Inhibidores poliamínicos de las incrustaciones modificados hidrófobamente.

Un polímero que comprende una unidad recurrente de la fórmula (I) y una unidad recurrente de la fórmula (II) en donde:

T y E son cada uno independientemente un primer radical hidrocarbilo opcionalmente sustituido que comprende de 2 a 40 carbonos;

Q es un segundo radical hidrocarbilo opcionalmente sustituido que comprende de 1 a 20 carbonos;

A1 y A2 son cada uno independientemente un enlace directo o un grupo enlazador orgánico que comprende de 1 a 20 carbonos;

R" ≥ H, C1-C20 alquilo opcionalmente sustituido, C6-C12 arilo opcionalmente sustituido, C7-C20 aralquilo opcionalmente sustituido, C2-C20 alquenilo opcionalmente sustituido, ion metálico del Grupo I, ion metálico del Grupo II, o NR14, en donde cada R1 se selecciona independientemente de H, C1-C20 alquilo opcionalmente sustituido, C6-C12 arilo opcionalmente sustituido, C7-C20 aralquilo opcionalmente sustituido, y C2-C20 alquenilo opcionalmente sustituido; y

el polímero tiene un peso molecular medio ponderal de al menos 500;

con la salvedad de que Q no contiene un grupo Si(OR")3; y

con la salvedad de que A2 no es -C(≥O)-alquilo insustituido; y

que comprende opcionalmente además una unidad recurrente -((CH2)n-NH)-, en donde n es un número entero comprendido en el intervalo de 2 a 10.

Inhibidores poliamínicos de las incrustaciones modificados hidrófobamente.

Antecedentes de la Invención Campo de la Invención Esta invención se refiere a poliaminas y métodos de utilizar las mismas para tratamiento de las incrustaciones en diversas corrientes de procesos industriales. Realizaciones preferidas se refieren a poliaminas que contienen Si modificadas hidrófobamente, que se ha encontrado son particularmente útiles para el tratamiento de las incrustaciones de aluminosilicatos en corrientes de procesos industriales difíciles de tratar, por ejemplo en el proceso Bayer de la alúmina, corrientes de residuos nucleares y corrientes efluentes de fábricas de papel Kraft.

Descripción de la Técnica Afín La formación de incrustaciones es un problema en numerosas corrientes de procesos industriales. Las incrustaciones están constituidas por materiales sólidos que se forman generalmente en las superficies del equipo que están expuestas a corrientes de procesos acuosas. Las incrustaciones contienen típicamente materiales inorgánicos que tienen solubilidad en agua relativamente baja, e incluyen por ejemplo diversos materiales de aluminosilicatos de sodio hidratados tales como aluminosilicatos amorfos (v.g. hidrogel de aluminosilicato) , zeolitas, sodalitas y canerinitas. La eliminación de las incrustaciones por métodos mecánicos, v.g., por raspado, es a menudo indeseable debido a que tales procedimientos pueden implicar gastos considerables en términos de tiempo de parada del proceso, y pueden ser impracticables en los casos en que las incrustaciones se forman en superficies del equipo de proceso que son difíciles de acceder.

Diversos tratamientos químicos han sido desarrollados para eliminar las incrustaciones y/o inhibir la formación de incrustaciones en diversas corrientes de procesos industriales. Tales tratamientos químicos se aplican generalmente entremezclando del producto químico de tratamiento con la corriente de proceso, permitiendo así el manejo de superficies que son difíciles de acceder y reduciendo o eliminando el tiempo de parada. Cierto número de polímeros que contienen Si han sido desarrollados en los últimos años y aplicados al tratamiento de las incrustaciones. US 5.415.782A (columna 7, líneas 14-24) da a conocer el uso de inhibidores de las incrustaciones preparados por reacción de una alquileno-poliamina con una halohidrina polifuncional tal como epiclorhidrina. WO 96/33953A (ejemplo 4) da a conocer el uso de inhibidores de las incrustaciones preparados por reacción de una polietilenopoliamina con un epoxi-succinato disódico. Véanse, v.g., la Patente U.S. No. 6.814873; Núms. de Publicación de Patente U.S. 2005/0010008, 2004/0162406, 2006/0124553, 2004/0162406, 2004/0011744, y 2005/0274926, y WO 2004/009006 Las Publicaciones de Patente que anteceden son particularmente relevantes para el propósito de describir diversos tipos de incrustaciones, así como polímeros particulares que contienen Si y su uso como antiincrustantes en ciertas corrientes de procesos industriales.

Los polímeros que contienen Si y métodos de utilización de los mismos arriba descritos presentan un avance importante en la técnica, pero no han resuelto por completo el problema de la formación de incrustaciones en las corrientes de procesos industriales. Las corrientes de procesos industriales difíciles de tratar son particularmente molestas. Por ejemplo, hay una necesidad sentida desde hace largo tiempo de tratamientos químicos y métodos de reducción y/o inhibición de las incrustaciones en corrientes de procesos que contienen un nivel relativamente alto de sulfato, óxido de hierro finamente dispersado (v.g., "barro rojo") , sodalitas finamente dispersada, y/o nitrato/nitrito combinados.

Una diversidad de polímeros que contienen Si han sido desarrollados para otros propósitos, pero sin ninguna motivación particular para aplicar dicha técnica no análoga al tratamiento de las incrustaciones. Véanse, v.g., Núms. de Patente U.S. 3.560.543; 5.354.829; 6.262.216; 6.410.675; 6.429.275; 6.486.287; y 6.743.882; Publicación de Patente U.S. Núm. 2006/0159975; ídem de Canadá CA 2.193.155; Yang et al. Prepr. Pap. Am. Chem. Soc.. Div. Fuel Chem. 2004, 49 (2) . 599-600; y Macromol. Symp. 2004, 210, 329.

Sumario de la Invención Se han desarrollado ahora nuevos polímeros que contienen Si y métodos para el tratamiento de las incrustaciones en corrientes de procesos industriales. Sorprendentemente, se ha encontrado que polímeros que contienen SI relativamente hidrófobos pueden proporcionar una eficiencia sustancialmente mayor que polímeros comparables por lo demás, de menor hidrofobicidad.

Una realización proporciona un polímero que comprende una unidad recurrente de la fórmula (I) y una unidad recurrente de la fórmula (II) :

en donde: T y E son cada uno independientemente un primer radical hidrocarbilo opcionalmente sustituido que

comprende de 2 a 40 carbonos; Q es un segundo radical hidrocarbilo opcionalmente sustituido que comprende de 1 a 20 carbonos; A1 y A2 son cada uno independientemente un enlace directo o un grupo enlazador orgánico que comprende de 1 a 20 carbonos;

R" = H, C1-C20 alquilo opcionalmente sustituido, C6-C12 arilo opcionalmente sustituido, C7-C20 aralquilo opcionalmente sustituido, C2-C20 alquenilo opcionalmente sustituido, ion metálico del Grupo I, ion metálico del Grupo II, o NR14, en donde cada R1 se selecciona independientemente de H, C1-C20 alquilo opcionalmente sustituido, C6-C12 arilo opcionalmente sustituido, C7-C20 aralquilo opcionalmente sustituido y C2-C20 alquenilo opcionalmente sustituido; y

el polímero tiene un peso molecular medio ponderal de al menos 500; con la salvedad de que Q no contiene un grupo Si (OR") 3; con la salvedad de que A2 no es -C (=O) -alquilo insustituido.

Otra realización proporciona una composición que comprende un producto de reacción polímero de al menos una poliamina, un primer compuesto reactivo con el nitrógeno, y un segundo compuesto reactivo con el nitrógeno, teniendo el producto de reacción polímero un peso molecular medio ponderal de al menos 500, en donde:

el primer compuesto reactivo con el nitrógeno comprende un Grupo -Si (OR") 3 y un grupo reactivo con el nitrógeno, donde R" = H, C1-C20 alquilo opcionalmente sustituido, C6-C12 arilo opcionalmente sustituido, C7-C20 aralquilo opcionalmente sustituido, C2-C20 alquenilo opcionalmente sustituido, ion metálico del Grupo I, ion metálico del Grupo II, o NR14, seleccionándose cada R1 independientemente de H, C1-C20 alquilo opcionalmente sustituido, C6-C12 arilo opcionalmente sustituido, C7-C20 aralquilo opcionalmente sustituido, y C2-C20 alquenilo opcionalmente sustituido;

el segundo compuesto reactivo con el nitrógeno comprende un grupo reactivo con nitrógeno y no contiene un grupo Si (OR") 3; y al menos uno de la poliamina y el segundo compuesto reactivo con el nitrógeno comprende un radical hidrocarbilo opcionalmente sustituido que comprende de 2 a 40 carbonos.

Otra realización proporciona un método para reducir o eliminar las incrustaciones en un proceso industrial, que comprende añadir al proceso un polímero o composición como se describe en esta memoria.

Estas y otras realizaciones se describen con mayor detalle más adelante.

Descripción Detallada de las Realizaciones Preferidas Términos tales como "tratamiento" y "manejo", en el contexto de la descripción de los métodos para el tratamiento de las incrustaciones, son términos amplios que se utilizan en esta memoria en su sentido ordinario tal como es entendido por los expertos en la técnica, e incluyen por tanto métodos que dan como resultado la inhibición y/o la prevención de la formación de incrustaciones, así como la reducción, retirada y/o eliminación de las incrustaciones existentes.

El término "incrustaciones" es un término amplio que se utiliza en esta memoria en su sentido ordinario tal como es entendido por los expertos en la técnica, e incluye por tanto diversos depósitos fundamental o completamente inorgánicos formados en las superficies del equipo expuesto a corrientes de procesos industriales. Ejemplos de incrustaciones incluyen materiales de aluminosilicato de sodio hidratado tales como aluminosilicatos amorfos (v.g., hidrogel de aluminosilicato) , zeolitas, sodalitas y canerinitas.

Términos utilizados en esta memoria para describir materiales químicos, tales como "anti-incrustante", "inhibidor de las incrustaciones", "aditivo reductor de las incrustaciones", etc., son términos amplios que se utilizan en esta memoria en su sentido ordinario tal como es entendido por los expertos en la técnica e incluyen por tanto materiales químicos (tales como polímeros) que son útiles para el tratamiento... [Seguir leyendo]

1. Un polímero que comprende una unidad recurrente de la fórmula (I) y una unidad recurrente de la fórmula (II)

en donde: 5 T y E son cada uno independientemente un primer radical hidrocarbilo opcionalmente sustituido que comprende de 2 a 40 carbonos; Q es un segundo radical hidrocarbilo opcionalmente sustituido que comprende de 1 a 20 carbonos; A1 y A2 son cada uno independientemente un enlace directo o un grupo enlazador orgánico que comprende de 1 a 20 carbonos;

R" = H, C1-C20 alquilo opcionalmente sustituido, C6-C12 arilo opcionalmente sustituido, C7-C20 aralquilo opcionalmente sustituido, C2-C20 alquenilo opcionalmente sustituido, ion metálico del Grupo I, ion metálico del Grupo II, o NR14, en donde cada R1 se selecciona independientemente de H, C1-C20 alquilo opcionalmente sustituido, C6-C12 arilo opcionalmente sustituido, C7-C20 aralquilo opcionalmente sustituido, y C2-C20 alquenilo opcionalmente sustituido; y

el polímero tiene un peso molecular medio ponderal de al menos 500; con la salvedad de que Q no contiene un grupo Si (OR") 3; y con la salvedad de que A2 no es -C (=O) -alquilo insustituido; y que comprende opcionalmente además una unidad recurrente - ( (CH2) n-NH) -, en donde n es un número entero comprendido en el intervalo de 2 a 10.

2. El polímero de la reivindicación 1, en donde los grupos enlazadores orgánicos A1 y A2 se representan cada uno independientemente por -A3 -A4 -A5 -A6-, donde: A3 = un enlace directo, NR' u O, donde R' es H o C1-3 alquilo; A4 = un enlace directo, C=O, C1-10 alquileno opcionalmente sustituido, o C6-C12 arilo opcionalmente sustituido; A5 = un enlace directo, O, NR"', amida, uretano o urea, donde R"' es H o C1-3 alquilo; y

A6 = un enlace directo, O, C1-C20 alquilo opcionalmente sustituido, C2-C20 alquenilo opcionalmente sustituido o C7-C20 aralquilo opcionalmente sustituido.

3. El polímero de una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en donde al menos uno de los grupos enlazadores orgánicos A1 y A2 se selecciona de -CH (OH) -CH2-, -CH2-CH (OH) -, -CH (OH) -CH2-O, -CH2-CH (OH) -O-, -CH2-CH (OH) -CH2-O-, -C (=O) -CH (CO2M) -, -C (=O) -CH (CH2CO2M) - y -C (=O) -CH2-CH (CO2M) -, donde M se selecciona de H, un catión metálico, un catión amonio, C1-C20 alquilo opcionalmente sustituido, C6-C12 arilo opcionalmente sustituido, C7-C20 aralquilo opcionalmente sustituido, y C2-C20 alquenilo opcionalmente sustituido, donde también al menos uno de los grupos enlazadores orgánicos A1 y A2 es -CH2-CH (OH) -CH2-O-.

4. El polímero de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde al menos uno de los primer y segundo radicales hidrocarbilo T, E y Q es C1-C20 alquilo opcionalmente sustituido, C6-C12 arilo opcionalmente sustituido, C735 C20 aralquilo opcionalmente sustituido, o C2-C20 alquenilo opcionalmente sustituido, y/o en donde al menos uno de los primeros radicales hidrocarbilo T y E se selecciona de (CH2) 2- y -CH2-CH (OH) -CH2-; y/o en donde el polímero comprende al menos aproximadamente 1 por ciento en moles de unidades recurrentes de la fórmula (I) y al menos aproximadamente 1 por ciento en moles de unidades recurrentes de la fórmula (II) , basado en los moles totales de unidades recurrentes en el polímero; o en donde Q se selecciona de butilo, 2-etilhexilo, fenilo, cresilo, nonilfenilo,

cetilo, octenilo, y octadecilo.

5. El polímero de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde R" = ion metálico del Grupo I, ion metálico del Grupo II, o NR14.

6. El polímero de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual al menos uno de los grupos enlazadores orgánicos A1 y A2 es -CH2-CH (OH) -CH2-O-.

7. Una composición que comprende un polímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que es el Producto de reacción polímero de al menos una poliamina, un primer compuesto reactivo con el nitrógeno, y un segundo compuesto reactivo con el nitrógeno, teniendo el Producto de reacción polímero un peso molecular medio ponderal de al menos 500, en donde:

el primer compuesto reactivo con el nitrógeno comprende un grupo -Si (OR") 3 y un grupo reactivo con el 50 nitrógeno, donde R" = H, alquilo C1-C20 opcionalmente sustituido, C6-C12 arilo opcionalmente sustituido, C7-C20 aralquilo opcionalmente sustituido, C2-C20 alquenilo opcionalmente sustituido, ion metálico del Grupo I, ion metálico del Grupo II, o NR14, seleccionándose independientemente cada R1 de H, C1-C20 alquilo opcionalmente sustituido, C6-C12 arilo opcionalmente sustituido, C7-C20 aralquilo opcionalmente sustituido, y C2-C20 alquenilo opcionalmente sustituido;

el segundo compuesto reactivo con el nitrógeno comprende un grupo reactivo con el nitrógeno y no contiene un grupo -Si (OR") 3; y

al menos uno de la poliamina y el segundo compuesto reactivo con el nitrógeno comprende un radical hidrocarbilo opcionalmente sustituido que comprende de 2 a 40 carbonos; y opcionalmente en donde la poliamina comprende una unidad recurrente de la fórmula - ( (CH2) r-NR"") -, donde r es un número entero comprendido en el intervalo de 1 a 20 y R"" es H, C1-C20 alquilo opcionalmente sustituido, C6-C12 arilo opcionalmente sustituido, C7-C20 aralquilo opcionalmente sustituido, o C2-C20 alquenilo opcionalmente sustituido.

8. La composición de la reivindicación 7, en la cual: la poliamina comprende un resto (NR42) -J- (NR42) ; J es un fragmento hidrocarbilo opcionalmente sustituido que comprende de 2 a 40 átomos; y cada R4 es independientemente H, C1-8 alquilo opcionalmente sustituido, o C6-10 arilo opcionalmente

sustituido, preferiblemente en donde el segundo compuesto reactivo con el nitrógeno comprende al menos dos restos reactivos con el nitrógeno.

9. La composición de la reivindicación 7, en la cual la poliamina se selecciona de polietilenimina, trietilenotetraamina, 1, 2-diaminoetano, 1, 3-diaminopropano, 1, 4diaminobutano, 1, 5-diaminopentano, 1, 5-diaminohexano, 1, 8-diaminooctano y diaminoisoforona; el primer compuesto reactivo con el nitrógeno se selecciona de glicidoxipropil-trimetoxisilano y cloropropiltrimetoxisilano; y

el segundo compuesto reactivo con el nitrógeno se selecciona de sulfato de dimetilo, clorooctano, clorohexano, cloruro de bencilo, epiclorhidrina, glicidil-4-nonilfeniléter, butil-glicidil-éter, 2-etilhexil-glicidil-éter, fenilglicidil-éter, C12-C14 alquil-glicidil-éter, cresil-glicidil-éter, anhídrido octenilsuccínico y anhídrido octadecenilsuccínico.

10. Un método para reducir o eliminar las incrustaciones en un proceso industrial, que comprende añadir el polímero de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 o la composición de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9 al proceso.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 10, en el cual la corriente de proceso comprende al menos una seleccionada de un nivel de sulfato de al menos aproximadamente 1 g/l, un nivel de óxido de hierro dispersado finamente de al menos aproximadamente 20 mg/l, un nivel de sodalita dispersada finamente de al menos aproximadamente 20 mg/l, y una concentración combinada nitrato/nitrito de al menos aproximadamente 0, 5 molar.

12. El método de la reivindicación 11, en el cual la corriente de proceso es una corriente del proceso Bayer.

13. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12, en el cual la cantidad de polímero que se utiliza para reducir o eliminar las incrustaciones de aluminosilicato en la corriente de proceso está comprendida en el intervalo de aproximadamente 1 ppm a aproximadamente 500 ppm, en peso basado en la corriente de proceso.

14. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el cual R" = ion metálico del Grupo I, ion metálico del Grupo II, o NR14.