Método para inhibir los depósitos de sílice y/o compuestos de silicato en sistemas acuosos.

Un método para inhibir los depósitos de sílice y/o compuestos de silicato sobre una superficie en un sistemaacuoso,

dicho método comprende la etapa de agregar un polímero al sistema acuoso, el polímero comprende:

(i) por lo menos una unidad constitucional representada por la fórmula:**Fórmula**

en donde R es un grupo alquilo por lo menos 2 átomos de carbono;

R1 se selecciona del grupo de un átomo dehidrógeno, un grupo alquilo, un grupo arilo, un éster, una amida, y una imida; k es 2 a 4;

n es por lo menosaproximadamente; y

(ii) por lo menos una unidad constitucional adicional que contiene por lo menos un gruposeleccionado del grupo de grupos carbonilo, grupos sulfonato, y grupos fosfato.

Método para inhibir los depósitos de sílice y/o compuestos de silicato en sistemas acuosos Antecedentes de la Invención 1. Campo de la invención La invención objeto se relaciona de manera general con un método para inhibir los depósitos de sílice y/o compuestos de silicato sobre una superficie en un sistema acuoso. Más específicamente, la invención objeto se relaciona con un método para inhibir los depósitos de sílice y/o compuestos de silicato sobre una superficie en un sistema acuoso al agregar un polímero al sistema acuoso.

2. Descripción de la Técnica Relacionada La formación, precipitación y depósito de escamas es problemático en un sistema acuoso, tal como un sistema generador de vapor, un sistema de agua de refrigeración, un sistema de separación de membrana, y similares. Un número de enfoques se han desarrollado en un esfuerzo para prevenir el depósito de escamas en el sistema acuoso.

La formación de escamas en el sistema acuoso se origina a partir de diversas causas. Normalmente, los sulfatos,

sílice, silicatos, altas concentraciones de fosfato, así como también carbonatos de calcio y magnesio, ya sea de origen natural o agregados al agua en el sistema acuoso para otros propósitos, reaccionan para formar la escama. La escama comprende calcio, magnesio, sílice y/o compuestos de silicato, y otros compuestos.

Un tipo particular de escama, la escama de sílice, comprende sílice y/o compuestos de silicato. La sílice y/o silicatos están naturalmente presentes en el agua. Cuando el agua se recicla en el sistema acuoso, una concentración de 20 sílice y/o silicatos aumenta hasta el punto en que ocurre la precipitación de escama de sílice del agua del sistema acuoso. Algunas veces la precipitación de escama de sílice procede por una polimerización de la sílice en sí misma, lo que resulta en un gel de sílice (es decir, un compuesto de silicato) . Normalmente, para que ocurra la precipitación de la escama de sílice, la concentración de sílice y/o silicato debe ser mayor que 200 ppm. Sin embargo, los cambios en el pH del agua afectan la precipitación de escama de sílice. Específicamente, la precipitación de escama de sílice es más favorable a un pH de 8.0 a 8.5. Más aún, cuando los cationes están presentes en el sistema acuoso, la precipitación de escama de sílice puede ocurrir cuando la concentración de sílice y/o silicato es menor de 200 ppm. Adicionalmente, los cationes pueden promover la precipitación de escama de sílice a partir de un sistema acuoso que tiene un pH mayor que 8.0. Los cationes que promueven la precipitación de escama de sílice incluyen, pero no se limitan a, AL2+, Mg2+, Zn2+, y Fe3+.

La formación y precipitación de escama de sílice es seguida por el depósito de escamas de sílice sobre una superficie de un componente interno, tal como un tubo, una membrana, un material de empaque, y un componente similar del sistema acuoso. Normalmente, el depósito de escamas de sílice se produce en la superficie del componente interno que resulta en una incrustación dura de escama de sílice. El depósito de escamas de sílice en el componente interno restringe la circulación del agua del sistema acuoso. En algunos casos, el sistema acuoso requiere calentamiento y/o enfriamiento del agua para diversos propósitos. En otros casos, el depósito de la escama de sílice en el componente interno impide las funciones de transferencia de calor del sistema acuoso. En aún otros casos, el depósito de escamas de sílice en los componentes internos resulta en calidad del agua inadecuada. Como tal, el depósito de escamas de sílice reduce la eficiencia operativa del sistema acuoso.

Una vez que se deposita la escama de sílice sobre el componente interno del sistema acuoso, la forma de eliminar

la escama de sílice es con un lavado ácido. En muchos casos, el depósito de escamas de sílice necesita la sustitución del componente interno del sistema acuoso.

Un método para evitar el depósito de escamas de sílice en el sistema acuoso hace uso de un tratamiento externo del agua. Normalmente, el tratamiento externo incluye métodos tales como la coagulación, filtración, y ablandamiento del agua antes de uso en el sistema acuoso. El uso del tratamiento externo es sólo moderadamente efectivo en 45 prevenir la formación, la precipitación, y el depósito de escamas de sílice en el sistema acuoso. En todos los casos, el tratamiento externo no impide la formación, la precipitación, y el depósito de escamas de sílice desde lodos, fangos, y los iones que imparten dureza se escapan del tratamiento externo y se introducen en el sistema acuoso.

Otro método para evitar el depósito de escamas de sílice en el sistema acuoso hace uso de un tratamiento interno del agua. Normalmente, el tratamiento interno incluye agregar un inhibidor de escamas de sílice al agua del sistema

acuoso. La adición del inhibidor de escamas de sílice mantiene la sílice y/o silicatos disueltos en el agua del sistema acuoso.

Se han agregado diversos monómeros, oligómeros y polímeros a los sistemas acuosos como el inhibidor de escamas de sílice. Los inhibidores de escamas de sílice poliméricos, tales como polímeros que comprenden el producto de reacción de óxido de etileno y óxido de propileno, se han agregado a los sistemas acuosos. Otros inhibidores de escamas de sílice polimérica conocidos incluyen polímeros que tienen una cadena principal de poliéter con grupos hidrófobos espaciados regularmente o aleatoriamente dispuestos a lo largo de la cadena principal de poliéter y polímeros que tienen cadenas principales de policarboxilato con éter de alilo o éster ligado a cadenas laterales de poliéter. Sin embargo, los enlaces de éter o éster de alilo pueden no ser adecuados bajo ciertas condiciones en las que el agua del sistema acuoso tiene un pH básico de más de 8.0, debido a la mayor incidencia de precipitación de escama de sílice, como se describió anteriormente, y adicionalmente debido a la inestabilidad de los polímeros en los pH básicos.

En vista de lo anterior, subsiste la oportunidad de proporcionar inhibidores de escamas de sílice que son diferentes de inhibidores de escamas de sílice conocidos y que alivian algunos de los problemas asociados con los inhibidores de escamas de sílice poliméricos conocidos.

Resumen de la Invención y Ventajas La invención actual proporciona un método para inhibir los depósitos de sílice y/o compuestos de silicato sobre una superficie en un sistema acuoso. El método incluye la etapa de agregar un polímero al sistema acuoso. El polímero comprende por lo menos una unidad constitucional (i) y por lo menos una unidad constitucional adicional (ii) . La unidad constitucional (i) se representa por la fórmula:

en donde R es un grupo alquilo por lo menos 2 átomos de carbono; R1 se selecciona del grupo de un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo, un grupo arilo, un éster, una amida, y una imida; k es 2 a 4; y n es por lo menos aproximadamente 10. La unidad constitucional adicional (ii) contiene por lo menos un grupo seleccionado del grupo de grupos carbonilo, grupos sulfonato, y grupos fosfato.

El polímero exhibe excelente actividad e inhibición de escama de sílice mejorando de esta manera el desempeño de los inhibidores de escama de sílice.

Breve Descripción de los Dibujos Otras ventajas de la presente invención se apreciarán fácilmente, ya que las mismas se entienden mejor mediante referencia a la siguiente descripción detallada cuando se considera en relación con el dibujo adjunto.

La Figura 1 es una gráfica de barras que ilustra la concentración de sílice estabilizada después de 22 horas a pH 7.0 y 40° Celsius de polímeros 1-3 y Polímeros comparativos (Comp.) 1-10.

Descripción Detallada de la Invención Se proporciona un método para inhibir los depósitos de sílice y/o compuestos de silicato sobre una superficie en un sistema acuoso. La formación y precipitación de la sílice y/o compuestos de silicato resultan en depósito de la sílice y/o compuestos de silicato sobre las superficies como una incrustación de escama de sílice. Los depósitos de sílice y/o compuestos de silicato en la superficie en el sistema acuoso generalmente reduce la eficiencia operacional del sistema acuoso. El método proporcionado aquí inhibe la formación, precipitación, y depósito de sílice y/o compuestos de silicato sobre las superficies en sistemas acuosos incluso bajo condiciones que promueven el depósito de la sílice y/o compuestos de silicato.

El sistema acuoso normalmente comprende un componente acuoso que está en contacto con la superficie en el sistema acuoso. El componente acuoso puede ser cualquier clase de solución de agua tal... [Seguir leyendo]

1. Un método para inhibir los depósitos de sílice y/o compuestos de silicato sobre una superficie en un sistema acuoso, dicho método comprende la etapa de agregar un polímero al sistema acuoso, el polímero comprende:

(i) por lo menos una unidad constitucional representada por la fórmula:

en donde R es un grupo alquilo por lo menos 2 átomos de carbono; R1 se selecciona del grupo de un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo, un grupo arilo, un éster, una amida, y una imida; k es 2 a 4; n es por lo menos aproximadamente 10; y (ii) por lo menos una unidad constitucional adicional que contiene por lo menos un grupo seleccionado del grupo de grupos carbonilo, grupos sulfonato, y grupos fosfato.

2. Un método para inhibir los depósitos de sílice y/o compuestos de silicato sobre una superficie en un sistema acuoso, dicho método que comprende las etapas de: proporcionar agua en el sistema acuoso; hacer circular el agua en el sistema acuoso; e introducir un polímero al agua, el polímero comprende: 15 (i) por lo menos una unidad constitucional representada por la fórmula:

en donde R es un grupo alquilo por lo menos 2 átomos de carbono; R1 se selecciona del grupo de un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo, un grupo arilo, un éster, una amida, y una imida; k es 2 a 4; n es por lo menos aproximadamente 10; y

(ii) por lo menos una unidad constitucional adicional que contiene por lo menos un grupo seleccionado del grupo de grupos carbonilo, grupos sulfonato, y grupos fosfato.

3. Un método como se establece en cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2 en donde el sistema acuoso incluye un aparato de osmosis inversa.

4. Un método como se establece en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en donde n es por lo menos 60 25 en por lo menos una de las unidades constitucionales (i) .

5. Un método como se establece en la reivindicación 4 en donde n es por lo menos 125 en por lo menos una de las unidades constitucionales (i) .

6. Un método como se establece en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en donde por lo menos una unidad constitucional (i) se define adicionalmente como por lo menos dos unidades constitucionales diferentes, cada

una representada por la fórmula (I) en donde n es mayor de aproximadamente 20 en por lo menos una de las unidades constitucionales (i-1) representada por la fórmula (I) y en donde n es mayor de aproximadamente 60 en por lo menos una de las otras unidades constitucionales (i-2) representadas por la fórmula (I) .

7. Un método como se establece en la reivindicación 6 en donde las unidades constitucionales (i-1) y (i-2) están presentes en una relación molar de aproximadamente 1:5 a aproximadamente 5:1.

8. Un método como se establece en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en donde la unidad constitucional adicional (ii) se representa adicionalmente por la fórmula (II) o un anhídrido de la misma:

en donde R2 se selecciona del grupo de un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo, un grupo arilo, y un grupo carbonilo; y R3 se selecciona del grupo de un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo, un grupo arilo, y un grupo hidroxialquilo.

9. Un método como se establece en la reivindicación 8 en donde la unidad constitucional adicional (ii) se 10 representa adicionalmente mediante por lo menos una de las siguientes fórmulas:

en donde R2 se selecciona del grupo de un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo, un grupo arilo, y un grupo carbonilo; Y se selecciona del grupo de un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo, y un grupo arilo; Z es un grupo 15 hidroxialquilo.

10. Un método como se establece en la reivindicación 9 en donde por lo menos una unidad constitucional adicional (ii) se define adicionalmente como por lo menos dos diferentes unidades constitucionales adicionales seleccionadas del grupo representado por las fórmulas (II-1) a (II-4) .

11. Un método como se establece en la reivindicación 10 en donde por lo menos dos diferentes unidades 20 constitucionales adicionales están presentes en una relación molar de aproximadamente 1:10 a aproximadamente 10:1.

12. Un método como se establece en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 en donde el sistema acuoso incluye un componente acuoso que comprende sílice y/o silicatos disueltos aquí.

13. Un método como se establece en la reivindicación 12 en donde el polímero se agrega al componente acuoso en una cantidad de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 500 ppm.

14. Un método como se establece en cualquiera de las reivindicaciones 12 o 13 en donde por lo menos aproximadamente 50% de la sílice y/o silicatos disueltos en el componente acuoso antes de agregar el polímero restante disuelto en el componente acuoso 22 horas después de la adición del polímero.

15. Un método para inhibir los depósitos de sílice y/o compuestos de silicato sobre una superficie en un sistema acuoso, dicho método comprende la etapa de agregar un polímero al sistema acuoso, el polímero comprende el 10 producto de reacción de:

(i) un éter de vinilo alcoxilado que tiene por lo menos 10 grupos alquilenoxi presentes en una cadena de poliéter de los mismos; y

(ii) un compuesto insaturado que contiene por lo menos un grupo seleccionado del grupo de grupos carbonilo, grupos sulfonato, y grupos fosfato.