Classification et mécanisme d'action des inhibiteurs de tartre

La mise à l'échelle est un problème courant dans la production industrielle et le développement énergétique, en particulier dans l'injection d'eau des champs pétrolifères, le système d'eau de refroidissement en circulation et le pipeline de drainage des tunnels. Le dépôt de tartre entraînera une réduction de l'efficacité de l'équipement, un blocage des pipelines et même des risques pour la sécurité. Les inhibiteurs de tartre inhibent le processus de mise à l'échelle par solubilisation par chélation, distorsion et dispersion du réseau, et sont devenus l'une des solutions les plus économiques et les plus efficaces. Cependant, les inhibiteurs de tartre traditionnels (tels que la phosphine organique) ont des problèmes tels que la pollution de l'environnement et une faible résistance à la température. Le développement d'inhibiteurs de tartre verts et respectueux de l'environnement et de formules composites multifonctionnelles est devenu un point chaud

Principaux types :

Les inhibiteurs de tartre peuvent être divisés dans les catégories suivantes en fonction de leur structure chimique.

1. Les inhibiteurs de tartre organophosphine, tels que l'acide aminotrimethylenephosphonic (ATMP). Le principal mécanisme d'action est la distorsion du réseau induite par la chélation, les groupes d'acides phosphoniques inhibent la nucléation des cristaux en chélatant le Ca2 +, et les effets d'adsorption de surface modifient le chemin de croissance des cristaux. Le HEDP anionique produit un effet d'entrave stérique par répulsion électrostatique, inhibant efficacement l'agglomération des microcristaux. La stabilité à haute température est remarquable. Le HEDP reste stable dans un environnement de 250 ℃. La structure spéciale de la liaison C-P confère au matériau une excellente résistance à l'hydrolyse. Ce type de composé a de multiples fonctions. Il peut non seulement former un film protecteur composite Fe-HEDP à la surface de l'acier au carbone, mais aussi obtenir un contrôle synergique de l'inhibition du carbonate à 40 %. Il n'y a que des contraintes pratiques pour une inhibition à l'échelle de l'acide à l'acrylique à 40 %. L'inhibition à l'échelle de l'acide est nécessaire pour une inhibition de 40 %. L' En même temps, cela pose également des problèmes de résidus environnementaux. Le HEDP enrichi dans le système d'osmose inverse fait que le phosphore total dans l'effluent dépasse la norme, qui doit être profondément traité par adsorption sur charbon actif ou oxydation à l'ozone ;

2. les inhibiteurs de tartre de polymère, les inhibiteurs de tartre d'acide carboxylique sont généralement basés sur des monomères d'acide carboxylique tels que l'acide acrylique (AA) et l'acide maléique (MA) comme noyau, et sont formés par homopolymérisation ou copolymérisation. Les polymères d'acide carboxylique sont riches en groupes d'acide carboxylique (-COOH) et ont des structures moléculaires réglables. Ces facteurs les rendent efficaces pour chélater les ions métalliques, inhiber la croissance des cristaux et disperser les particules microcristallines. Ils sont non seulement sans phosphore et sans azote, mais aussi respectueux de l'environnement, mais ont une faible tolérance au calcium. Les inhibiteurs de tartre de copolymère d'acide sulfonique sont un type de polymère introduit avec des groupes d'acide sulfonique (-SO3H) et sont largement utilisés dans le domaine du traitement de l'eau industrielle. Son avantage stable et stable des acides sulfoniques. Les groupes d'acide sulfonique peuvent interférer avec la direction de croissance des cristaux de CaCO3 ou de Ca3 (PO4) 2 pour former une structure lâche. L'hydrophilie des groupes d'acide sulfonique augmente la charge négative à la surface des particules et empêche l'agrégation et le dépôt de microcristaux ;

3. Inhibiteurs de tartre verts et respectueux de l'environnement Les inhibiteurs de tartre verts et respectueux de l'environnement sont principalement des inhibiteurs de tartre polymères naturels basés sur des substances macromoléculaires provenant de plantes, d'animaux ou de micro-organismes, et leurs performances d'inhibition de tartre sont améliorées grâce à une technologie de modification chimique ou de mélange. Les substances représentatives comprennent des extraits de plantes (acide tannique, dérivés de lignine), du chitosane, de l'amidon et de la cellulose. Les inhibiteurs de tartre verts synthétiques sont préparés par un processus de synthèse chimique contrôlable, et ont à la fois des performances d'inhibition de tartre à haut rendement et des caractéristiques de protection de l'environnement. Les substances représentatives comprennent l'acide polyaspartique (PASP) et l'acide polyépoxysuccinique (PESA). Il a à la fois une biodégradabilité et une capacité d'inhibition et une capacité d'inhibition chimique à grande efficacité [6] ; un inhibiteur de tartre multifonctionnel, une structure composite qui a une inhibition de corrosion, une structure chimique, une structure composite, une inhibition de traitement moléculaire ou une dispersion Sa composition de base comprend généralement un inhibiteur de corrosion et de tartre à l'imidazoline (MZ-P), qui a des fonctions d'inhibition de la corrosion, d'inhibition du tartre et de stérilisation. L'équipe a développé un inhibiteur de corrosion et de tartre solide multifonctionnel (SPCI-1). L'agent combine des fonctions d'inhibition de la corrosion, d'inhibition du tartre, de désoxydation et de stérilisation. Il est formé par un processus de fusion utilisant un inhibiteur de corrosion à l'imidazoline modifié (taux d'inhibition de la corrosion 86 %), un inhibiteur de tartre à la phosphine organique (taux d'inhibition du tartre CaCO3 93,3 %, taux d'inhibition du tartre CaSO4 98,9 %), un bactéricide 1227 et un désoxydant à l'acide ascorbique. La taille des particules est de 4 ~ 8 mm et la densité de 1,20 ~ 1,50

Mécanisme d'inhibition de l'échelle

L'inhibiteur de tartre réalise l'effet d'inhibition de tartre en interférant avec le processus de nucléation, de croissance ou de dépôt des cristaux de tartre. Son mécanisme central comprend la distorsion du réseau, la chélation et la dispersion.

1. Solubilisation par chélation : Le cœur du mécanisme de chélation est de réguler l'équilibre chimique des réactions de complexation ionique. Les ligands multidentés tels que DTPA et EDTA se combinent avec des ions de formation d'échelle tels que Ca2 + et Mg2 + en raison de sites de coordination multiples pour former des chélates cycliques thermodynamiquement stables. Ce processus réduit considérablement la concentration effective d'ions calcium libres dans la phase liquide, forçant le produit de concentration ionique à rester en dessous du seuil du produit de solubilité, inhibant ainsi le processus de nucléation des cristaux.

2. Distorsion du réseau : La distorsion du réseau est un changement au niveau moléculaire qui se produit pendant la croissance du cristal. L'intervention d'inhibiteurs de tartre va interférer avec elle, provoquant des changements dans la structure du cristal. Une clé de l'efficacité des inhibiteurs de tartre est qu'ils peuvent être fermement adsorbés sur les principaux sites actifs de croissance du cristal tels que la surface du noyau du cristal et le bord de la face du cristal. La distorsion du réseau se manifeste par la destruction de la disposition ordonnée du cristal. Les groupes polaires, tels que les groupes carboxyle et acide sulfonique, jouent un rôle important dans l'inhibition du tartre. Ces groupes polaires forment des liaisons de coordination avec les ions de surface du cristal tels que les ions calcium et les ions baryum, et sont fermement adsorbés sur la surface du cristal. L'apparence originale du cristal n'existe plus et la distribution de l'énergie du visage du cristal est complètement perturbée, ce qui provoque une croissance désordonnée du cristal. Le produit final devient une structure non dense avec une structure lâche et des pores partout.

3. Dispersion : Les principaux mécanismes de dispersion sont la répulsion électrostatique et l'entrave stérique. La valeur absolue du potentiel après ionisation des groupes chargés négativement (tels que -SO3-) et la répulsion à double couche qui en résulte est un moyen important. Un autre moyen est que les polymères tels que l'acide polyaspartique (PASP) et l'acide polyacrylique (PAA) adsorbent leurs longues chaînes à la surface des particules et créent une entrave stérique en étirant les segments de chaîne, ce qui peut également empêcher l'agrégation des particules. L'adsorption des chaînes polymères à la surface des particules et l'accumulation de charges négatives sont très importantes. La répulsion électrostatique et l'entrave stérique peuvent empêcher les particules de s'attirer.