本發明專利技術涉及減少堿工業過程中鋁硅酸鹽污垢的方法，提供了一種用于減少堿工業過程中鋁硅酸鹽污垢的方法，該堿工業過程選自牛皮紙漿制造工藝流以及高等級核廢物處理流，該方法包括步驟：向組合物中加入工藝流，該組合物包含以下聚合物：具有至少0.5摩爾％的含-Si(OR″)3的側鏈基或端基，其中R″是H、C1-C3烷基、芳基、Na、K或NH4。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術描述了用于防止或抑制在具有堿性工藝流的工業方法中使用的設備上或設備中形成污垢的物質和方法。
技術介紹
在工業方法，特別是那些具有堿性工藝流的工業方法中使用的工藝設備中和設備上形成污垢的問題是眾所周知的。當這些污垢在工藝設備的表面上累積時，會產生非常大的問題，導致傳熱系數下降。因此，在這些方法中需要向蒸發器設備提供額外的熱量，結果導致成本增加。這類具有堿性工藝流的工業方法的例子是用于造紙的Kraft回收方法， 該方法為人們所知已有100多年，并且在許多文章中進行了詳細的描述(參見， G. A. Smook" Handbook for Pulp and paper technologists,第 3 版)。最近，牛皮紙制造廠的閉合環路的發展由于鋁和硅在系統中的累積造成工藝設備中污垢問題日益嚴重，例如 P. N. Wannamaker禾口W. J. Frederick在"Application of solubility data to predicting the accumulation of aluminum and silicon in alkaline pulp mills " , Minimum Effluent Mills Symposium，1996，第303頁中所描述的。因此，人們普遍認為必須提供一種抑制牛皮紙漿制造廠中鋁硅酸鹽污垢形成的方法和組合物。US 5409571描述了馬來酸、 丙烯酸和次磷酸的三元共聚物作為污垢抑制劑用于牛皮紙漿制造廠。該類聚合物能夠有效地抑制碳酸鈣污垢，但是對于鋁硅酸鹽污垢沒有表現出效力。為了最大程度地減小廢料體積和固定有害物質進行長期儲存，使用高等級核廢物 (HLNW)設備處理富含放射性的固體和液體廢棄物。HLNW處理目前通過兩種方法進行一種方法是在酸性條件下進行，另一種在堿性條件下進行。在堿性處理條件下，在廢棄物玻璃化之前的預處理階段中，鋁硅酸鈉污垢的生長是嚴重的問題。在預處理設備中，廢棄物被蒸發、過濾、離子交換和進一步蒸發。在蒸發過程中，鋁硅酸鹽污垢可以在蒸發器的壁表面和加熱表面上形成。此外，由于這些污垢和沉淀物的累積造成傳輸管道堵塞，必須關機，進行保養。經過預處理的HLNW廢棄物進入玻璃化設備。HLNW廢棄物進入熔化器準備容器，在此加入二氧化硅和其它玻璃形成材料。然后加熱混合物，將熔融的混合物倒入較大的不銹鋼容器中，冷卻，轉移到臨時儲存器中，直到選擇了永久儲存地點。從玻璃化裝置操作中得到的一部分含硅的玻璃形成材料再循環回到蒸發器裝置中(在預處理過程中)。作為鋁酸鈉形式的溶解的鋁和硅酸鈉物質在溶液中緩慢地反應，形成絡合的水合鋁硅酸鈉物質。在這些物質中，包括以下幾類無定形鋁硅酸鹽(鋁硅酸鹽水凝膠)、沸石、方鈉石和鈣霞石，統稱為“鋁硅酸鹽鈉”。這些核廢棄物流還含有高濃度(對于各離子高達2M)的硝酸根離子和亞硝酸根離子，以及非常高濃度(在槽的一些部分中高達16M)的0H_離子。這些因素極大地加快了形成鋁硅酸鹽污垢的速度。結果，形成的鋁硅酸鈉污垢在堿性HLNW液體中的溶解度較低。此外，鋁硅酸鈉污垢由于會使放射性鑭系和錒系元素結合到鋁硅酸鹽污垢的籠狀結構中并且與重鈾酸鈉共沉淀而被認為是不利的HLNW產物。(Peterson，R. A.和Pierce， R. Α. ,(2000), Sodium diuranate and sodium aluminosilicate precipi tation testing resul ts, WSRC-TR-2000-00156, Westinghouse Savannah River Company,Aiken,SC)。因此，希望HLNW設備能夠最大程度地減小HLNW的體積(包括由鋁硅酸鹽污垢產生的)。因此，可以看出，鋁硅酸鈉污垢的生長對于處理核廢棄物具有明顯不利的經濟和操作影響。因此，希望提供解決核廢棄物蒸發器中鋁硅酸鈉污垢問題的方法。解決上述問題的嘗試已經取得了一些有限的成功，參見Wilmarth及其同事 (ffilmarth, W. R. , Mills, J. T. and Dukes, V. H. , (2005), Removal of silicon from high-level waste streams via ferric flocculation, Separation Sci. Technol. ,40, 1-11。這些作者為了減少或消除鋁硅酸鹽污垢的形成，研究使用硝酸鐵以含鐵沉淀物的形式除去溶液中的硅。盡管該方法具有一些優點，但是仍然需要處理高水平含鐵沉淀物的廢棄問題，需要額外的過濾裝置操作。此外，W. R. Wilmarth和J.T.Mills" Results of Aluminosilicate Inhibitor Testing"，WSRC-TR-2001-00230 建議使用低分子量化合物作為HLNW的污垢抑制劑，但是發現這些結果都不令人滿意。因此，需要找到一種經濟且有效的方法，用于減少鋁硅酸鹽污垢在工業方法中所用的設備上和核廢棄物處理流中的累積，這些工業方法是這種累積會帶來的問題的方法， 例如Kraft紙漿造紙方法。
技術實現思路
本專利技術通過提供具有以下特征的物質和方法來解決上述問題和其它問題使用具有至少0.5摩爾<%的基團--Si (0R" )3(其中R"是H、烷基、Na、K或NH4)作為端基或側鏈基的聚合物來減少或消除具有堿性工藝流的方法(例如牛皮紙漿制造)或高等級核廢物蒸發方法處理流中的鋁硅酸鹽污垢。當本專利技術的物質加入到這些工業工藝流中時，它們能夠減少，甚至完全防止鋁硅酸鹽污垢在設備表面上的形成。而且，本專利技術的物質在經濟實用的處理濃度下非常有效。具體實施例方式本專利技術涉及一種方法和物質，用于減少具有堿性工藝流的工業方法(例如牛皮紙漿制造工藝流)或高等級核廢物處理流中含鋁硅酸鹽的污垢。待處理的工藝流可以是任何具有堿性環境且其中有污垢產生的任何工藝流(例如，牛皮紙工藝的黑色、綠色和白色液體)或高等級核廢物蒸發工藝流。該方法包括以下步驟向工藝流中加入能抑制含鋁硅酸鹽的污垢的量的一種聚合物，該聚合物具有至少5摩爾％的含一Si (0R" )3的側鏈基或端基，其中R〃是H、C1-C3烷基、芳基、Na、K或NH4。聚合物中一Si(0R" ) 3官能團的量應該足以獲得所需的結果，可以在聚合物中全部單體基團的0. 5摩爾％至100摩爾％的范圍內。但是，最經濟的是使用必需的最少量來獲得所需的結果。優選聚合物首先作為甲硅烷基醚衍生物聚合物一Si (OR" )3 來制備，其中R〃 = C1-C3烷基、芳基，例如聚合物一Si (OCH2CH3)3或聚合物一Si (OCH3)315 甲硅烷基醚衍生物可以直接加入到工業工藝流中，或者可以在加入到工藝流之前，先水解為硅烷醇衍生物，形成以下一般結構的聚合物聚合物一Si (OH)3、聚合物一Si (ONa)3、聚合物一Si (OK) 3和聚合物一Si (ONH4) 3。本專利技術的簡便特征是可以上述任何形式加入到工藝流中。聚合物的分子量應該至少約為500，最優選至少約為1000。在一個優選的實施方式中，含一Si (OR" )3的基團(其中R〃 =H本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：M·L·泰伊爾，H·T·陳，D·P·斯皮策，H·I·海特納，
申請(專利權)人：CYTEC技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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