УМЕНЬШЕНИЕ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ БАЙЕРА Российский патент 2015 года по МПК C02F5/12 

Настоящее изобретение относится к композициям и способам применения указанных композиций для обработки отложений в различных промышленных технологических потоках, в частности к некоторым малым молекулам на основе силана, которые, как было обнаружено, особенно эффективны обработки алюмосиликатных отложений, образующихся в технологическом потоке в процессе Байера.

Как описано, в числе прочего, в Патенте США №6814873, содержание которого полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки, процесс Байера-применяют для производства оксида алюминия из бокситовой руды. В ходе этого процесса для экстракции растворимых частиц оксида алюминия из боксита используют щелочной раствор. После растворения частиц оксида алюминия из боксита и удаления нерастворимой пустой породы их технологического потока растворимый оксид алюминия осаждают в виде твердого тригидрата оксида алюминия. Оставшийся щелочной раствор, известный как «раствор» и/или «отработанный раствор» затем возвращают на более ранние стадии процесса и применяют для обработки новой порции боксита. Таким образом создают систему циркуляции жидкости. В целях настоящего изобретения настоящее описание определяет термин «раствор». Рециркуляция раствора в системе циркуляции жидкости однако имеет свои сложности.

Боксит часто содержит оксид кремния в различных формах и количествах. Некоторые формы оксида кремния нереакционноспособны, поэтому они не растворяются и остаются в цикле процесса Байера в виде твердого материала. Другие формы оксида кремния (например, глины) реакционноспособны и растворяются в щелочи при добавлении в растворы процесса Байера, увеличивая таким образом концентрацию оксида кремния в растворе. Поскольку раствор повторно протекает по контуру процесса Байера, концентрация оксида кремния в растворе далее возрастает, достигая наконец той точки, когда оксид кремния реагирует с алюминием и едким натром, образуя нерастворимые частицы алюмосиликата. Твердый алюмосиликат существует по меньшей мере в двух формах, содалит и канкринит. Эти и другие формы алюмосиликата обычно называют, и для целей настоящей заявки обозначают, термином «продукт обескремнивания» или «ПОК».

ПОК может иметь формулу 3(Na₂O·Al2O3·2SiO2·0-2 Н₂О)·2NaX, где Х представляет собой ОН-, Cl-, $$C{O}_3^2-$$ , $$S{O}_4^2-$$ . Поскольку ПОК имеет обратную растворимость (выпадение осадка увеличивается при более высоких температурах) и способен осаждаться в виде мелких чешуек твердых нерастворимых кристаллических твердых веществ, его накопление в оборудовании процесса Байера представляет собой проблему. По мере того как ПОК в процессе Байера накапливается в трубах, резервуарах, теплообменном оборудовании, и другом оборудовании, применяемом в процессе, это вызывает сужение сечения и создает препятствия для протекания потока, и может неблагоприятно сказываться на значении объемной скорости протекания раствора. Кроме того, по причине его теплопроводящих свойств, отложения ПОК на теплообменных поверхностях уменьшают эффективность теплообменников.

Для уменьшения указанных неблагоприятных воздействий обычно используют режим удаления отложений, при котором участвующее в процессе оборудование отключают от линии, и отложения подвергают физической или химической обработке и удаляют. Применение такого режима приводит к значительным и регулярным периодам простоя важного оборудования. Кроме того, как часть процесса удаления отложений часто применяют опасные концентрированные кислоты, такие как серная кислота, и это представляет собой нежелательную угрозу безопасности.

Другой способ, при помощи которого в ходе процесса Байера контролируют увеличение концентрации оксида кремния в растворе, представляет собой целенаправленное осаждение ПОК в виде свободных кристаллов, а не в виде отложений. Обычно стадию «обескремнивания» в процессе Байера применяют для уменьшения концентрации оксида кремния в растворе путем осаждения оксида кремния в виде ПОК, в форме свободного осадка. Хотя такой процесс обескремнивания уменьшает суммарную концентрацию оксида кремния в растворе, полное удаление всего оксида кремния из раствора практически не осуществимо, и изменение условий процесса в различных частях контура (например, в теплообменниках) может вызвать изменения в растворимости ПОК, что приведет к его последующему осаждению в виде отложений.

Предыдущие попытки контроля и/или уменьшения отложений ПОК в процессе Байера включали введение полимерных материалов, содержащих три алкилоксигруппы, связанные с одним атомом кремния, как описано в Патенте США №6814873 В2, опубликованных заявках на патенты США №№2004/0162406 А1, 2004/0011744 A1, 2005/0010008 A2, публикации международной заявки WO 2008/045677 A1, и публикации статьи Max НТ™ Sodalite Scale Inhibitor: Plant Experience and Impact on the Process, by Donald Spitzer et al., Pages 57-62, Light Metals 2008. (2008), все содержание которых полностью включено в настоящую заявку посредством ссылок.

Производство и применение таких триалкоксисилановых привитых полимеров, однако может быть причиной нежелательных величин вязкости, что делает затруднительными обращение с полимером и диспергирование полимера в растворе процесса Байера. Другие предшествующие попытки воздействовать на наросты вещества, ухудшающего качество, описаны в Патентах США №№5650072 и 5314626, содержание которых полностью включено в настоящую заявку посредством ссылок.

Следовательно, хотя операторам процесса Байера доступен широкий диапазон способов регулирования и контроля образования отложений ПОК, существует явная потребность и полезность в усовершенствовании способа предотвращения или уменьшения образования отложений ПОК в оборудовании процесса Байера. Уровень техники, описанный в настоящем разделе, не означает того, что любой патент, публикация или другая информация, на которую ссылаются в настоящей заявке, представляет собой «прототип» по отношению к настоящему изобретению, если это не указано конкретно. Кроме того, настоящий раздел не следует рассматривать в том смысле, что был проведен поиск или что отсутствует другая существенная информация, как определено в 37 C.F.R. § 1.56(a).

Краткое описание изобретения

По меньшей мере один вариант реализации изобретения относится к способу уменьшения кремнийсодержащих отложений в процессе Байера, который включает стадию введения в Байеровский раствор ингибирующего алюмосиликатные отложения количества продуктов взаимодействия амин-содержащей молекулы и молекулы, реагирующей с амином, содержащей по меньшей мере одну реагирующую с амином группу на молекулу и по меньшей мере одну группу -Si(OR)_n на молекулу, где n=1, 2 или 3, a R представляет собой Н, С₁-С₁₂алкил, арил, Na, К, Li или NH₄; или по меньшей мере одну группу SiMJR, где группы М, J и R каждая независимо выбрана из списка, состоящего из C₁-С₆алкилокси, водорода, гидроксида или C₁-С₆ алкильной групп; или смесь указанных продуктов взаимодействия.

Другой вариант реализации относится к способу уменьшения кремнийсодержащих отложений в процессе Байера, включающему стадию введения в Байеровский раствор эффективного количества продукта взаимодействия между: 1) амин-содержащей малой молекулой и 2) малой молекулой, реагирующей с амином, содержащей по меньшей мере одну реагирующую с амином группу на молекулу и по меньшей мере одну группу -Si(OR)_n на молекулу, где n=1, 2 или 3, a R представляет собой Н, C₁-С₁₂алкил, арил, Na, К, Li или NH₄; или по меньшей мере одну группу SiMJR, где группы М, J и R каждая независимо выбрана из списка, состоящего из С₁-С₆алкилокси, водорода, гидроксида или C₁-С₆ алкильной групп; или смесь указанных продуктов взаимодействия, и 3) неполимерным реагирующим с амином гидрофобным углеводородом.

Подробное описание изобретения

В настоящем описании используют термины, которые определены следующим образом:

«Полимер» обозначает химическое соединение, содержащее по существу повторяющиеся структурные единицы, каждая из которых состоит из двух или нескольких атомов. Хотя многие полимеры имеют молекулярные массы более 500, некоторые полимеры, такие как полиэтилен, могут иметь молекулярные массы менее 500. Полимеры включают сополимеры и гомополимеры.

«Малая молекула» обозначает химическое соединение, состоящее, по существу, из не повторяющихся структурных единиц. Поскольку олигомер (более 10 повторяющихся единиц) и полимер по существу состоят из повторяющихся структурных единиц, они не являются малыми молекулами. Малые молекулы могут иметь молекулярные массы больше или меньше 500. Термины «малая молекула» и «полимер» являются взаимно исключающими.

«Вещество, ухудшающее качество» обозначает отложение вещества, накапливающееся в оборудовании в процессе производства и/или химической переработки, которое может быть нежелательным и может влиять на стоимость и/или эффективность процесса. ПОК представляет собой разновидность вещества, ухудшающего качество.

«Амин» представляет собой молекулу, содержащую один или несколько атомов азота, и имеющую по меньшей мере одну вторичную аминную группу или первичную аминную группу. Согласно приведенному определению, все моноамины, такие как додециламин, диамины, такие как гександиамин, и триамины, такие как диэтилентриамин, являются аминами.

«ГПС» представляет собой 3-глицидоксипропилтриметоксисилан.

«Алкилокси» обозначает наличие структуры ОХ, где Х представляет собой углеводород, а О представляет собой кислород. Указанный термин можно использовать взаимозаменяемо с термином «алкокси». Обычно в настоящей заявке кислород связан одновременно с группой Х и с атомом кремния в малой молекуле. Если Х представляет собой C₁, алкилоксигруппа состоит из метильной группы, связанной с атомом кислорода. Если Х представляет собой С₂, алкилоксигруппа состоит из этильной группы, связанной с атомом кислорода. Если Х представляет собой С₃, алкилоксигруппа состоит из пропильной группы, связанной с атомом кислорода. Если Х представляет собой C₄, алкилоксигруппа состоит из бутильной группы, связанной с атомом кислорода. Если Х представляет собой С₅, алкилоксигруппа состоит из пентильной группы, связанной с атомом кислорода. Если Х представляет собой С₆, алкилоксигруппа состоит из гексильной группы, связанной с атомом кислорода.

«Моноалкилокси» означает, что к атому кремния присоединена одна алкилоксигруппа.

«Диалкилокси» означает, что к атому кремния присоединены две алкилоксигруппы.

«Триалкилокси» означает, что к атому кремния присоединены три алкилоксигруппы.

«Синтетический раствор» или «синтетический оборотный раствор» представляет собой созданную в лаборатории жидкость, применяемую для проведения экспериментов, состав которой, в отношении оксида алюминия, натрия и щелочи, соответствует раствору, получаемому при циркуляции в процессе Байера.

«Байеровский раствор» представляет собой реальный раствор, протекающий в процессе Байера в промышленном оборудовании.

В случае если приведенные выше определения, или определения, приведенные в каком-то другом месте настоящей заявки, не согласуются со значением (явно или неявно), применяемым обычно, в словаре, или приведенном в источнике, включенном в настоящую заявку посредством ссылки, термины настоящей заявки и в частности термины формулы изобретения следует понимать согласно определению, приведенному в настоящей заявке, а не согласно обычному определению, словарному определению или определению, включенному посредством ссылки.

В процессе Байера при производстве оксида алюминия бокситовая руда проходит стадию размола, и оксид алюминия, вместе с некоторыми примесями, включая оксид кремния, растворяют в добавляемом растворе. Затем смесь обычно проходит стадию обескремнивания, на которой оксид кремния преднамеренно осаждают в виде продукта обескремнивания (ПОК) для уменьшения количества оксида кремния в растворе. Суспензия проходит стадию выщелачивания, на которой растворяют весь оставшийся реакционно-способный оксид кремния, благодаря чему вновь увеличивается концентрация оксида кремния в растворе, который может впоследствии образовать больше ПОК при увеличении температуры процесса. Позже раствор отделяют от нерастворенных твердых веществ, и извлекают оксид алюминия путем осаждения в форме гиббсита. Оборотный раствор проходит через теплообменник и обратно на стадию размола и таким образом завершает свой цикл. Отложения ПОК накапливаются в ходе Байер-процесса, но по большей части на стадии выщелачивания, а конкретнее на теплообменнике или вблизи него, в тех местах где оборотный раствор проходит через теплообменник.

Согласно настоящему изобретению, было обнаружено, что добавка различных типов продуктов на основе силанов может уменьшать количество образующихся отложений ПОК.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации настоящего изобретения, эффективную концентрацию низкомолекулярного продукта на основе силана вводят в некоторый момент или стадию в циркулирующий раствор процесса Байера, что минимизирует или предотвращает накопление ПОК в сосудах или оборудовании, по которым циркулирует раствор.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации настоящего изобретения, малая молекула содержит продукт взаимодействия между амином и по меньшей мере одним реагирующим с амином силаном, при этом атом кремния в силане может нести заместители моноалкилокси, диалкилокси, триалкилокси или тригидрокси.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации малая молекула представляет собой продукт взаимодействия между амин-содержащей малой молекулой и молекулой, реагирующей с амином, содержащей по меньшей мере одну реагирующую с амином группу на молекулу и по меньшей мере одну группу - Si(OR)_n на молекулу, где n=1, 2 или 3, a R=H, C1-C12 алкил, арил, Na, К, Li или NH₄, или смесь указанных продуктов взаимодействия.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации настоящего изобретения, молекула амина выбрана из линейных или разветвленных, алифатических или циклоалифатических моноаминов или диаминов. Суммарное число атомов углерода в амине предпочтительно менее 30, и более предпочтительно менее 20. По меньшей мере в одном из вариантов реализации амин выбран из списка, состоящего из: изофорондиамина, ксилилендиамина, бис(аминометил)циклогексана, гександиамина, С,С,С-триметилгександиамина, метилен-бис(аминоциклогексана), насыщенных жирных аминов, ненасыщенных жирных аминов, таких как олеиламин и соевый амин, N-жирного-1,3-пропандиамина, такого как кокоалкилпропандиамин, олеилпропандиамин, додецилпропандиамин, гидрогенизированный таллоуалкилпропандиамин и таллоуалкилпропандиамин, и любой комбинации указанных аминов.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации, особенно эффективная малая молекула содержит продукт взаимодействия малой молекулы амина с 3-глицидоксипропилтриалкоксисиланом(ГПС).

По меньшей мере в одном из вариантов реализации вводимая малая молекула представляет собой TG14. В настоящей заявке TG14 определяют как малую молекулу, имеющую структуру:

где группы М, J и R каждая независимо выбраны из списка, состоящего из групп C₁-С₆ алкилокси, водорода, гидроксида или C₁-С₆ алкила. Каждая из групп М, J и R может отличаться или совпадать с некоторыми или всеми прочими группами. Одним из вариантов TG14 является TG14-R, описанный в Патенте США №6867318. В TG14-R группы М, J и R представляют собой одинаковые C₁-С₆ алкилоксигруппы.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации малая молекула представляет собой моноалкилокси TG14. По меньшей мере в одном из вариантов реализации малая молекула представляет собой диалкилокси TG14. По меньшей мере в одном из вариантов реализации малая молекула представляет собой триалкилокси TG14. По меньшей мере в одном из вариантов реализации малая молекула представляет собой тригидрокси TG14.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации вводимая малая молекула представляет собой DG12. DG12 представляет собой додециламин с одной или несколькими силановыми группами, несущими одну, две или три алкилоксигруппы при каждой силановой группе. В настоящей заявке DG12 определяют как малую молекулу, имеющую структуру:

где группы М, J и R каждая независимо выбраны из списка, состоящего из групп C₁-С₆ алкилокси, водорода, гидроксида или C₁-С₆ алкила. Каждая из групп М, J и R может отличаться или совпадать с некоторыми или всеми прочими группами. Одним из вариантов DG12 является DG12-R, представляющий собой триалкилокси малую молекулу.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации малая молекула представляет собой моноалкилокси DG12. По меньшей мере в одном из вариантов реализации малая молекула представляет собой диалкилокси DG12. По меньшей мере в одном из вариантов реализации малая молекула представляет собой триалкилокси DG12. По меньшей мере в одном из вариантов реализации малая молекула представляет собой тригидрокси DG12.

Малую молекулу можно также выбирать из списка, состоящего из аддукта моно, ди, три или тетрамина - силана с эпоксидной функциональной группой, аддукта моно, ди, три или тетрамина - силана с изоцианатной функциональной группой, TG14, DG12, любого продукта взаимодействия между низкомолекулярным амином и силаном с реагирующей с амином функциональной группой, и любой комбинации указанных соединений.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации малая молекула представляет собой продукт взаимодействия между 1) амин-содержащей малой молекулой, 2) реагирующей с амином малой молекулой, содержащей одну реагирующую с амином группу на молекулу и по меньшей мере одну группу - Si(OR)_n на молекулу, где n=1,2 или 3, a R=H, C1-C12 алкил, арил, Na, К, Li или NH₄, или смесь указанных продуктов взаимодействия, совместно с 3) реагирующей с амином гидрофобной молекулой.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации, аминная малая молекула взаимодействует с 3-глицидоксипропилтриалкоксисиланом (ГПС) и гидрофобной молекулой, с образованием композиции, ингибирующей ПОК. Гидрофобная молекула представляет собой реагирующее с амином соединение, содержащее реагирующую с амином функциональную группу, такую как глицидил, хлор, бром или изоцианато группы. Кроме реагирующей с амином группы, гидрофобная молекула содержит по меньшей мере одну С₃-С₂₂ гидрофобную углеродную цепь, ароматическую или алифатическую, линейную или разветвленную. Особенно эффективной гидрофобной молекулой является 2-этилгексилглицидиловый простой эфир (Е), структура которого показана ниже:

Другими типичными гидрофобными молекулами являются нонилфенолглицидиловые простые эфиры, которые описаны в Международной заявке на патент WO 08045677 A1.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации, аминная молекула выбрана из линейных или разветвленных, алифатических или циклоалифатических моноаминов или диаминов. Суммарное число атомов углерода в амине предпочтительно менее 30, и более предпочтительно менее 20.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации амин выбран из списка, состоящего из: изофорондиамина, ксилилендиамина, бис(аминометил)циклогексана, гександиамина, С,С,С-триметилгександиамина, метилен-бис(аминоциклогексана), насыщенных жирных аминов, ненасыщенных жирных аминов, таких как олеиламин и соевый амин, Н-жирного-1,3-пропандиамина, такого как кокоалкилпропандиамин, олеилпропандиамин, додецилпропандиамин, гидрогенизированный таллоуалкилпропандиамин и таллоуалкилпропандиамин, и любой комбинации указанных аминов.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации амин представляет собой изофорондиамин (А), структура которого:

При взаимодействии изофорондиамина с 3-глицидоксипропилтриалкоксисиланом и 2-этилгексилглицидиловым простым эфиром в мольном соотношении 1:1:1, полученная ингибирующая композиция в основном состоит из молекулы, которая имеет скелет изофорондиамина с одним звеном силана и с одним гидрофобным звеном.

Две типичные структуры таких амин-силан-гидрофобных аддуктов показаны ниже, где молекулы, содержащие амин, представляют собой гександиамин и изофорондиамин соответственно, и где группы М, J и R каждая независимо выбраны из списка, состоящего из C₁-С₆ алкилокси, водорода, гидроксида или C₁-С₆ алкильной групп.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации, способ уменьшения кремнийсодержащих отложений в процессе Байера включает стадию введения в Байеровский раствор ингибирующего количества композиции, причем указанная композиция содержит продукт взаимодействия, полученный при взаимодействии:

амин-содержащей малой молекулы, содержащей по меньшей мере одну группу -Si(OR)_n на молекулу, где n=1, 2 или 3, a R=Н, С1-С12 алкил, арил, Na, К, Li или NH₄, и

реагирующей с амином гидрофобной молекулы с молекулярной массой менее 500 Дальтон. Амин-содержащая малая молекула может представлять собой любую из следующих молекул или их комбинацию:

аминоэтиламинопропилтриалкоксисилан, аминоэтиламинопропилдиалкоксисилан, и аминоэтиламинопропилмоноалкоксисилан. Реагирующая с амином малая молекула может быть выбрана из группы, состоящей из С₃-С₂₂ глицидилового простого эфира, С₃-С₂₂ изоцианата, С₃-С₂₂ хлорида, С₃-С₂₂ бромида, С₃-С₂₂ йодида, С₃-С₂₂ эфира серной кислоты, С₃-С₂₂ фенолглицидилового простого эфира, и любой комбинации указанных соединений.

Указанные малые молекулы на основе силанов уменьшают количество образующихся отложений ПОК, и таким образом предотвращают накопление ПОК в оборудовании процесса Байера.

Эффективность указанных малых молекул была неожиданной, поскольку на известном уровне техники утверждалось, что эффективны только полимеры с высокой молекулярной массой. Предполагали, что эффективность полимеров зависит от их гидрофобной природы и их размера. Это подтверждал тот факт, что сшитые полимеры даже более эффективны, чем одноцепочечные полимеры. В результате полагали, что малые молекулы служат только строительными блоками для указанных полимеров и не эффективны сами по себе. (WO 2008/045677 [0030]). Кроме того, в научной литературе утверждали, что «малые молекулы, содержащие»… «структуру Si-О₃, не эффективны для предотвращения содалитовых отложений», поскольку… «объемные группы»… «обязательтны для предотвращения включения молекулы в растущий содалит». Стр. 57¶ 9 Light Metals 2008. (2008). Однако в действительности недавно было обнаружено, как описано в приведенных далее примерах, что малые молекулы, такие как малые молекулы согласно настоящему описанию, действительно эффективны для уменьшения отложений ПОК.

Полагают, что существует по меньшей мере три преимущества применения ингибитора на основе малой молекулы по сравнению с полимерным ингибитором с многочисленными повторяющимися звеньями силана и гидрофобных соединений. Первым преимуществом является меньшая молекулярная масса продукта, что означает большее число активных ингибирующих фрагментов, способных окружить центры кристаллизации ПОК на стадии образования ПОК. Вторым преимуществом является то, что более низкая молекулярная масса обеспечивает повышенную скорость диффузии ингибитора, что, в свою очередь, способствует быстрому прикреплению молекул ингибитора к центрам кристаллизации ПОК. Третьим преимуществом является то, что более низкая молекулярная масса позволяет избежать высокой вязкости продукта, что делает обращение и введение в поток процесса Байера более легким и эффективным.

ПРИМЕРЫ

Следующие примеры представлены для описания вариантов реализации и применений настоящего изобретения и не предназначены ограничивать изобретение, если в формуле изобретения не указано иное.

Пример 1

Для серии экспериментов по обескремниванию применяли полипропиленовые бутыли и ротационную водяную баню с контролируемой температурой в изотермических условиях. Синтетический оборотный Байеровский раствор готовили в день эксперимента или за день до эксперимента. Обычный состав применяемого синтетического раствора был следующим:

Оксид алюминия (А): 84,62 г/л в виде Al₂O₃;

Каустический раствор (С): 238,42 г/л в виде Na₂CO₃;

Отношение А к С: 0,355.

Ряд испытаний проводили, добавляя определенную дозу TG14 и DG12 в бутыли, содержащие синтетический оборотный Байеровский раствор (150-200 мл). Синтетический раствор нагревали на водяной бане и при достижении желаемой температуры (95°С) добавляли раствор метасиликата натрия. (Добавляли количество, рассчитанное для получения исходной концентрации SiO₂ 0,05 М). Полученные растворы нагревали и выдерживали при 95°С в течение испытания (4 часа). Конечные растворы фильтровали через мембрану 0,45 мкм для выделения твердых веществ, которые промывали горячей деионизированной водой и высушивали на воздухе. В Таблице 1 показан процент осажденной массы ПОК по сравнению с контрольным испытанием без введения добавок.

Таблица 1 Процент массы ПОК, осажденной в испытаниях, по сравнению с массой контрольного образца без добавок Продукты Дозировка, м.д. % осажденной массы ПОК, по ср. с контролем Контроль 0 100 TG14 200 34 DG12 200 69

Полученные результаты показывают, что TG14 и DG12 уменьшают массу полученного осадка, что указывает на ингибирование образования ПОК.

Пример 2

Проводили ряд дополнительных испытаний таким же образом, как описано в Примере 1, с использованием Байеровского раствора с двух действующих заводов. В настоящем и последующих примерах применяли следующий способ:

В ряд полипропиленовых бутылей, содержащих оборотный раствор с завода (по 200 мл в каждой) добавляли 20 мл образца раствора 117 г/л Na₂SiO₃·5Н₂О (3,0 г/л в виде SiO₂). В выбранные бутыли также добавляли определенную дозу отдельного ингибирующего продукта. Для каждой дозы каждого ингибитора использовали бутыли в двух повторениях, также в каждом испытании использовали два повторения контрольных образцов без добавок. Полученные смеси растворов нагревали на ротационной водяной бане, поддерживая постоянную температуру 95°С на протяжении испытания (4 часа), индуцируя таким образом осаждение ПОК. Через 4 часа содержимое каждой бутыли отдельно отфильтровывали, собирая твердое вещество, которое промывали горячей деионизированной водой и высушивали на воздухе при комнатной температуре в течение ночи. Эффективность добавок определяли, сравнивая массу твердого вещества, полученного из образцов с добавлением ингибитора, с массой контрольных образцов (без добавок).

В Таблице 2 показаны результаты отдельных испытаний с использованием ингибирующих молекул, полученных при взаимодействии малой молекулы амина с реагирующим с амином силаном, 3-глицидоксипропилтриалклксисиланом (ГПС). Результаты ингибирования показаны в виде массы осажденного ПОК из обработанных образцов в процентном отношении к массе осажденного ПОК из необработанных контрольных образцов. Для расчета процента осаждения использовали средние значения из двух повторений для всех обработок.

Отдельные амины, применявшиеся для получения различных реагентов, и номенклатура, применяемая для идентификации аминов, были следующими:

А = изофорондиамин

Т = С,С,С-триметилгександиамин

S = соевый амин

О = олеиламин

Отношение, указанное в Таблице 2, показывает мольное отношение амина к ГПС (в виде амин: ГПС), применяемое в реакции получения активных низкомолекулярных продуктов. Изменения мольного отношения, как наблюдалось, приводили к образованию продуктов, проявляющих различные ингибирующие свойства.

Таблица 2 Ингибирование ПОК низкомолекулярными аддуктами взаимодействия амин/силан Амин Реагирующий с амином силан Гидрофобное соединение Отношение Дозировка продукта (ppm) % осажденного ПОК по ср. с контролем без добавки А ГПС - 1:4 25 86 Т ГПС - 1:4 50 95 S ГПС - 1:2 40 72 O ГПС - 1:2 40 73

Во всех случаях показано, что введение продукта взаимодействия амина и ГПС приводит к более низкой массе осажденного ПОК по сравнению с массой необработанных образцов. Это указывает на ингибирование осаждения ПОК при введении указанных реагентов в Байеровский раствор.

Пример 3

Аналогичные испытания проводили для оценки эффекта реагентов, содержащих продукты взаимодействия 1) малой молекулы амина, 2) реагирующего с амином силана и 3) реагирующего с амином гидрофобного соединения. Применяли тот же способ, который описан в Примере 2, реагенты для получения активных компонентов перечислены в Таблице 3, вместе с активностями, измеренными как процент осажденного ПОК по сравнению с контрольным образцом без введения добавки.

И снова во всех случаях осаждение ПОК уменьшалось при введении продуктов реакции, определенных выше, что показывало достижение ингибирования осаждения ПОК путем применения соответствующих малых молекул в Байеровском растворе.

В Таблице 3 использовали ту же номенклатуру, что и в Таблице 2, со следующими дополнениями:

ED=N-[3-(триметоксисилил)пропил]этилендиамин

Р=4-нонилфенолглицидиловый простой эфир

Е=2-этилгексилглицидиловый простой эфир

Н=1,6-гександиамин

Таблица 3 Ингибирование ПОК низкомолекулярными аддуктами взаимодействия амин/силан/гидрофобное соединение Амин Реагирующий с амином силан Гидрофобное соединение Отношение Дозировка продукта (ppm) % осажденного ПОК по ср. с контролем А ГПС Р 1:3:1 40 75 А ГПС Е 1:2:2 40 96 А ГПС Е 1:2:1 40 63 А ГПС Е 1:1:1 50 18 А ГПС Е 1:1:1 20 67 ED - Е 1:0:1 80 44 А ГПС Е 1:1:0,5 20 57 Т ГПС Е 1:1:1 6 2 Н ГПС Е 1:1:0,3 9 7

Хотя настоящее изобретение может быть реализовано во множестве различных форм, показаны на рисунках и подробно описаны в настоящей заявке конкретные предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения. Настоящее описание представляет собой пример принципов настоящего изобретения и не предназначено ограничивать настоящее изобретение конкретными иллюстративными вариантами реализации. Все патенты, заявки на патенты, научные статьи, и другие ссылочные материалы, упомянутые в настоящей заявке, полностью включены в настоящую заявку посредством ссылок. Кроме того, настоящее изобретение включает любые возможные комбинации некоторых или всех вариантов реализации, описанных в настоящей заявке и включенных в настоящую заявку.

Приведенное выше описание рассматривается как иллюстративное, а не как исчерпывающее. Настоящее описание будет допускать многие варианты и альтернативы, понятные среднему специалисту в данной области техники. Все указанные варианты и альтернативы должны рассматриваться как входящие в объем формулы изобретения, при этом термин «содержащий» означает «включающий, без ограничения». Специалист, хорошо знакомый с данной областью техники, может распознать другие эквиваленты конкретным вариантам реализации согласно настоящему описанию, причем указанные эквиваленты также следует рассматривать как входящие в формулу изобретения.

Все диапазоны и параметры, приведенные в настоящем описании, следует понимать как включающие любой и все поддиапазоны, допускаемые и включаемые указанным диапазоном, и каждое число между конечными точками. Например, указанный диапазон «от 1 до 10» следует рассматривать как включающий любой и все поддиапазоны между (и включая) минимальным значением 1 и максимальным значением 10; то есть, все поддиапазоны, начинающиеся с минимальной величины 1 или более (например, от 1 до 6,1), и заканчивая максимальным значением 10 или менее (например, от 2,3 до 9,4, от 3 до 8, от 4 до 7), и наконец каждое число 1, 2, 3,4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10, входящее в диапазон.

Это завершает описание предпочтительных и альтернативных вариантов реализации настоящего изобретения. Специалист в данной области техники может распознать другие эквиваленты конкретных вариантов реализации согласно настоящему описанию, причем указанные эквиваленты следует рассматривать как входящие в прилагаемую формулу изобретения.

Изобретение относится к химической промышленности. Способ включает введение в поток процесса Байера ингибирующего алюмосиликатное отложение количества малой молекулы, содержащей по меньшей мере одну группу Si(OR)_n, где R представляет собой Н, C₁-C₁₂ алкил, арил, Na, К, Li или NH₄, а n=1, 2 или 3; или по меньшей мере одну группу SiMJR, где группы М, J и R каждая независимо выбрана из списка, состоящего из C₁-С₆ алкилокси, водорода, гидроксида или C₁-C₆ алкильной групп. Изобретение позволяет уменьшить образование отложений продукта обескремнивания в оборудовании процесса Байера, что приводит к повышению объемной скорости жидкости и увеличению срока, в течение которого оборудование для процесса Байера может находиться в эксплуатации, а также к уменьшению потребности в дорогостоящих и опасных операциях промывки кислотой оборудования процесса Байера. Изобретение обеспечивает значительное снижение общих эксплуатационных затрат в процессе Байера. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

1. Способ уменьшения содержащих алюмосиликат отложений в процессе Байера, включающий стадии:
введения в поток процесса Байера ингибирующего алюмосиликатное отложение количества малой молекулы, содержащей
по меньшей мере одну группу Si(OR)_n, где R представляет собой Н, C₁-C₁₂алкил, арил, Na, К, Li или NH₄, а n=1, 2 или 3; или
по меньшей мере одну группу SiMJR, где группы М, J и R каждая независимо выбрана из списка, состоящего из C₁-С₆алкилокси, водорода, гидроксида или C₁-C₆ алкильной групп.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная малая молекула имеет следующую формулу:

где группы М, J и R каждая независимо выбраны из списка, состоящего из C₁-C₆алкилокси, водорода, гидроксида или C₁-С₆ алкильной групп.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная малая молекула имеет следующую формулу:

где группы М, J и R каждая независимо выбраны из списка, состоящего из C₁-C₆алкилокси, водорода, гидроксида или C₁-С₆ алкильной групп.

4. Способ уменьшения кремнийсодержащих отложений в процессе Байера, включающий стадию:
введения в Байеровский раствор эффективного количества продукта взаимодействия между амин-содержащей малой молекулой и реагирующей с амином молекулой, содержащей по меньшей мере одну реагирующую с амином группу на молекулу и
по меньшей мере одну группу - Si(OR)_n на молекулу, где n=1, 2 или 3, a R представляет собой Н, C₁-C₁₂алкил, арил, Na, К, Li или NH₄; или
по меньшей мере одну группу SiMJR на молекулу, где группы М, J и R каждая независимо выбрана из списка, состоящего из C₁-С₆алкилокси, водорода, гидроксида или C₁-С₆ алкильной групп;
или смесь указанных продуктов взаимодействия.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что указанная амин-содержащая молекула выбрана из группы, состоящей из: изофорондиамина, С,С,С-триметилгександиамина, гександиамина, мета-ксилендиамина, 4,4′-метиленбисциклогексиламина, 1,2-диаминоциклогексана, насыщенных жирных аминов, ненасыщенных жирных аминов, N-жирного-1,3-пропандиамина, такого как кокоалкилпропандиамин, олеилпропандиамин, додецилпропандиамин, гидрогенизированный таллоуалкилпропандиамин и таллоуалкилпропандиамин, и любой их комбинации.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что указанная реагирующая с амином молекула выбрана из списка, включающего 3-глицидоксипропил(триалкокси)силан, 3-глицидоксипропил(алкил)(диалкокси)силан, 3-глицидоксипропил(диалкил) (моноалкокси)силан, 3-изоцианатопропил(триалкокси)силан, 3-изоцианатопропил(алкил) (диалкокси)силан, 3-изоцианатопропил(диалкил)(моноалкокси)силан, 3-хлорпропил(триалкокси)силан, 3-хлорпропил(алкил)(диалкокси)силан и 3-хлорпропил(диалкил)(моноалкокси)силан.

7. Способ уменьшения кремнийсодержащих отложений в процессе Байера, включающий стадию
введения в Байеровский раствор ингибирующего отложения количества композиции, причем указанная композиция содержит продукт реакции, полученный при взаимодействии:
амин-содержащей малой молекулы, и
реагирующей с амином малой молекулы, содержащей по меньшей мере одну реагирующую с амином группу на молекулу и
по меньшей мере одну группу -Si(OR)_n на молекулу, где n=1, 2 или 3, a R представляет собой Н, С₁-С₁₂алкил, арил, Na, К, Li или NH₄; или
по меньшей мере одну группу SiMJR на молекулу, где группы М, J и R каждая независимо выбрана из списка, состоящего из C₁-С₆алкилокси, водорода, гидроксида или C₁-С₆ алкильной групп;
и
реагирующей с амином гидрофобной молекулы с молекулярной массой менее 500 Дальтон.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что амин-содержащая молекула выбрана из группы, состоящей из: изофорондиамина, С,С,С-триметилгександиамина, гександиамина, мета-ксилендиамина, 4,4′-метиленбисциклогексиламина, 1,2-диаминоциклогексана, насыщенных жирных аминов, ненасыщенных жирных аминов, N-жирного-1,3-пропандиамина, такого как кокоалкилпропандиамин, олеилпропандиамин, додецилпропандиамин, гидрогенизированный таллоуалкилпропандиамин и таллоуалкилпропандиамин, и любой их комбинации.

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что указанная реагирующая с амином молекула выбрана из списка, включающего 3-глицидоксипропил(триалкокси)силан, 3-глицидоксипропил(алкил)(диалкокси)силан, 3-глицидоксипропил(диалкил) (моноалкокси)силан, 3-изоцианатопропил(триалкокси)силан, 3-изоцианатопропил(алкил) (диалкокси)силан, 3-изоцианатопропил(диалкил)(моноалкокси)силан, 3-хлорпропил(триалкокси)силан, 3-хлорпропил(алкил)(диалкокси)силан и 3-хлорпропил(диалкил)(моноалкокси)силан.

10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что указанная реагирующая с амином гидрофобная малая молекула выбрана из группы, состоящей из С₃-С₂₂ глицидилового простого эфира, С₃-С₂₂ изоцианата, С₃-С₂₂ хлорида, С₃-С₂₂ бромида, С₃-С₂₂ йодида, С₃-С₂₂ сложного эфира серной кислоты, С₃-С₂₂ фенолглицидилового простого эфира, и любой комбинации указанных соединений.