分子量為250-300g/莫耳)溶於50g水中，在冰浴中冷卻至0℃，且然後添加15.5g表氯醇，隨後添加13.4g 50wt% NaOH。將溶液在回流下保持1小時，然後冷卻至室溫且添加40g水及14g 50wt% NaOH，隨後添加6.8g 3-(縮水甘油氧基丙基)三甲氧基矽烷。將溶液在室溫下攪拌過夜。然後添加NaOH水溶液(2wt%)以製備5.0wt%活性溶液，其中5.0%之活性值係基於未水解化合物之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl此5.0% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例8.5而言，藉由以下方式來製備含有含-Si(OR)3基團且無疏水性之聚合物之抑制劑溶液：將4g伸乙基胺E-100及2.3g雙(六亞甲基)三胺溶於50g水中，在冰浴中冷卻至3℃，且然後添加5.33g表氯醇，隨後添加3.4667g 50wt% NaOH。將溶液在28℃下攪拌20分鐘 且然後在回流下保持1小時，然後冷卻至室溫，從而得到固體凝膠。將30.1g凝膠部分與80g水及3g 50wt% NaOH混合，隨後在室溫下攪拌過夜以獲得黏性溶液。向黏性溶液中添加2.49g 3-(縮水甘油氧基丙基)三甲氧基矽烷，隨後在室溫下攪拌過夜。然後添加NaOH水溶液(2wt%)以製備5.0wt%活性溶液，其中5.0%之活性值係基於未水解化合物之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl此5.0% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
根據美國專利申請公開案第2006/0124553號之實例8-10中所闡述程序來製備實例8.6之含有含-Si(OR)3基團之聚合物的抑制劑溶液。對於實例8.6而言，使用下列單體：30莫耳%第三辛基丙烯醯胺、10莫耳%丙烯酸、55莫耳%丙烯醯胺及5莫耳% N-(3-三乙氧基矽烷基)丙基丙烯醯胺。然後將NaOH水溶液(2wt%)添加至固體聚合物中以製備5.0wt%活性溶液，其中5.0%之活性值係基於固體聚合物之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl此5.0% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
根據美國專利申請公開案第2006/0124553號之實例8-10中所闡述程序來製備實例8.7之含有含-Si(OR)3基團之聚合物的抑制劑溶液。對於實例8.7而言，使用下列單體：50莫耳%丙烯酸、45莫耳% N-環己基丙烯醯胺及5莫耳% N-(3-三乙氧基矽烷基)丙基丙烯醯胺。然後將NaOH水溶液(2wt%)添加至固體聚合物中以製備5.0wt%活性溶液，其中5.0%之活性值係基於固體聚合物之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl此5.0% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
根據美國專利申請公開案第2006/0124553號之實例8-10中所闡述程序來製備實例8.8之含有含-Si(OR)3基團之聚合物的抑制劑溶液。對於實例8.8而言，使用下列單體：23.3莫耳%第三辛基丙烯醯胺、56.7 莫耳%丙烯酸、12莫耳% N-乙烯基吡咯啶酮及8莫耳% N-(3-三乙氧基矽烷基)丙基丙烯醯胺。然後將NaOH水溶液(2wt%)添加至固體聚合物中以製備5.0wt%活性溶液，其中5.0%之活性值係基於固體聚合物之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl此5.0% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
藉由將12.12g苯乙烯/馬來酸酐共聚物(SMA)在50℃溶於120ml二甲基甲醯胺(DMF)中來製備實例8.9之含有含-Si(OR)3基團之聚合物之抑制劑溶液。將2.718g二乙胺、1.608g牛脂胺(tallow amine)及3.714g(3-胺基丙基)三甲氧基矽烷於18ml DMF中之溶液在攪動下緩慢添加至上述SMA溶液中。將所得DMF溶液在100℃加熱2小時，然後冷卻至室溫。將經冷卻DMF溶液在攪動下緩慢傾倒至3000mL乙酸乙酯中以沈澱出白色固體粉末之SMA聚合物。過濾粉末，使用冷乙酸乙酯洗，且在真空下乾燥過夜。然後將NaOH水溶液(2wt%)添加至經乾燥白色固體聚合物中以製備2.0wt%活性溶液，其中2.0%之活性值係基於固體聚合物之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加1500μl此2.0% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例8.10而言，向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl化合物6A(上文所闡述之小分子抑制劑)之5.0% w/w抑制劑溶液以產生1000mg/l抑制劑溶液用於預處理罐(1μl=1mg)。
對於實例8.11而言，向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl化合物6B(上文所闡述之小分子抑制劑)之5.0% w/w抑制劑溶液以產生1000mg/l抑制劑溶液用於預處理罐(1μl=1mg)。
對於實例8.1-8.11之各結垢試驗，結垢試驗液體係不含紅泥固體之SBL。在150℃之溫度進行結垢測試1.25小時。針對各測試實施三個結垢試驗。空白預處理液體之pH及預處理抑制劑之pH為13.5。將各 實例之壁積垢減少與空白(使用不含抑制劑之無Si SBL預處理罐)比較。結果提供於表8中。
自上述結果看到，使用含有Si(OR)3基團之聚合抑制劑進行預處理可用於本發明之預處理製程中(實例8.1、8.3、8.4及8.6-8.9)。使用小分子抑制劑(實例8.10及8.11)進行預處理對壁積垢減少具有較小效應。然而，使用含有Si(OR)2基團之聚合抑制劑(實例8.2)以及含有Si(OR)3基團但無疏水性之聚合抑制劑(實例8.5)進行預處理不能防止壁積垢。
實例9-用於單流(高固體)製程之抑制劑結構變化
實例9闡釋各種含有-Si(OR)3基團之聚合化合物之使用，其可用於本發明之預處理製程中以用於具有高固體(紅泥固體)之單流應用。
對於實例9.1-9.4之預處理試驗中之每一者而言，預處理液體為無Si SBL且pH為13.5。使用每一溶液在100℃之溫度下將罐處理16小時。將結垢試驗結果與使用不含積垢抑制劑之無Si SBL之預處理液體 處理且然後經三個結垢試驗之罐進行比較。
根據美國專利申請公開案第2006/0124553號之實例8-10中所闡述程序來製備實例9.1之含有含-Si(OR)3基團之聚合物的抑制劑溶液。對於實例9.1而言，使用下列單體：30莫耳%第三辛基丙烯醯胺、10莫耳%丙烯酸、55莫耳%丙烯醯胺及5莫耳% N-(3-三乙氧基矽烷基)丙基丙烯醯胺。然後將NaOH水溶液(2wt%)添加至固體聚合物中以製備5.0wt%活性溶液，其中5.0%之活性值係基於固體聚合物之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl此5.0% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
根據美國專利申請公開案第2006/0124553號之實例8-10中所闡述程序來製備實例9.2之含有含-Si(OR)3基團之聚合物的抑制劑溶液。對於實例9.2而言，使用下列單體：50莫耳%丙烯酸、45莫耳% N-環己基丙烯醯胺及5莫耳% N-(3-三乙氧基矽烷基)丙基丙烯醯胺。然後將NaOH水溶液(2wt%)添加至固體聚合物中以製備5.0wt%活性溶液，其中5.0%之活性值係基於固體聚合物之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl此5.0% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
根據美國專利申請公開案第2006/0124553號之實例8-10中所闡述程序來製備實例9.3之含有含-Si(OR)3基團之聚合物的抑制劑溶液。對於實例9.3而言，使用下列單體：23.3莫耳%第三辛基丙烯醯胺、56.7莫耳%丙烯酸、12莫耳% N-乙烯基吡咯啶酮及8莫耳% N-(3-三乙氧基矽烷基)丙基丙烯醯胺。然後將NaOH水溶液(2wt%)添加至固體聚合物中以製備5.0wt%活性溶液，其中5.0%之活性值係基於固體聚合物之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl此5.0% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
根據美國專利申請公開案第2006/0124553號之實例8-10中所闡述 程序來製備實例9.4之含有含-Si(OR)3基團之聚合物的抑制劑溶液。對於實例9.4而言，使用下列單體：36.7莫耳%第三辛基丙烯醯胺、43.3莫耳%丙烯酸、12莫耳% N-乙烯基吡咯啶酮及8莫耳% N-(3-三乙氧基矽烷基)丙基丙烯醯胺。然後將NaOH水溶液(2wt%)添加至固體聚合物中以製備5.0wt%活性溶液，其中5.0%之活性值係基於固體聚合物之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl此5.0% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例9.1-9.4之結垢試驗中之每一者而言，結垢試驗液體係含有以400mg/l之量存在之紅泥固體之SBL。在150℃之溫度下運行結垢測試1.25小時。空白預處理液體之pH及預處理抑制劑之pH為13.5。針對每一測試實施三個結垢試驗。將每一實例之壁積垢減少與空白(使用不含抑制劑之無Si SBL預處理罐)進行比較。結果提供於表9中。
自上述結果看到，使用含有Si(OR)3基團之聚合抑制劑進行預處理可用於高固體製程中之本發明之預處理製程中。
實例10-用於單流(高固體)製程之抑制劑結構變化
實例10闡釋各種含有-Si(OR)3基團之聚合化合物可用於本發明之預處理製程中以用於具有高固體(紅泥固體)之單流應用。
對於實例10.1及10.2之預處理試驗中之每一者而言，預處理液體 為無Si SBL且pH為13.5。使用每一溶液在100℃之溫度下將罐處理16小時。將結垢試驗結果與使用不含積垢抑制劑之無Si SBL之預處理液體處理且然後經三個結垢試驗之罐進行比較。
藉由以下方式來製備實例10.1之含有含-Si(OR)3基團之聚合物之抑制劑溶液：將2.02g聚乙二醇二縮水甘油基醚(PEG 400-DGE)溶於15.93g水中且然後添加0.8599g 3-(胺基丙基)三甲氧基矽烷。將溶液在70℃下攪拌30min以形成固體凝膠。然後向凝膠中添加NaOH水溶液(2wt%)以製備5.9wt%活性溶液，其中5.9%之活性值係基於凝膠(未水解化合物)之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加508μl此5.9% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
藉由以下方式來製備實例10.2之含有含-Si(OR)3基團之聚合物之抑制劑溶液：將20g伸乙基胺E-100(四伸乙基五胺(TEPA)、五伸乙基六胺(PEHA)及六伸乙基七胺(HEHA)之混合物且數量平均分子量為250-300g/莫耳；可自Huntsman,The Woodlands,Texas獲得)溶於50g水中，在冰浴中冷卻至0℃，且然後添加15.5g表氯醇，隨後添加13.4g 50wt% NaOH。將溶液在回流下保持1小時，然後冷卻至室溫且添加40g水及14g 50wt% NaOH，隨後添加6.8g 3-(縮水甘油氧基丙基)三甲氧基矽烷。在室溫下將混合物攪拌過夜。然後將NaOH水溶液(2wt%)添加至固體聚合物中以製備5.0wt%活性溶液，其中5.0%之活性值係基於未水解化合物之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl此5.0% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例10.1及10.2之結垢試驗中之每一者而言，結垢試驗液體係含有以400mg/l之量存在之紅泥固體之SBL。在150℃之溫度下運行結垢測試1.25小時。空白預處理液體之pH及預處理抑制劑之pH為 13.5。針對每一測試實施三個結垢試驗。將每一實例之壁積垢減少與空白(使用不含抑制劑之無Si SBL預處理罐)進行比較。結果提供於表10中。
自上述結果看到，使用含有Si(OR)3基團之聚合抑制劑進行預處理可用於本發明之預處理製程中。然而，不含疏水性之聚合抑制劑(實例10.1)不能成功地抑制此實例之操作條件(含有固體之合成拜耳液)中之積垢。
實例11-用於單流(高固體)製程之抑制劑結構變化
實例11闡釋本發明之預處理製程中之各種聚合化合物對於具有高固體(紅泥固體)之單流應用之效應。
對於實例11.1-11.4之預處理試驗中之每一者而言，預處理液體為無Si SBL且pH為13.5。使用每一溶液在100℃之溫度下將罐處理16小時。將結垢試驗結果與使用不含積垢抑制劑之無Si SBL之預處理液體處理且然後經三個結垢試驗之罐進行比較。
藉由以下方式來製備實例11.1之不含疏水性之抑制劑溶液：將4g伸乙基胺E-100(Huntsman,The Woodlands,Texas)及2.3g雙(六亞甲基)三胺溶於50g水中，在冰浴中冷卻至3℃，且然後添加5.33g表氯醇，隨後添加3.4667g 50wt% NaOH。將溶液在28℃下攪拌20min且然後在回流下保持1小時，然後冷卻至室溫，從而得到固體凝膠。將30.1g凝膠與3g 50wt% NaOH及80g水混合，隨後在室溫下攪拌過夜以得到黏性溶液。然後向黏性溶液中添加2.49g 3-(縮水甘油氧基丙 基)三甲氧基矽烷，隨後在室溫下攪拌過夜。然後向凝膠中添加NaOH水溶液(2wt%)以製備5.0wt%活性溶液，其中5.0%之活性值係基於凝膠(未水解化合物)之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl此5.0% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
藉由以下方式來製備實例11.2之含有低(1%)疏水性之抑制劑溶液：將1.8483g聚乙烯亞胺(Lupasol® WF,BASF,Germany)加熱至100℃且然後在攪拌下添加0.1188g縮水甘油基4-壬基苯基醚及0.4064g 3-(縮水甘油氧基丙基)三甲氧基矽烷。繼續攪拌10分鐘以形成固體凝膠，然後在100℃下加熱16小時。然後向凝膠中添加NaOH水溶液(2wt%)以製備5.0wt%活性溶液，其中5.0%之活性值係基於凝膠(未水解化合物)之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl此5.0% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
藉由以下方式來製備實例11.3之含有Si(OR)2基團之抑制劑溶液：將5.00g聚乙烯亞胺(Lupasol® WF，來自BASF,Germany)混合於5.00g乙醇中，且然後添加1.09g縮水甘油基氧基丙基甲基二甲氧基矽烷及0.32g縮水甘油基4-壬基苯基醚。將混合物在60℃下攪拌1小時。然後向凝膠中添加NaOH水溶液(2wt%)以製備5.0wt%活性溶液，其中5.0%之活性值係基於凝膠(未水解化合物)之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl此5.0% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
藉由將12.12g苯乙烯/馬來酸酐共聚物(SMA)在50℃下溶於120mL二甲基甲醯胺(DMF)中來製備實例11.4之含有-Si(OR)3基團之抑制劑溶液。將2.718g二乙胺、1.608g牛脂胺及3.714g(3-胺基丙基)三甲氧基矽烷之溶液在攪動下緩慢添加至18ml上述DMF溶液中。將所得 DMF溶液在100℃下加熱2小時，然後冷卻至室溫。將經冷卻DMF溶液在攪動下緩慢傾倒至3000mL乙酸乙酯中以沈澱白色固體粉末形式之SMA聚合物。過濾粉末，使用冷乙酸乙酯洗滌，且在真空下乾燥過夜。然後將NaOH水溶液(2wt%)添加至經乾燥白色固體聚合物中以製備2.0wt%活性溶液，其中2.0%之活性值係基於固體聚合物之重量。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加1500μl此2.0% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例11.1-11.4之結垢試驗中之每一者而言，結垢試驗液體係含有以400mg/l之量存在之紅泥固體之SBL。在150℃之溫度下運行結垢測試1.25小時。空白預處理液體之pH及預處理抑制劑之pH為13.5。針對每一測試實施三個結垢試驗。將每一實例之壁積垢減少與空白(使用不含抑制劑之無Si SBL預處理罐)進行比較。結果提供於表11中。
自上述結果看到，使用含有Si(OR)3基團之聚合抑制劑進行預處理可用於本發明之預處理製程中，而不含疏水性或含有低疏水性(例如實例11.2)、Si(OR)2基團(例如實例11.3)或低Si(OR)2基團(例如實例11.2)之聚合抑制劑實際上增加積垢形成。
實例12-用於單流(高固體)製程之抑制劑結構變化
實例12闡釋本發明之預處理製程中之小分子化合物對於具有高 固體(紅泥固體)之單流應用之效應。
對於實例12.1-12.10之預處理試驗中之每一者而言，使用每一溶液在100℃之溫度下將罐處理16小時。將結垢試驗結果與使用不含紅泥固體且不含積垢抑制劑之去離子水及NaOH鹽之預處理液體處理且然後經三個結垢試驗之罐進行比較。
對於實例12.1之抑制劑溶液而言，向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl小分子化合物6A之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例12.2之抑制劑溶液而言，向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl小分子化合物6B之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例12.3之抑制劑溶液而言，向罐中添加30ml去離子水，隨後添加600μl化合物6A之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生pH為11.2之用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例12.4之抑制劑溶液而言，向罐中添加30ml去離子水，隨後添加600μl化合物6B之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生pH為11.2之用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例12.5之抑制劑溶液而言，將2.84g 2wt% NaOH添加至47.16g去離子水中以產生pH為12.0之溶液。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加600μl化合物6A之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生pH為12.0之用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例12.6之抑制劑溶液而言，將2.84g 2wt% NaOH添加至47.16g去離子水中以產生pH為12.0之溶液。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加600μl化合物6B之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生pH為12.1之用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1 mg)。
對於實例12.7之抑制劑溶液而言，將1.48g 26wt% NaOH添加至48.52g去離子水中以產生pH為13.0之溶液。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加600μl化合物6A之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生pH為13.0之用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例12.8之抑制劑溶液而言，將1.65g 26wt% NaOH添加至48.35g去離子水中以產生pH為13.0之溶液。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加600μl化合物6B之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生pH為13.0之用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例12.9之抑制劑溶液而言，將7.50g硫酸鈉(Na2SO4)溶於42.09g去離子水中，隨後添加0.41g 26wt% NaOH以產生pH為13.0之溶液。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加600μl化合物6A之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生pH為13.0之用於預處理罐之1.000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例12.10之抑制劑溶液而言，將7.50g硫酸鈉(Na2SO4)溶於42.09g去離子水中，隨後添加0.41g 26wt% NaOH以產生pH為13.0之溶液。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加600μl化合物6B之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生pH為13.0之用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例12.1-12.10之結垢試驗中之每一者而言，結垢試驗液體係含有以400mg/l之量存在之紅泥固體之SBL。在150℃之溫度下運行結垢測試1.25小時。針對每一測試實施三個結垢試驗。將每一實例之壁積垢減少與空白(使用去離子水及不含抑制劑之鹽(NaOH)預處理罐)進行比較。結果提供於表12中。
自上述結果看到，在用於含有溶解鹽之預處理液體時，或在預處理液體具有約11.0或更高之pH時，使用小分子抑制劑進行預處理在一定程度上可用於(亦即展示一定程度之較輕或中等積垢抑制)本發明之預處理製程中。需要優化液體pH及/或鹽濃度以達成最佳性能。實例12.1及12.2展示，在用於本發明製程中時，小分子化合物6A及6B在紅泥固體存在下抑制積垢。在無鹽下使用相同分子時(去離子水溶液，實例12.3及12.5，化合物6A)，預處理組合物不能在該等操作條件下抑制積垢。
實例13-各種鹽製程溶液中之抑制劑結構變化
實例13闡釋含有-Si(OR)3基團之抑制劑在本發明之預處理製程中對使用低固體(無紅泥固體)之雙流應用之效應。
對於實例13.1之預處理試驗而言，使用溶液在100℃之溫度下將罐處理16小時。將結垢試驗結果與使用不含積垢抑制劑之去離子水及NaOH鹽之預處理液體處理且然後經三個結垢試驗之罐進行比較。對 於空白預處理而言，將3.23g 0.5wt% NaOH添加至49.0g去離子水中以產生pH為12.0之溶液。向罐中添加此空白之30ml部分。
對於實例13.1之抑制劑溶液而言，向罐中添加30ml空白溶液，隨後添加600μl 2A之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例13.1之結垢試驗中之每一者而言，結垢試驗液體係不含紅泥固體之SBL。在150℃之溫度下運行結垢測試1.25小時。針對每一測試實施三個結垢試驗。將實例13.1之壁積垢減少與空白(使用去離子水及不含抑制劑之鹽(NaOH)預處理罐)進行比較。結果提供於表13中。
自上述結果看到，在除NaOH外不存在其他鹽時，預處理液體較佳地具有11.0或更大之pH。在預處理液體之pH為約11.0或大於約11.0時，pH為11.0之NaOH濃度經計算為0.04g/l或約0.004%。pH為12.0之NaOH濃度經計算為約0.04%。
實例14-鹽製程溶液中之抑制劑結構變化
實例14闡釋含有-Si(OR)3基團之抑制劑在本發明之預處理製程中對使用低固體(無紅泥固體)之雙流應用之效應。
對於實例14.1及14.2之預處理試驗而言，使用溶液在100℃之溫度下將罐處理16小時。將結垢試驗結果與使用不含積垢抑制劑之去離子水及NaOH鹽之預處理液體處理且然後經三個結垢試驗之罐進行比較。對於空白預處理而言，將3.92g 0.5wt% NaOH添加至46.08g去離子水中以產生pH為12.0之溶液。向罐中添加此空白之30ml部分。
對於實例14.1之抑制劑溶液而言，將4.64g 0.50wt% NaOH在攪拌下添加至45.36g去離子水中以達成12.0之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加600μl 2A之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生用於預處理罐之100mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例14.2之抑制劑溶液而言，將3.48g 0.5% NaOH在攪拌下添加至46.52g去離子水中以達成12.0之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加150μl 2A之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例14.1及14.2之結垢試驗中之每一者而言，結垢試驗液體係不含紅泥固體之SBL。在12.0之pH及150℃之溫度下運行結垢測試1.25小時。針對每一測試實施三個結垢試驗。將實例14之壁積垢減少與空白(使用去離子水及不含抑制劑之鹽(NaOH)預處理罐)進行比較。結果提供於表14中。
自上述結果看到，在除NaOH外不存在其他鹽時，預處理液體較佳地具有11.0或更大之pH。在預處理液體之pH為約11.0或大於約11.0時，pH為11.0之NaOH濃度經計算為0.04g/l或約0.004%。因此，在鹽濃度為約0.004%或更大或預處理液體之pH為約11.0或更高時，使用本發明化合物進行預處理適於減少壁積垢形成。
實例15-各種鹽製程溶液及pH中之抑制效應
實例15闡釋含有-Si(OR)3基團之抑制劑在本發明之預處理製程中於各種鹽濃度及各種pH中對使用低固體(無紅泥固體)之雙流應用之效 應。
對於實例15.1-15.7之預處理試驗而言，使用溶液將罐在100℃之溫度下處理16小時。將結垢試驗結果與並未使用任一預處理液體進行處理(亦即僅以機械方式清洗罐)且然後經三個結垢試驗之罐進行比較。
對於實例15.1之抑制劑溶液而言，將8.77g 0.5% NaOH在攪拌下添加至41.23g去離子水中以達成12.0之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加150μl 2A之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例15.2之抑制劑溶液而言，將0.05g硫酸鈉在攪拌下添加至44.82g去離子水中以溶解固體，隨後添加5.13g 0.5wt% NaOH及2.56g 2wt% NaOH以達成12.0之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加150μl 2A之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例15.3之抑制劑溶液而言，將0.050g硫酸鈉在攪拌下添加至40.00g去離子水中，隨後添加9.95g 50wt% NaOH以達成13.3之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加150μl 2A之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例15.4之抑制劑溶液而言，將0.50g硫酸鈉在攪拌下添加至44.90g去離子水中以溶解固體，隨後添加4.60g 0.5wt% NaOH以達成12.0之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加150μl 2A之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例15.5之抑制劑溶液而言，將0.50g硫酸鈉在攪拌下添加至40.21g去離子水中以溶解固體，隨後添加9.29g 50wt% NaOH以達 成13.3之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加150μl 2A之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例15.6之抑制劑溶液而言，將5.00g硫酸鈉在攪拌下添加至41.10g去離子水中以溶解固體，隨後添加3.90g 0.5wt% NaOH以達成12.0之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加150μl 2A之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例15.7之抑制劑溶液而言，將5.00g硫酸鈉在攪拌下添加至37.62g去離子水中以溶解固體，隨後添加7.38g 50wt% NaOH以達成13.3之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加150μl 2A之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例15.1-15.7之結垢試驗中之每一者而言，結垢試驗液體係不含紅泥固體之SBL。在150℃之溫度下運行結垢測試1.25小時。針對每一測試實施三個結垢試驗。將實例15之壁積垢減少與空白(僅以機械方式清洗罐)進行比較。結果提供於表15中。
實例15.2-15.7展示，硫酸鈉可以約0.1%至約10.0% wt/wt之各種濃度用於預處理液體中。實例15.1展示，在預處理液體之pH為約12.0或更大且除NaOH外並無其他鹽存在時，觀察到積垢抑制。
實例16-各種鹽製程溶液及pH中之抑制效應
實例16闡釋含有-Si(OR)3基團之各種鹽濃度抑制劑在本發明之預處理製程中對使用低固體(無紅泥固體)之雙流應用之效應。
對於實例16.1-16.4之預處理試驗而言，使用抑制劑溶液將罐在100℃之溫度下處理16小時。將結垢試驗結果與使用預處理液體(藉由將1.55g 50wt% NaOH在攪拌下添加至48.45g去離子水中以達成13.2之量測pH製得)處理之罐進行比較。將此溶液之30ml部分添加至罐(空白)中，且然後經三個結垢試驗。
對於實例16.1之抑制劑溶液而言，將1.25g 50.0% NaOH在攪拌下添加至48.75g去離子水中以達成13.1之量測pH。向罐中添加30ml此溶液。使用2wt% NaOH將抑制劑2A之5% w/w儲備溶液稀釋10倍以製備2A之0.5% w/w溶液(如上文所闡述)。將600μl 2A之0.5% w/w抑制劑溶液添加至罐溶液中以產生用於預處理罐之100mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例16.2之抑制劑溶液而言，將1.24g 50% NaOH在攪拌下添加至48.76g去離子水中以達成13.1之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加150μl抑制劑2A之5% w/w儲備溶液以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例16.3而言，將7.50g硫酸鈉在攪拌下添加至42.04g去離子水中以溶解固體，隨後添加0.46g 50% NaOH以達成13.1之量測pH。硫酸鈉濃度約為15wt/wt%。向罐中添加30ml此溶液。使用2wt% NaOH將抑制劑2A之5% w/w儲備溶液稀釋10倍以製備2A之0.5% w/w溶液(如上文所闡述)。將600μl 2A之0.5% w/w抑制劑溶液添加至 罐溶液中以產生用於預處理罐之100mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例16.4而言，將7.50g硫酸鈉在攪拌下添加至41.83g去離子水中，且然後添加0.67g 50% NaOH以達成13.2之量測pH。硫酸鈉濃度約為15wt/wt%。向罐中添加30ml此溶液，隨後添加150μl抑制劑2A之5% w/w儲備溶液以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例16.1-16.4之結垢試驗中之每一者而言，結垢試驗液體係不含紅泥固體之SBL。在150℃之溫度下運行結垢測試1.25小時。針對每一測試實施三個結垢試驗。將實例16之壁積垢減少與空白進行比較。結果提供於表16中。
實例16.3及16.4展示，硫酸鈉可用於預處理液體中。實例16.1及16.2展示，在除NaOH外並無其他鹽存在時，預處理液體之pH約為11.0或更大。
實例17-各種鹽製程溶液及pH中之抑制效應
實例17闡釋含有-Si(OR)3基團之各種鹽濃度抑制劑在本發明之預處理製程中對使用低固體(無紅泥固體)之雙流應用之效應。
對於實例17.1-17.8之預處理試驗而言，使用抑制劑溶液將罐在100℃之溫度下處理16小時。將結垢試驗結果與使用預處理液體(藉由將1.02g 50wt% NaOH在攪拌下添加至48.98g去離子水中以達成13.0 之量測pH製得)處理之罐進行比較。將此溶液之30ml部分添加至不含任一積垢抑制劑之罐(空白)中，且然後經三個結垢試驗。
對於實例17.1之抑制劑溶液而言，將1.00g 50% NaOH在攪拌下添加至49.00g去離子水中以達成13.0之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後將150μl抑制劑2A之5% w/w儲備溶液添加至罐溶液中以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例17.2之抑制劑溶液而言，將0.050g碳酸鈉(Na2CO3)在攪拌下添加至48.93g去離子水中以溶解固體(0.1% Na2CO3)，隨後添加1.02g 50wt% NaOH以達成13.1之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後將150μl抑制劑2A之5% w/w儲備溶液添加至罐溶液中以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例17.3之抑制劑溶液而言，將0.50g碳酸鈉在攪拌下添加至48.72g去離子水中以溶解固體(1% Na2CO3)，隨後添加0.68g 50wt% NaOH以達成13.0之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後將150μl抑制劑2A之5% w/w儲備溶液添加至罐溶液中以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例17.4之抑制劑溶液而言，將2.50g碳酸鈉在攪拌下添加至47.03g去離子水中以溶解固體(5% Na2CO3)，隨後添加0.47g 50wt% NaOH以達成13.0之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後將150μl抑制劑2A之5% w/w儲備溶液添加至罐溶液中以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例17.5之抑制劑溶液而言，將5.00g碳酸鈉在攪拌下添加至46.53g去離子水中以溶解固體(10% Na2CO3)，隨後添加0.47g 50wt% NaOH以達成13.1之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後將150μl抑制劑2A之5% w/w儲備溶液添加至罐溶液中以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例17.6之抑制劑溶液而言，將7.50g碳酸鈉在攪拌下添加至42.27g去離子水中以溶解固體(15% Na2CO3)，隨後添加0.23g 50wt% NaOH以達成13.0之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後將150μl抑制劑2A之5% w/w儲備溶液添加至罐溶液中以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例17.7之抑制劑溶液而言，將0.50g磷酸鈉(Na3PO4)在攪拌下添加至48.35g去離子水中以溶解固體(1% Na3PO4)，隨後添加1.15g 50wt% NaOH以達成13.1之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後將150μl抑制劑2A之5% w/w儲備溶液添加至罐溶液中以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例17.8之抑制劑溶液而言，將7.50g磷酸鈉(Na3PO4)在攪拌下添加至42.15g去離子水中以溶解固體(15% Na3PO4)，隨後添加0.35g 50wt% NaOH以達成13.2之量測pH。向罐中添加30ml此溶液，隨後將150μl抑制劑2A之5% w/w儲備溶液添加至罐溶液中以產生用於預處理罐之250mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例17.1-17.8之結垢試驗中之每一者而言，結垢試驗液體係不含紅泥固體之SBL。在150℃之溫度下運行結垢測試1.25小時。針對每一測試實施三個結垢試驗。將實例17之壁積垢減少與空白進行比較。結果提供於表17中。
實例17.2-17.8展示，各種鹽(包含氫氧化鈉、碳酸鈉及磷酸鈉)可用於預處理液體中。實例17.1展示，在預處理液體之pH為約13.0或更大且除NaOH外並不存在其他鹽時，觀察到積垢抑制。
實例18-預處理溫度變化之效應
實例18闡釋在各種溫度下施加含有-Si(OR)3基團之抑制劑作為預處理用於本發明之預處理製程中對具有低固體含量(無紅泥固體)之雙流應用的效應。
對於實例18.1-18.3之預處理試驗而言，使用抑制劑溶液在25℃(實例18.1)、100℃(實例18.2)及150℃(實例18.3)之溫度下將罐處理4小時。將結垢試驗結果與並未使用任一預處理液體進行處理(亦即僅以機械方式清洗之空白罐)且然後經三個結垢試驗之罐進行比較。
對於實例18.1-18.3之抑制劑溶液而言，使用相同抑制劑溶液-2A之5.0% w/w抑制劑溶液(如上文所闡述)。向罐中添加30ml無Si SBL，隨後添加600μl 2A之5.0% w/w抑制劑溶液以產生用於預處理罐之1000mg/l抑制劑溶液(1μl=1mg)。
對於實例18.1-18.3之結垢試驗中之每一者而言，結垢試驗液體係不含紅泥固體之SBL。在150℃之溫度下運行結垢測試1.25小時。針對每一測試實施三個結垢試驗。將實例18之壁積垢減少與空白進行比較。結果提供於表18中。
實例18.1-18.3展示，低達25℃至高達150℃之各種溫度皆可用於預處理製程中。
儘管本發明使用所考慮較佳實施例來闡述本發明，但應理解，本發明並不限於所揭示實施例，但意欲涵蓋包含於隨附申請專利範圍範圍內之各種修改及等效配置，且若適當本發明亦涵蓋隨附申請專利範圍之多個從屬實施例。

Claims (16)

  1. 一種於拜耳法(Bayer process)中減少含鋁矽酸鹽積垢之方法，其包括：鑑別在該拜耳法期間易受積垢形成之拜耳法設備表面；使該經鑑別之拜耳法設備表面與可有效形成經處理表面之量之積垢抑制組合物接觸，該經處理表面在隨後與拜耳法流接觸時較其他方面相當之未處理表面對積垢形成抗性強；其中該積垢抑制組合物包括一或多種水溶性鹽具有至少約0.004wt/wt%或更高總溶解鹽之水溶液之液體或pH約11.0或更高之液體，該積垢抑制組合物進一步包括含矽化合物，其中該含矽化合物係包括式(I)單元及式(II)單元之聚合物或聚合反應產物- 其中T1及E1各獨立地係第一視情況經取代之包括約2至約40個碳之烴基；Q1係H或第二視情況經取代之包括約1至約20個碳之烴基；A1a及A2a各獨立地係直接鍵或包括約1至約20個碳之有機連結基團；R1a係H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基、視情況經取代之C2-C20烯基、I族金屬離子、II族金屬離子或NR2a 4，其中各R2a獨立地選自 H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基及視情況經取代之C2-C20烯基；及使該經處理表面與該拜耳法流接觸，其中Q1係選自丁基、2-乙基己基、C8-10烷基、苯基、甲苯酚基、壬基苯基、十六烷基、辛烯基及十八烷基。
  2. 一種於拜耳法(Bayer process)中減少含鋁矽酸鹽積垢之方法，其包括：鑑別在該拜耳法期間易受積垢形成之拜耳法設備表面；使該經鑑別之拜耳法設備表面與可有效形成經處理表面之量之積垢抑制組合物接觸，該經處理表面在隨後與拜耳法流接觸時較其他方面相當之未處理表面對積垢形成抗性強；其中該積垢抑制組合物包括一或多種水溶性鹽具有至少約0.004wt/wt%或更高總溶解鹽之水溶液之液體或pH約11.0或更高之液體，該積垢抑制組合物進一步包括含矽化合物，及使該經處理表面與該拜耳法流接觸，其中該含矽化合物係至少多胺、第一氮反應性化合物及第二氮反應性化合物之反應產物，其中：該第一氮反應性化合物包括-Si(OR1b)3基團及氮反應性基團，其中R1b係H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基、視情況經取代之C2-C20烯基、I族金屬離子、II族金屬離子或NR2b 4，各R2b獨立地選自H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基及視情況經取代之C2-C20烯基；該第二氮反應性化合物包括氮反應性基團且不含Si(OR1b)3基團。
  3. 如請求項2之方法，其中該反應產物具有至少約500之重量平均分子量。
  4. 如請求項2之方法，其中該第一氮反應性化合物係選自縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷及氯丙基三甲氧基矽烷。
  5. 如請求項2之方法，其中該第二氮反應性化合物係選自烷基鹵化物、縮水甘油氧基醚及烷基環氧化物。
  6. 一種於拜耳法(Bayer process)中減少含鋁矽酸鹽積垢之方法，其包括：鑑別在該拜耳法期間易受積垢形成之拜耳法設備表面；使該經鑑別之拜耳法設備表面與可有效形成經處理表面之量之積垢抑制組合物接觸，該經處理表面在隨後與拜耳法流接觸時較其他方面相當之未處理表面對積垢形成抗性強；其中該積垢抑制組合物包括一或多種水溶性鹽具有至少約0.004wt/wt%或更高總溶解鹽之水溶液之液體或pH約11.0或更高之液體，該積垢抑制組合物進一步包括含矽化合物，及使該經處理表面與該拜耳法流接觸，其中該含矽化合物包括：具有通式X或XI之第一組份- 其中R1g獨立地係CH2或CH2-CH2；且X3係NH、NH-R1g-NH或NH-R1g-NH-R1g-NH； 作為第二組份之3-縮水甘油氧基丙基三甲基氧基矽烷；及作為第三組份之2-乙基己基縮水甘油基醚；其中該化合物之合成藉由以下進行：該第一組份與該3-縮水甘油氧基丙基三甲基氧基矽烷在該第一組份之反應性氫組合以形成中間體，及然後使該中間體與該2-乙基己基縮水甘油基醚反應以形成該含矽化合物。
  7. 一種於拜耳法(Bayer process)中減少含鋁矽酸鹽積垢之方法，其包括：鑑別在該拜耳法期間易受積垢形成之拜耳法設備表面；使該經鑑別之拜耳法設備表面與可有效形成經處理表面之量之積垢抑制組合物接觸，該經處理表面在隨後與拜耳法流接觸時較其他方面相當之未處理表面對積垢形成抗性強；其中該積垢抑制組合物包括一或多種水溶性鹽具有至少約0.004wt/wt%或更高總溶解鹽之水溶液之液體或pH約11.0或更高之液體，該積垢抑制組合物進一步包括含矽化合物，及使該經處理表面與該拜耳法流接觸，其中該含矽化合物係具有懸垂之式XII之基團或端基之聚合物： 其中v係1或2之整數；v+w=3；R1h係選自H、C1-C12烷基、芳基、Na、K、Li及NH4；及J係選自H及具有1至20個碳範圍內之碳數之烴基團。
  8. 一種於拜耳法(Bayer process)中減少含鋁矽酸鹽積垢之方法，其包括：鑑別在該拜耳法期間易受積垢形成之拜耳法設備表面； 使該經鑑別之拜耳法設備表面與可有效形成經處理表面之量之積垢抑制組合物接觸，該經處理表面在隨後與拜耳法流接觸時較其他方面相當之未處理表面對積垢形成抗性強；其中該積垢抑制組合物包括一或多種水溶性鹽具有至少約0.004wt/wt%或更高總溶解鹽之水溶液之液體或pH約11.0或更高之液體，該積垢抑制組合物進一步包括具有一或多個-Si(OR)n基團之含矽化合物；其中：n係1至3之整數；及R係H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基、視情況經取代之C2-C20烯基、I族金屬離子、II族金屬離子或NR1 4，其中各R1獨立地選自H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基及視情況經取代之C2-C20烯基；及使該經處理表面與該拜耳法流接觸，其中基於該拜耳法流之總重量，該拜耳法流包括約0.01重量%至約60重量%範圍內之量之懸浮固體，其中該等固體係氧化鐵。
  9. 一種於拜耳法(Bayer process)中減少含鋁矽酸鹽積垢之方法，其包括：鑑別在該拜耳法期間易受積垢形成之拜耳法設備表面；使該經鑑別之拜耳法設備表面與可有效形成經處理表面之量之積垢抑制組合物接觸，該經處理表面在隨後與拜耳法流接觸時較其他方面相當之未處理表面對積垢形成抗性強；其中該積垢抑制組合物包括一或多種水溶性鹽具有至少約0.004wt/wt%或更高總溶解鹽之水溶液之液體或pH約11.0或更高 之液體，該積垢抑制組合物進一步包括含矽化合物；及使該經處理表面與該拜耳法流接觸，其中基於該拜耳法流之總重量，該拜耳法流包括約0.01重量%至約60重量%範圍內之量之懸浮固體，其中該含矽化合物係包括式(I)單元及式(II)單元之聚合物或聚合反應產物- 其中T1及E1各獨立地係第一視情況經取代之包括約2至約40個碳之烴基；Q1係第二視情況經取代之包括約1至約20個碳之烴基；A1a及A2a各獨立地係直接鍵或包括約1至約20個碳之有機連結基團；R1a係H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基、視情況經取代之C2-C20烯基、I族金屬離子、II族金屬離子或NR2a 4，其中各R2a獨立地選自H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基及視情況經取代之C2-C20烯基；且該聚合物具有至少約500之重量平均分子量，其中該等有機連結基團A1a及A2a各獨立地由-A3a-A4a-A5a-A6a-代表，其中：A3a係直接鍵、NR3a或O，其中R3a係H或C1-3烷基；A4a係直接鍵、C=O、視情況經取代之C1-C10伸烷基或視情況 經取代之C6-C12芳基；A5a係直接鍵、O、NR4a、醯胺、胺基甲酸酯或脲，其中R4a係H或C1-3烷基；及A6a係直接鍵、O、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C2-C20烯基或視情況經取代之C7-C20芳烷基；其中該等有機連結基團A1a及A2a中之至少一者係-CH2-CH(OH)-CH2-O-及視情況經取代之C1-C10伸烷基或視情況經取代之C6-C12芳基，其中Q1係選自丁基、2-乙基己基、C8-10烷基、苯基、甲苯酚基、壬基苯基、十六烷基、辛烯基及十八烷基。
  10. 一種於拜耳法(Bayer process)中減少含鋁矽酸鹽積垢之方法，其包括：鑑別在該拜耳法期間易受積垢形成之拜耳法設備表面；使該經鑑別之拜耳法設備表面與可有效形成經處理表面之量之積垢抑制組合物接觸，該經處理表面在隨後與拜耳法流接觸時較其他方面相當之未處理表面對積垢形成抗性強；其中該積垢抑制組合物包括一或多種水溶性鹽具有至少約0.004wt/wt%或更高總溶解鹽之水溶液之液體或pH約11.0或更高之液體，該積垢抑制組合物進一步包括含矽化合物；及使該經處理表面與該拜耳法流接觸，其中基於該拜耳法流之總重量，該拜耳法流包括約0.01重量%至約60重量%範圍內之量之懸浮固體，其中該含矽化合物係至少多胺、第一氮反應性化合物及第二氮反應性化合物之反應產物，該反應產物具有至少約500之重量平均分子量，其中： 該第一氮反應性化合物包括-Si(OR1b)3基團及氮反應性基團，其中R1b係H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基、視情況經取代之C2-C20烯基、I族金屬離子、II族金屬離子或NR2b 4，各R2b獨立地選自H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基及視情況經取代之C2-C20烯基；且該第二氮反應性化合物包括氮反應性基團且不含Si(OR1b)3基團。
  11. 如請求項10之方法，其中該第一氮反應性化合物係選自縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷及氯丙基三甲氧基矽烷。
  12. 如請求項10之方法，其中該第二氮反應性化合物係選自硫酸二甲酯、氯辛烷、氯己烷、苄基氯、表氯醇、縮水甘油基4-壬基苯基醚、丁基縮水甘油基醚、2-乙基己基縮水甘油基醚、苯基縮水甘油基醚、C12-C14烷基縮水甘油基醚、甲苯酚基縮水甘油基醚、辛烯基琥珀酸酐、C8-10烷基鹵化物、C8-10烷基縮水甘油基醚及十八烯基琥珀酸酐。
  13. 一種於拜耳法(Bayer process)中減少含鋁矽酸鹽積垢之方法，其包括：鑑別在該拜耳法期間易受積垢形成之拜耳法設備表面；使該經鑑別之拜耳法設備表面與可有效形成經處理表面之量之積垢抑制組合物接觸，該經處理表面在隨後與拜耳法流接觸時較其他方面相當之未處理表面對積垢形成抗性強；其中該積垢抑制組合物包括一或多種水溶性鹽具有至少約0.004wt/wt%或更高總溶解鹽之水溶液之液體或pH約11.0或更高之液體，該積垢抑制組合物進一步包括具有一或多個-Si(OR)n基 團之含矽化合物；其中：n係1至3之整數；及R係H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基、視情況經取代之C2-C20烯基、I族金屬離子、II族金屬離子或NR1 4，其中各R1獨立地選自H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基及視情況經取代之C2-C20烯基；及使該經處理表面與該拜耳法流接觸，其中基於該拜耳法流之總重量，該拜耳法流包括約0.01重量%至約60重量%範圍內之量之懸浮固體，其中該含矽化合物包括至少一種具有至少三種組份之化合物，一種組份係R1f組份，一種組份係R2f組份及一種組份係R3f組份，該等組份在該化合物內係根據通式VII排列- 其中該化合物係碳酸酯、碳酸氫酯、胺基甲酸酯、脲、醯胺及其鹽中之至少一者；且其中R1f係選自H、烷基、胺、烷基胺、結構(VIII)及式(IX)- 其中R2f及R4f獨立地選自H、烷基、胺、烷基胺、GG及EE，其中GG係選自3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘 油氧基丙基三烷氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基烷基二烷氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基二烷基單烷氧基矽烷、3-異氰酸基丙基三烷氧基矽烷、3-異氰酸基丙基烷基二烷氧基矽烷、3-異氰酸基丙基二烷基單烷氧基矽烷、3-氯丙基三烷氧基矽烷、3-氯丙基烷基二烷氧基矽烷及3-氯丙基二烷基單烷氧基矽烷；其中EE係選自2-乙基己基縮水甘油基醚、正丁基縮水甘油基醚、第三丁基縮水甘油基醚、C3-C22縮水甘油基醚、C3-C22異氰酸酯、C3-C22氯化物、C3-C22溴化物、C3-C22碘化物、C3-C22硫酸酯、C3-C22酚縮水甘油基醚及其任何組合；R3f及R5f獨立地選自H、烷基、胺烷基胺、GG及EE；及n1係2至6之整數。
  14. 一種於拜耳法(Bayer process)中減少含鋁矽酸鹽積垢之方法，其包括：鑑別在該拜耳法期間易受積垢形成之拜耳法設備表面；使該經鑑別之拜耳法設備表面與可有效形成經處理表面之量之積垢抑制組合物接觸，該經處理表面在隨後與拜耳法流接觸時較其他方面相當之未處理表面對積垢形成抗性強；其中該積垢抑制組合物包括一或多種水溶性鹽具有至少約0.004wt/wt%或更高總溶解鹽之水溶液之液體或pH約11.0或更高之液體，該積垢抑制組合物進一步包括具有一或多個-Si(OR)n基團之含矽化合物；其中：n係1至3之整數；及R係H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基、視情況經取代之C2-C20烯基、I族金屬離子、II族金屬離子或NR1 4，其中各R1獨立地選自 H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基及視情況經取代之C2-C20烯基；及使該經處理表面與該拜耳法流接觸，其中基於該拜耳法流之總重量，該拜耳法流包括約0.01重量%至約60重量%範圍內之量之懸浮固體，其中該含矽化合物包括至少三種組份，其中該至少三種組份之第一組份具有通式X或XI- 其中R1g獨立地係CH2或CH2-CH2；及X3係NH、NH-R1g-NH或NH-R1g-NH-R1g-NH；該至少三種組份之第二組份係3-縮水甘油氧基丙基三甲基氧基矽烷；及該至少三種組份之第三組份係2-乙基己基縮水甘油基醚；其中該化合物之合成藉由以下進行：該第一組份與該第二組份在該第一組份之反應性氫組合以形成中間體，及然後使該中間體與該第三組份反應以形成該化合物。
  15. 一種於拜耳法(Bayer process)中減少含鋁矽酸鹽積垢之方法，其包括：鑑別在該拜耳法期間易受積垢形成之拜耳法設備表面；使該經鑑別之拜耳法設備表面與可有效形成經處理表面之量之積垢抑制組合物接觸，該經處理表面在隨後與拜耳法流接觸時較其他方面相當之未處理表面對積垢形成抗性強； 其中該積垢抑制組合物包括一或多種水溶性鹽具有至少約0.004wt/wt%或更高總溶解鹽之水溶液之液體或pH約11.0或更高之液體，該積垢抑制組合物進一步包括具有一或多個-Si(OR)n基團之含矽化合物；其中：n係1至3之整數；及R係H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基、視情況經取代之C2-C20烯基、I族金屬離子、II族金屬離子或NR1 4，其中各R1獨立地選自H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基及視情況經取代之C2-C20烯基；及使該經處理表面與該拜耳法流接觸，其中基於該拜耳法流之總重量，該拜耳法流包括約0.01重量%至約60重量%範圍內之量之懸浮固體，其中該含矽化合物係具有懸垂之式XII之基團或端基之聚合物- 其中v係1或2之整數；v+w=3；R1h係選自H、C1-C12烷基、芳基、Na、K、Li及NH4；及J係選自H及具有1至20之碳數之烴基團。
  16. 一種於拜耳法(Bayer process)中減少含鋁矽酸鹽積垢之方法，其包括：鑑別在該拜耳法期間易受積垢形成之拜耳法設備表面；使該經鑑別之拜耳法設備表面與可有效形成經處理表面之量之積垢抑制組合物接觸，該經處理表面在隨後與拜耳法流接觸時較其他方面相當之未處理表面對積垢形成抗性強；其中該積垢抑制組合物包括一或多種水溶性鹽具有至少約 0.004wt/wt%或更高總溶解鹽之水溶液之液體或pH約11.0或更高之液體，該積垢抑制組合物進一步包括具有一或多個-Si(OR)n基團之含矽化合物；其中：n係1至3之整數；及R係H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基、視情況經取代之C2-C20烯基、I族金屬離子、II族金屬離子或NR1 4，其中各R1獨立地選自H、視情況經取代之C1-C20烷基、視情況經取代之C6-C12芳基、視情況經取代之C7-C20芳烷基及視情況經取代之C2-C20烯基；及使該經處理表面與該拜耳法流接觸，其中基於該拜耳法流之總重量，該拜耳法流包括約0.01重量%至約60重量%範圍內之量之懸浮固體，其中該含矽化合物係包括式XIII單元及式XIV單元之聚合物- 其中：A1b及A2b各獨立地係具有1至20個碳之烴基團或A1b及A2b各獨立地係氮原子與鄰接基團之間之直接鍵；T2及E2各獨立地係具有2至40個碳之烴基團；及Q2係選自H及具有1至20個碳之烴基團，其中該聚合物之分子量為至少500，且Q2不含矽烷基團，其中v係1或2之整數；v+w=3；R1h係選自H、C1-C12烷基、芳基、Na、K、Li及NH4；及J係選自H及具有1至20之碳數之烴基團。
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