[发明专利]用于防止和降低结垢形成的方法

说明书

相关申请的结合/优先权要求

本申请结合了2008年6月2日申请的美国临时专利申请 No.61/057,934，其全盘引入本文作为参考，并且还要求本申请可利用 的优先权的任何权益。

技术领域

在本文中公开了防止或降低结垢形成或腐蚀的方法，包括合 并结垢-形成流体与选自至少一种结垢吸附剂的至少一种防结垢剂。在 本文中还公开了防止或降低结垢形成或腐蚀的方法，通过该方法，至 少一种结垢吸附剂吸附了至少一种结垢-形成流体中存在的结垢晶体， 随后分散该结垢晶体。

背景技术

结垢或结垢形成通常包括密质材料沉淀和沉积在由金属及其 他材料制成的表面上。当无机矿物盐(例如碳酸钙、硫酸钙、草酸钙和 硫酸钡)从液体中沉淀并且沉积在系统(例如锅炉、蒸发器、反应器、 冷却水系统、换热器、管道、滤布、反渗透膜表面、产油井和脱盐蒸 发器)的内表面上时，可以出现结垢形成。

结垢形成可能引起许多操作问题，包括但不限于设备堵塞、压 损、提高的公用工程费用、降低的热交换能力、腐蚀、由于停工造成 的生产损失和由于进料不足造成的质量降低的产品。设备的结垢可能 出现在各种工业中，例如，纸浆制造，化学或石化工业，发电，水处 理和制酒。例如，在纸浆制造工艺中，尽管净化水，例如通过反渗透 纯化的水，可以被使用，但是钙和钡盐可以从木浆浸析到生产用水中。 因为硫酸和硫酸铝也用于造纸工艺中，硫酸盐离子可以与钙和钡离子 结合而形成硫酸钙和硫酸钡，其通常倾向于以结垢形式沉积在加工设 备的表面上。在氧化漂白工序中，以及在使用再循环的纤维的造纸厂 中，还往往遇到草酸钙结垢。草酸和草酸酯离子来源于木材或者通过 碳水化合物和木质素的氧化漂白而形成。草酸还是真菌的代谢副产 品，其典型地存在于未漂白的二次棕色纤维中。

通过实施无元素氯(ECF)漂白，许多牛皮纸浆厂遇到了更加严 重的与结垢有关的问题。在ECF漂白工艺中形成的最令人讨厌的并且 往往遇到的结垢中的四种是碳酸钙、草酸钙、硫酸钙和硫酸钡。草酸 钙可常常在酸性漂白工序期间沉积，有时沉积有硫酸钙和硫酸钡。在 碱性pH下，碳酸钙和草酸钙结垢往往形成。

因为纸浆典型地是钙和钡离子的主要来源，即使当使用净化水 时，在ECF漂白装置中不缺乏结垢形成物质。结垢形成物质的存在， 突然的pH变化、温度骤变、强烈的机械和流体动力学剪切力、突然 压降、不均匀的基材表面可能全都尤其有助于结垢形成。

作为另一实例，在石油工业中，结垢沉积每年的代价为数百万 美元，并且全世界通常将其认为是产量下降的主要原因。沿着不同的 水程，结垢可以沉积在各种设备中，包括但不限于管道、喷射器、储 存器和地面设备。在产油井处的结垢形成可以最终导致较低的油产率 和井毁坏。油田中出现的结垢可以通过来自天然存在的储油岩层中的 水的直接沉淀或者由于当两种不相容的水合并时采出水变得过饱和 以结垢形成物质而形成。当油或气井产生水时，或者使用注水来提高 回收率时，结垢也可形成。结垢被认为是在有结垢倾向的地区(如北海、 美国和加拿大)中头等生产问题之一。

油田中的天然水可以包含通过与自然环境中的矿物相接触获 得的溶解物质。通过矿物质的蚀变和溶解，深层地下水可以富含可溶 性离子。与盐水源接触的砂岩储集层中的水或者地质地层水可以包含 丰富的结垢形成离子，其包括但不限于Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺、Na⁺、 K⁺、CO₃^2-、SO₄^2-和Cl^-。海水还通常富含结垢形成离子，如为海洋生 物和水蒸发的副产品的离子。在近海采油中，当可富含有SO₄^2-的海水 和含高浓度的钡和钙的地层水混合时，可以出现硫酸盐结垢的形成。

当任何天然流体的状态受到扰乱时，使得超出一种或多种组分 的溶解度极限时，可以形成油田结垢。温度和/或压力变化、pH改变、 释气和/或接触不相容的水可以引起水变得过饱和有易于结垢的物质 并且导致结垢形成。