DE19540090A1

DE19540090A1 - Use of polycarboxylic acid semi-amide as scale inhibitor in water systems

Info

Publication number: DE19540090A1
Application number: DE1995140090
Authority: DE
Inventors: Norbert Dr Greif; Birgit Dr Potthoff-Karl; Knut Dr Oppenlaender; Michael Dr Ehle; Guenter Dr Oetter; Wilhelmus Slotman; Karl-Heinz Buechner
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1995-10-27
Filing date: 1995-10-27
Publication date: 1997-04-30

Abstract

Polycarboxylic acid semi-amides prepared by reaction of (a) polymers with Mw 200-100,000, containing anhydride groups, and (b) sarcosin, taurin, aminophosphonic acids or their alkali metal salts, are used as scale inhibitors.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Polycarbonsäurehalb amiden, die durch Umsetzung von Anhydridgruppen enthaltenden Polymerisaten und Aminogruppen enthaltenden Verbindungen erhält lich sind, als Scale-Inhibitor.The invention relates to the use of polycarboxylic acid half amides obtained by reacting anhydride groups Receives polymers and compounds containing amino groups are a scale inhibitor.

Um die Abscheidung von schwerlöslichen Erdalkalimetallsalzen aus wäßrigen Systemen zu verringern oder zu verhindern, verwendet man in der Technik Scale-Inhibitoren. Sie werden auf verschiedenen technischen Gebieten eingesetzt, z. B. in Boilern für die Dampfer zeugung, bei der destillativen Entsalzung von Meerwasser, bei der Eindampfung von Zuckersaft, bei der umgekehrten Osmose sowie bei der Öl- und Gasgewinnung bzw. dem Transport. Bei der zuletzt ge nannten Anwendung scheiden sich beispielsweise aus dem Förderwas ser schwerlösliche anorganische Salze wie z. B. Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Bariumsulfat und Strontiumsulfat ab und bilden in nerhalb der Fördereinrichtung störende Ablagerungen, die sogar zum Stillstand der Produktion führen können. Die Entstehung solcher Ablagerungen beruht auf Änderungen der Löslichkeitspara meter wie Temperatur und Druck während der Förderung oder z. B. auch Vermischung von Erdalkalimetallionen enthaltendem Forma tionswasser mit an Sulfationen reichem Meerwasser in der Forma tion oder innerhalb der Fördereinrichtungen. Ablagerungen inner halb der Formation beeinträchtigen die Permeabilität der Lager stätte und vermindern damit die Produktivität von Öl und Gas.For the separation of poorly soluble alkaline earth metal salts to reduce or prevent aqueous systems is used in the art scale inhibitors. You will be on different used technical fields, e.g. B. in boilers for the steamers generation, in the desalination of sea water by distillation Evaporation of sugar juice, in reverse osmosis and in oil and gas production and transportation. At the last ge mentioned application differ, for example, from the pumped water water sparingly soluble inorganic salts such. B. calcium carbonate, Calcium sulfate, barium sulfate and strontium sulfate and form in interfering deposits within the conveyor, which even can lead to production downtime. The genesis such deposits are due to changes in solubility parity meters such as temperature and pressure during production or e.g. B. also mixing of forma containing alkaline earth metal ions tion water with sea water rich in sulfate ions in the forma tion or within the funding institutions. Deposits inside half of the formation affects the permeability of the bearings and thus reduce the productivity of oil and gas.

Als Scale-Inhibitoren verwendet man beispielsweise Polyacryl säure, Polymaleinsäure oder hydrolysierte wasserlösliche Copoly merisate aus Maleinsäureanhydrid und beispielsweise C₂- bis C₁₂-Olefinen. Bei der Öl- und Gasförderung kann man beispielsweise den in Wasser gelösten Scale-Inhibitor in einer Einpreß- oder Produktionsbohrung oder direkt in die Leitung injizieren. Hier werden üblicherweise Polycarboxylate oder Oligo-/Polyphosphate eingesetzt. Sofern die Scale-Ablagerungen in der Lagerstätte im Zuflußbereich der Sonde auftreten, können diese nur durch eine Squeeze-Behandlung mit einem geeigneten Scale-Inhibitor verhin dert werden. Bei einer Squeeze-Behandlung wird der gelöste Scale-Inhibitor im Überschuß, praktisch als Vorrat, direkt in die For mation eingebracht, um sich auf dem Formationsgestein abzulagern. Während der Förderung löst sich der Inhibitor kontinuierlich vom Formationsgestein ab. Der Gehalt an Scale-Inhibitor im Wasser, das beispielsweise zusammen mit Öl aus der Lagerstätte kommt, wird in bestimmten Zeitabständen überprüft. Erst bei einer Unter schreitung einer kritischen Konzentration an Scale-Inhibitor wird eine erneute Squeeze-Behandlung durchgeführt.For example, polyacrylics are used as scale inhibitors acid, polymaleic acid or hydrolyzed water-soluble copoly merisate from maleic anhydride and, for example, C₂ bis C₁₂ olefins. For example, in oil and gas production the scale inhibitor dissolved in water in a press or Inject the production hole or directly into the line. Here are usually polycarboxylates or oligo- / polyphosphates used. If the scale deposits in the deposit in Inflow area of the probe can occur, this can only be done by a Prevent squeeze treatment with a suitable scale inhibitor be changed. With a squeeze treatment, the dissolved scale inhibitor in excess, practically as a supply, directly into the For mation introduced to deposit on the formation rock. The inhibitor continuously releases itself during the delivery Formation rock. The level of scale inhibitor in the water, that comes from the reservoir along with oil, for example, is checked at certain intervals. Only with a sub critical scale inhibitor concentration is exceeded another squeeze treatment.

Aus der US-A 4 018 702 ist die Verwendung von Umsetzungsprodukten aus Polymaleinsäureanhydrid und Aminogruppen enthaltenden Verbindungen bekannt. Geeignete Umsetzungsprodukte sind beispielsweise die Addukte von Iminodiacetat an Polymaleinsäu reanhydrid, sowie die Additionsprodukte von Diethanolamin oder Ethanolamin an Polymaleinsäureanhydrid. Die Wirksamkeit solcher Produkte bei der Scale-Inhibierung ist jedoch verbesserungs bedürftig.US Pat. No. 4,018,702 discloses the use of reaction products from polymaleic anhydride and amino groups Connections known. Suitable reaction products are for example the adducts of iminodiacetate with polymaleic acid reanhydride, as well as the addition products of diethanolamine or Ethanolamine on polymaleic anhydride. The effectiveness of such Products in scale inhibition, however, is improving needy.

Die Herstellung von Polymaleinsäureanhydrid durch radikalische Polymerisation von Maleinsäureanhydrid in inerten Lösemitteln ist bekannt, vgl. GB-A 1 024 725, GB-A 1 411 063 und US-A 3 810 834. Gemäß dem aus der US-A 4 818 795 bekannten Verfahren wird Malein säureanhydrid in aromatischen Kohlenwasserstoffen bei Temperatu ren von 60 bis 200°C in Gegenwart von 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf Maleinsäureanhydrid, an Peroxyestern polymerisiert. Man erhält Polymaleinsäureanhydride mit einem geringen Restmonomergehalt.The production of polymaleic anhydride by radical Polymerization of maleic anhydride in inert solvents known, cf. GB-A 1 024 725, GB-A 1 411 063 and US-A 3 810 834. According to the process known from US-A-4 818 795, malein acid anhydride in aromatic hydrocarbons at temperatu ren from 60 to 200 ° C in the presence of 1 to 20 wt .-%, based on Maleic anhydride, polymerized on peroxyesters. You get Polymaleic anhydrides with a low residual monomer content.

Aus der EP-A 0 264 627 und der EP-B 0 276 464 sind Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureanhydrideinheiten enthaltenden Copoly merisaten bekannt. Die Copolymerisation erfolgt in Gegenwart von Peroxyestern als Katalysator in aromatischen Kohlenwasserstoffen, z. B. Toluol, Xylol, Ethylbenzol und Isopropylbenzol. Als Comono mere kann man beispielsweise Vinylester von gesättigten C₁- bis C₄-Carbonsäuren, ethylenisch ungesättigte C₃- bis C₅-Carbonsäuren und mindestens zwei monoethylenisch ungesättigte Doppelbindungen enthaltende Verbindungen einsetzen. Die Maleinsäureanhydridein heiten enthalten Polymerisate, die durch radikalische Polymerisa tion in aromatischen Lösemitteln hergestellt werden, enthalten erhebliche Mengen an Lösemitteln in gebundener Form.EP-A 0 264 627 and EP-B 0 276 464 describe processes for Production of copoly containing maleic anhydride units merisaten known. The copolymerization takes place in the presence of Peroxyesters as catalysts in aromatic hydrocarbons, e.g. B. toluene, xylene, ethylbenzene and isopropylbenzene. As Comono mere you can, for example, vinyl esters of saturated C₁ to C₄-carboxylic acids, ethylenically unsaturated C₃- to C₅-carboxylic acids and at least two monoethylenically unsaturated double bonds use containing connections. The maleic anhydride units contain polymers, which are caused by radical polymers tion are produced in aromatic solvents considerable amounts of solvents in bound form.

Aus der EP-B 0 009 171 ist die Herstellung von Polymaleinsäurean hydrid durch Polymerisieren von Maleinsäureanhydrid in Acet anhydrid mit Wasserstoffperoxid als Katalysator bekannt.The production of polymaleic acid is known from EP-B 0 009 171 hydride by polymerizing maleic anhydride in acet anhydride with hydrogen peroxide known as a catalyst.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Scale-In hibitoren zur Verfügung zu stellen, die wirksamer sind als die bisher beschriebenen. Die neuen Scale-Inhibitoren sollen außerdem nach Möglichkeit biologisch abbaubar sein.The object of the present invention is scale-in to provide hibitors that are more effective than that described so far. The new scale inhibitors are also said to be biodegradable if possible.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit der Verwendung von Polycarbonsäurehalbamiden, die durch Umsetzung vonThe object is achieved with the use of Polycarboxylic acid halamides, which are produced by the reaction of

(a) Anhydride group-containing polymers having an average molecular weight M w of 200 to 100,000 and
(b) sarcosine, taurine, aminophosphonic acids or their alkali metal salts

erhältlich sind, als Scale-Inhibitoren.are available as scale inhibitors.

Als Anhydridgruppen enthaltende Polymerisate mit einer mittleren Molmasse M_w von 200 bis 100 000 kommen Polymerisate des Malein säureanhydrids in Betracht, die zum größten Teil aus dem oben an gegebenen Stand der Technik bekannt sind. Sie werden mit besonde rem Vorteil durch Polymerisieren von Maleinsäureanhydrid, gegebe nenfalls in Gegenwart von Comonomeren, in inerten Lösemitteln in Gegenwart von Peroxyestern hergestellt. Solche Verfahren werden beispielsweise in der US-A 4 818 795, EP-A 0 264 627 und EP-B 0 276 464 beschrieben. Die Polymerisation erfolgt üblicher weise bei Temperaturen von 60 bis 200°C in Gegenwart von 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Monomeren, eines Peroxyesters. Die Po lymerisation kann beispielsweise in Benzol, Toluol, Xylol, Ethyl benzol, Diethylbenzol, Isopropylbenzol, Diisopropylbenzol, Tetraalkylbenzolen, Naphthalin, Methylindol, Dodecylbenzol und Mischungen der genannten aromatischen Lösemittel durchgeführt werden. Bevorzugt setzt man bei der radikalischen Polymerisation von Maleinsäureanhydrid als Lösemittel Toluol, Xylol, Ethyl benzol, Isopropylbenzol oder deren Mischungen ein. Man kann so wohl die Homopolymerisate von Maleinsäureanhydrid als auch die Copolymerisate mit anderen Monomeren als Komponente (a) ein setzen.Polymers containing anhydride groups and having an average molecular weight M _{w of} from 200 to 100,000 are polymers of maleic anhydride, most of which are known from the prior art given above. They are produced with particular advantage by polymerizing maleic anhydride, optionally in the presence of comonomers, in inert solvents in the presence of peroxyesters. Such processes are described, for example, in US Pat. No. 4,818,795, EP-A 0 264 627 and EP-B 0 276 464. The polymerization is usually carried out at from 60 to 200 ° C. in the presence of 1 to 20% by weight, based on the monomers, of a peroxyester. The polymerization can be carried out, for example, in benzene, toluene, xylene, ethyl benzene, diethylbenzene, isopropylbenzene, diisopropylbenzene, tetraalkylbenzenes, naphthalene, methyl indole, dodecylbenzene and mixtures of the aromatic solvents mentioned. Toluene, xylene, ethylbenzene, isopropylbenzene or mixtures thereof are preferably used as the solvent in the free-radical polymerization of maleic anhydride. One can use the homopolymers of maleic anhydride as well as the copolymers with other monomers as component (a).

Als Comonomere für Carbonsäureanhydride kommen beispielsweise C₂- bis C₁₂-Olefine, vorzugsweise C₂- bis C₈ und besonders bevor zugt C₂- bis G₄-α-Olefine in Betracht, z. B. Ethylen, Propylen, Bu ten-1, Isobuten und Diisobuten. Bei diesen Copolymerisaten han delt es sich hauptsächlich um alternierende Polymerisate, d. h. sie enthalten z. B. Maleinsäureanhydrid und das Comonomer im Mol verhältnis 1 : 1. Als Comonomere eignen sich außerdem Styrol, C₁- bis G₄-Alkylvinylether, Vinylester von gesättigten C₁- bis C₄-Monocarbonsäuren, Acrylsäure, Methacrylsäure oder Mischungen der genannten Comonomeren. Von den Alkylvinylethern kommen vor zugsweise Methylvinylether und Ethylvinylether in Betracht. Be vorzugte Vinylester sind Vinylacetat und Vinylformiat. Als Kompo nente (a) setzt man vorzugsweise Copolymerisate aus Isobuten und Maleinsäureanhydrid ein. Solche Copolymerisate haben beispiels weise eine mittlere Molmasse M_w von 200 bis 100 000. As comonomers for carboxylic acid anhydrides are, for example, C₂ to C₁₂ olefins, preferably C₂ to C₈ and particularly preferred to C₂ to G₄ α-olefins, for. As ethylene, propylene, Bu ten-1, isobutene and diisobutene. These copolymers are mainly alternating polymers, ie they contain z. B. maleic anhydride and the comonomer in a molar ratio of 1: 1. Also suitable as comonomers are styrene, C₁- to G₄-alkyl vinyl ether, vinyl esters of saturated C₁- to C₄-monocarboxylic acids, acrylic acid, methacrylic acid or mixtures of the comonomers mentioned. Of the alkyl vinyl ethers, methyl vinyl ether and ethyl vinyl ether are preferred. Preferred vinyl esters are vinyl acetate and vinyl formate. As component (a), it is preferred to use copolymers of isobutene and maleic anhydride. Such copolymers have, for example, an average molecular weight M _w of 200 to 100,000.

Von Interesse sind außerdem Copolymerisate von Maleinsäure anhydrid mit 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf Maleinsäureanhydrid, mindestens eines zwei ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen enthaltende Vernetzers. Solche Vernetzer sind beispielsweise 5 Glykoldiacrylate und Glykoldimethacrylate wie Butandioldiacrylat oder die Diacrylate und die Dimethacrylate von Polyalkylen glykolen, z. B. von Polyethylenglykol mit Molmassen von 100 bis 10 000. Weitere geeignete Vernetzer sind beispielsweise Butan dioldivinylether, Pentaerythrittriallylether, Triallylsaccharose und Pentaallylsaccharose. Die Vernetzer werden, falls sie bei der Polymerisation anwesend sind, vorzugsweise in einer Menge von 0,2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf Maleinsäureanhydrid, eingesetzt.Copolymers of maleic acid are also of interest anhydride with 0.1 to 10% by weight, based on maleic anhydride, at least one of two ethylenically unsaturated double bonds containing crosslinker. Such crosslinkers are, for example 5 glycol diacrylates and glycol dimethacrylates such as butanediol diacrylate or the diacrylates and dimethacrylates of polyalkylene glycols, e.g. B. of polyethylene glycol with molecular weights from 100 to 10,000. Other suitable crosslinkers are, for example, butane diol-divinyl ether, pentaerythritol triallyl ether, triallyl sucrose and pentaallyl sucrose. The crosslinkers, if they are with the Polymerization are present, preferably in an amount of 0.2 up to 5% by weight, based on maleic anhydride.

Zu den bevorzugt als Komponente (a) eingesetzten Verbindungen ge hören Polymaleinsäureanhydride, die durch radikalische Polymeri sation von Maleinsäureanhydrid, gegebenenfalls in Gegenwart von damit copolymerisierbaren Comonomeren in Toluol, Xylol, Ethyl benzol oder deren Mischungen erhältlich sind, und die eine mitt lere Molmasse M_w von 300 bis 3 000 haben. Bevorzugte copoly merisierbare Comonomere sind Isobuten, Diisobuten, Ethylen und Acrylsäure. Sofern die Polymerisation des Maleinsäureanhydrids in einem aromatischen Lösemittel vorgenommen wird, können beispiels weise bis zu 50, vorzugsweise bis zu 40 Gew.-% des Polymerisats aus chemisch gebundenem Lösemittel bestehen, in dem die Polymeri sate hergestellt worden sind.Compounds preferably used as component (a) include polymaleic anhydrides which can be obtained by radical polymerisation of maleic anhydride, optionally in the presence of copolymerizable comonomers in toluene, xylene, ethylbenzene or mixtures thereof, and which have an average molecular weight M _w from 300 to 3,000. Preferred copolymerizable comonomers are isobutene, diisobutene, ethylene and acrylic acid. If the polymerization of the maleic anhydride is carried out in an aromatic solvent, for example up to 50, preferably up to 40% by weight of the polymer can consist of chemically bound solvent in which the polymers have been prepared.

Im Fall von Copolymerisaten des Maleinsäureanhydrids beträgt der Gehalt an Comonomeren im Copolymerisat beispielsweise 10 bis 90, vorzugsweise 30 bis 70 Mol-%.In the case of copolymers of maleic anhydride, the Content of comonomers in the copolymer, for example 10 to 90, preferably 30 to 70 mol%.

Die oben beschriebenen Anhydridgruppen enthaltenden Polymerisate werden mit Sarkosin (N-Methylglycin), Taurin, Aminophosphonsäuren oder deren Alkalimetallsalzen umgesetzt. Technische Bedeutung ha ben vor allem die Umsetzungsprodukte vonThe above-described polymers containing anhydride groups with sarcosine (N-methylglycine), taurine, aminophosphonic acids or implemented their alkali metal salts. Technical meaning ha especially the implementation products from

(a) Polymaleic anhydrides which are obtainable by radical polymerization of maleic anhydride, optionally in the presence of copolymerizable comonomers in toluene, xylene, ethylbenzene or mixtures thereof, and which have an average molecular weight M w of 300 to 3000 and
(b) sarcosine, taurine or their alkali metal salts.

Geeignete Verbindungen (b) sind außerdem Aminophosphonsäuren wie beispielsweise Propylaminomethylenphosphonsäure, oder Aminotrime thylenphosphonsäure. Suitable compounds (b) are also aminophosphonic acids such as for example propylaminomethylenephosphonic acid, or aminotrime ethylene phosphonic acid.

Bei der Umsetzung der Anhydridgruppen enthaltenden Polymerisate der Gruppe (a) mit den Verbindungen der Gruppe (b) entsteht bei einer vollständigen Umsetzung aus einer Anhydridgruppe eine Car bonsäurehalbamidgruppe. Die Umsetzung kann jedoch auch nur parti ell durchgeführt werden, so daß nur ein geringer Teil der im Copolymerisat vorhandenen Anhydrid-Gruppen in Halbamidgruppen überführt wird, z. B. 70%. Der restliche Teil der Anhydridgruppen des Polymerisats wird dann bei der Umsetzung in Dicarbonsäure gruppen umgewandelt. Bei der Reaktion der Verbindungen (a) und (b) setzt man beispielsweise die Anhydridgruppen enthaltenden Po lymerisate (a) in einem solchen Verhältnis mit mindestens einer Verbindung der Gruppe (b) um, daß pro Mol Anhydridgruppen im Po lymerisat (a) 0,1 bis 2, vorzugsweise 0,2 bis 1 Mol der Amino gruppen aufweisenden Verbindungen (b) eingesetzt werden.In the implementation of the polymers containing anhydride groups group (a) with the compounds of group (b) is formed at a complete conversion from an anhydride group a car bonsäurehalbamidgruppe. However, the implementation can only partially ell be carried out so that only a small part of the im Copolymer present anhydride groups in half amide groups is transferred, e.g. B. 70%. The rest of the anhydride groups the polymer is then converted into dicarboxylic acid groups converted. In the reaction of compounds (a) and (b) for example, the Po containing anhydride groups lymerisate (a) in such a ratio with at least one Compound of group (b) that per mole of anhydride groups in the Po lymerisat (a) 0.1 to 2, preferably 0.2 to 1 mol of the amino group-containing compounds (b) are used.

Die Umsetzung wird vorzugsweise in wäßrigem Medium durchgeführt. Man legt zweckmäßigerweise eine wäßrige Lösung eines Alkali metallsalzes, vorzugsweise eines Natrium- oder Kaliumsalzes min destens einer Verbindung (b) vor und gibt die Anhydridgruppen enthaltende polymere Verbindung (a) auf einmal, kontinuierlich oder absatzweise hinzu. Die Umsetzung wird beispielsweise in den Temperaturbereich von 30 bis 100, vorzugsweise 50 bis 80 durchge führt. Der pH-Wert der Reaktionslösung beträgt beispielsweise 6 bis 12. Die Umsetzung der Verbindungen (a) und (b) verläuft in nerhalb von etwa 30 min bis zu 5 Stunden, wobei höhere Reaktions temperaturen zu kürzeren Verweilzeiten führen. Die Reaktion kann auch bei Temperaturen oberhalb von 100°C durchgeführt werden, so fern man die Umsetzung unter Druck in dafür speziell ausgestatte ten Apparaturen vornimmt. Meistens legt man das Natriumsalz von Sarkosin und/oder Taurin als 40 bis 50%ige wäßrige Lösung vor, erhitzt die wäßrige Lösung auf eine Temperatur von 70 bis 80°C und gibt die Anhydridgruppen enthaltenden Polymerisate portionsweise zu. Die Umsetzung kann jedoch auch in tertiären Aminen wie Tri propylamin oder Pyridin als Lösemittel durchgeführt werden. Das Amin wird nach Beendigung der Reaktion abdestilliert und das Um setzungsprodukt in Form des Natriumsalzes isoliert. Die entste henden Polycarbonsäurehalbamide können mit Hilfe von IR-Spektren und mit Hilfe des KOH-Titers charakterisiert werden. Die Polycar bonsäurehalbamide haben beispielsweise Molmassen von 400 bis 4500, vorzugsweise 500 bis 2500.The reaction is preferably carried out in an aqueous medium. It is advisable to place an aqueous solution of an alkali metal salt, preferably a sodium or potassium salt min least one compound (b) and gives the anhydride groups containing polymeric compound (a) all at once, continuously or added in batches. The implementation is for example in the Temperature range from 30 to 100, preferably 50 to 80 leads. The pH of the reaction solution is 6, for example to 12. The reaction of compounds (a) and (b) proceeds in within about 30 min up to 5 hours, with higher reaction temperatures lead to shorter dwell times. The reaction can can also be carried out at temperatures above 100 ° C, so far from the implementation under pressure in specially equipped equipment. Most often you put the sodium salt of Sarcosine and / or taurine as a 40 to 50% aqueous solution, heats the aqueous solution to a temperature of 70 to 80 ° C and gives the anhydride groups containing polymers in portions to. However, the reaction can also be carried out in tertiary amines such as tri propylamine or pyridine can be carried out as a solvent. The Amine is distilled off after the reaction and the order Settled product isolated in the form of the sodium salt. The first The polycarboxylic acid halamides can be measured using IR spectra and be characterized using the KOH titer. The Polycar Bonsäurehalbamide have, for example, molecular weights from 400 to 4500, preferably 500 to 2500.

Die oben beschriebenen Polycarbonsäurehalbamide werden als Scale-Inhibitor verwendet. Sie verhindern in Wasser führenden Systemen die Bildung von Kristallen der Härtebildnersalze, wie Calcium carbonat, Magnesiumhydroxid, Magnesiumcarbonat, Calcium-, Barium- oder Strontiumsulfat, Calciumphosphat (Apatit) oder sie beein flussen die Bildung von Niederschlägen solcher Salze in der Weise, daß keine harten oder steinharten Beläge entstehen, son dern leicht ausschwemmbare in Wasser fein verteilte Ausscheidun gen gebildet werden. Auf diese Weise werden die Oberflächen von beispielsweise Wärmeaustauschern, Rohren oder Pumpenbauteilen von Belägen freigehalten. Außerdem wird dadurch die Korrosionsnei gung, insbesondere die Gefahr von Lochfraßkorrosion, die sich häufig unter steinharten Belägen ausbildet, entscheidend verrin gert. Die Verwendung von Scale-Inhibitoren kann die Lebensdauer von Anlagen erhöhen. Die Stillstandzeiten zur Reinigung von Anlagenteilen können durch den Einsatz von Scale-Inhibitoren er heblich reduziert werden.The polycarboxylic acid halamides described above are used as scale inhibitors used. They prevent in water-bearing systems the formation of crystals of the hardener salts, such as calcium carbonate, magnesium hydroxide, magnesium carbonate, calcium, barium or Strontium sulfate, calcium phosphate (apatite) or they affect flow the formation of precipitates of such salts in the Way that no hard or rock hard deposits arise, son excretions that are easily washed out in water gene are formed. In this way the surfaces of for example, heat exchangers, pipes or pump components from Keep rubbers free. It also reduces corrosion gung, in particular the risk of pitting corrosion often trained under rock-hard surfaces, decisively reduced device. The use of scale inhibitors can extend the lifespan of plants increase. The downtimes for cleaning System parts can be created by using scale inhibitors be significantly reduced.

Die Scale-Inhibitoren werden üblicherweise in unterstöchio metrischen Mengen eingesetzt, z. B. in Mengen von 0,1 bis 100, vorzugsweise 0,5 bis 25 ppm, bezogen auf die jeweilige Wasser menge. Bei den Wasser führenden Systemen handelt es sich z. B. um offene oder geschlossene Kühlkreisläufe, beispielsweise von Kraftwerken oder chemischen Anlagen, wie Reaktoren, Destillati onsapparaturen und ähnlichen Bauteilen, bei denen Wärme abgeführt werden muß. Der Einsatz von Scale-Inhibitoren kann auch in Boi lerwässern und Dampferzeugern, vorzugsweise im Bereich von Was sertemperaturen unterhalb von 150°C erfolgen. Eine bevorzugte An wendung der erfindungsgemäß zu verwendenden Scale-Inhibitoren ist die Entsalzung von Meer- und Brackwasser durch Destillation oder Membranverfahren, wie beispielsweise die umgekehrte Osmose oder Elektrodialyse. Eine weitere Anwendung der Belagsverhinderer ist z. B. beim Eindampfen von Zuckersäften aus Rohr- oder Rübenzucker gegeben. Eine weitere wichtige Anwendung besteht im Einsatz der Polycarbonsäurehalbamide als Scale-Inhibitor bei der oben be schriebenen Öl- und Gasgewinnung und dem Transport.The scale inhibitors are usually found in substoechio metric quantities used, e.g. B. in amounts of 0.1 to 100, preferably 0.5 to 25 ppm, based on the respective water amount. The water-carrying systems are e.g. B. um open or closed cooling circuits, for example from Power plants or chemical plants, such as reactors, distillates on apparatuses and similar components in which heat is dissipated must become. The use of scale inhibitors can also be used in Boi water and steam generators, preferably in the range of what temperatures below 150 ° C. A preferred type application of the scale inhibitors to be used according to the invention the desalination of sea and brackish water by distillation or Membrane processes, such as reverse osmosis or Electrodialysis. Another application of the deposit inhibitor is e.g. B. when evaporating sugar juices from cane or beet sugar given. Another important application is the use of Polycarboxylic acid halamides as a scale inhibitor in the above be written oil and gas production and transportation.

Examples Preparation of the polycarboxylic acid to be used according to the invention half amides

Addukt 1:
278 Teile einer 40%igen wäßrigen Lösung des Natriumsalzes von Sarkosin werden auf eine Temperatur von 70°C erwärmt und bei die ser Temperatur mit 173 Teilen Oligomaleinsäureanhydrid der mitt leren Molmasse M_w von 600 vermischt, auf 80°C erwärmt und 1 Stunde bei 80°C gerührt. Man erhält eine homogene Emulsion, die durch Zu gabe von Wasser auf einen Feststoffgehalt von 50% verdünnt wird. Die Säurezahl des Adduktes beträgt 1,455 mVal KOH/g. Adduct 1:
278 parts of a 40% aqueous solution of the sodium salt of sarcosine are heated to a temperature of 70 ° C. and mixed at this temperature with 173 parts of oligomaleic anhydride with an average molecular weight M _w of 600, heated to 80 ° C. and heated at 80 for 1 hour ° C stirred. A homogeneous emulsion is obtained which is diluted to a solids content of 50% by adding water. The acid number of the adduct is 1.455 meq KOH / g.

Das Oligomaleinsäureanhydrid wurde nach Beispiel 1 der US-A 4 818 795 durch Polymerisieren von Maleinsäureanhydrid in Xylol hergestellt. Pro Mol Anhydridgruppen im Polymerisat setzte man 0,7 Mol Sarkosin-Na-Salz ein.The oligomaleic anhydride was according to Example 1 US-A 4,818,795 by polymerizing maleic anhydride in Xylene made. Per mole of anhydride groups in the polymer 0.7 mol of sarcosine sodium salt.

Addukt 2:
89 Teile eines alternierenden Copolymerisates aus Isobuten und Maleinsäureanhydrid mit einer mittleren Molmasse M_w von 4000 wer den zu einer wäßrigen Natriumsarkosinatlösung gegeben, die durch Mischen von 58 Teilen Sarkosin, 52 Teilen 50%iger wäßriger Na tronlauge und 35 Teilen Wasser erhalten wurde. Das Reaktionsge misch wird 3 Stunden bei einer Temperatur von 80°C gerührt, man gibt anschließend soviel Wasser zu, daß eine 50%ige wäßrige Lösung entsteht. Pro Mol Anhydridgruppen im Copolymerisat setzte man 1 Mol Na-Sarkosinat ein.Adduct 2:
89 parts of an alternating copolymer of isobutene and maleic anhydride with an average molecular weight M _w of 4000 who added to an aqueous sodium sarcosinate solution, which was obtained by mixing 58 parts of sarcosine, 52 parts of 50% aqueous sodium hydroxide solution and 35 parts of water. The reaction mixture is stirred for 3 hours at a temperature of 80 ° C, then enough water is added that a 50% aqueous solution is formed. 1 mole of sodium sarcosinate was used per mole of anhydride groups in the copolymer.

Addukt 3:
48 Teile des unter Addukt 2 beschriebenen Copolymerisates aus Isobuten und Maleinsäureanhydrid werden wie unter Addukt 6 beschrieben mit 22 Teilen Sarkosin, 20 Teilen 50%iger wäßriger Natronlauge und 27 Teilen Wasser zur Reaktion gebracht. Das Mol verhältnis von Anhydridgruppen im Copolymerisat zu Na-Sarkosinat betrug 1 : 0,7. Durch Zugabe von Wasser wird eine 50%ige wäßrige Lösung hergestellt. Man erhält insgesamt 150 Teile.Adduct 3:
48 parts of the copolymer of isobutene and maleic anhydride described under adduct 2 are reacted with 22 parts sarcosine, 20 parts 50% aqueous sodium hydroxide solution and 27 parts water as described under adduct 6. The molar ratio of anhydride groups in the copolymer to Na sarcosinate was 1: 0.7. A 50% aqueous solution is prepared by adding water. A total of 150 parts are obtained.

Addukt 4:
Man verfährt wie bei der Herstellung des Addukts 2 beschrieben, verwendet jedoch 58 Teile des dort angegebenen Copolymerisats aus Isobuten und Maleinsäureanhydrid, 11,2 Teile Sarkosin, 13,6 Teile Wasser, 10 Teile 50%ige wäßrige Natronlauge. Durch Zugabe von 27 Teilen Wasser wird das Reaktionsgemisch auf einen Feststoff gehalt von 50% eingestellt. Das Molverhältnis von Anhydridein heiten im Copolymerisat zu Natriumsarkosinat betrug 1 : 0,3.Adduct 4:
The procedure is as described for the preparation of adduct 2, but 58 parts of the copolymer of isobutene and maleic anhydride specified there, 11.2 parts sarcosine, 13.6 parts water, 10 parts 50% aqueous sodium hydroxide solution are used. The reaction mixture is adjusted to a solids content of 50% by adding 27 parts of water. The molar ratio of anhydride units in the copolymer to sodium sarcosinate was 1: 0.3.

Addukt 5:
48 Teile des unter Addukt 2 beschriebenen Copolymerisates aus Isobuten und Maleinsäureanhydrid werden zu einer auf 70°C erwärm ten Lösung zu 51,5 Teilen einer 50%igen wäßrigen Lösung von Tau rin-Natriumsalz gegeben und 3 Stunden bei 80°C gerührt. Durch Zu gabe von Wasser wird eine Feststoffkonzentration von 50% einge stellt. Das Molverhältnis von Anhydridgruppen im Copolymerisat zu Taurin-Natriumsalz beträgt 1 : 0,5.Adduct 5:
48 parts of the copolymer of isobutene and maleic anhydride described under adduct 2 are added to a solution warmed to 70 ° C. to 51.5 parts of a 50% aqueous solution of tau rin sodium salt and stirred at 80 ° C. for 3 hours. By adding water, a solids concentration of 50% is set. The molar ratio of anhydride groups in the copolymer to taurine sodium salt is 1: 0.5.

Addukt 6:
Man verfährt wie bei der Herstellung von Addukt 5, verwendet je doch 44 Teile des alternierenden Copolymerisats aus Isobuten und Maleinsäureanhydrid, 66 Teile 50%ige wäßrige Taurin-Natriumsalz lösung und 44 Teile Wasser. Man erhält 154 Teile einer 50%igen wäßrigen Lösung des Addukts, bei dem das Molverhältnis von Anhydridgruppen zu Taurin 1 : 0,7 beträgt.Adduct 6:
The procedure is as in the preparation of adduct 5, but uses 44 parts of the alternating copolymer of isobutene and maleic anhydride, 66 parts of 50% aqueous taurine sodium salt solution and 44 parts of water. 154 parts of a 50% strength aqueous solution of the adduct are obtained, in which the molar ratio of anhydride groups to taurine is 1: 0.7.

Addukt 7:
Man verfährt wie bei der Herstellung des Addukts 5 beschrieben, setzt jedoch 34,3 Teile des alternierenden Copolymerisats aus Isobuten und Maleinsäureanhydrid und 73, 5 Teile 50%ige wäßrige Taurin-Natriumsalzlösung ein. Man erhält 142 Teile einer 50%igen wäßrigen Lösung des Addukts, bei dem das Molverhältnis der Anhydridgruppen zu Taurin 1 : 1 beträgt.Adduct 7:
The procedure is as described for the preparation of adduct 5, but using 34.3 parts of the alternating copolymer of isobutene and maleic anhydride and 73.5 parts of 50% aqueous taurine sodium salt solution. 142 parts of a 50% strength aqueous solution of the adduct are obtained, in which the molar ratio of the anhydride groups to taurine is 1: 1.

Um die anwendungstechnischen Eigenschaften der erfindungsgemäß zu verwendenden Polycarbonsäurehalbamide als Scale-Inhibitor zu te sten, wird das Verhalten der oben beschriebenen Addukte bei der Meerwasserentsalzung beurteilt. Hierfür wurden folgende Prüfme thoden angewendet:
In diesem Test werden die Addukte 1-7 als Inhibitor bei der Bildung von Calcium- und Magnesiumhydroxiden und -carbonaten aus synthetischer Meerwasserlösung untersucht. Bei der Meerwasserent salzung bilden besonders Calciumcarbonat und Magnesiumhydroxid auf den Wärmetauscheroberflächen festhaftende und störende Be läge. Auch die Bildung von Calciumsulfat ist hierbei ein ernst zu nehmendes Problem. Die Testlösung besteht aus einer wäßrigen Salzlösung, dieIn order to test the performance properties of the polycarboxylic acid halamides to be used according to the invention as a scale inhibitor, the behavior of the adducts described above in seawater desalination is assessed. The following test methods were used for this:
In this test, adducts 1-7 are investigated as inhibitors in the formation of calcium and magnesium hydroxides and carbonates from synthetic seawater solutions. In seawater desalination, calcium carbonate and magnesium hydroxide in particular form adherent and disruptive deposits on the heat exchanger surfaces. The formation of calcium sulfate is also a serious problem. The test solution consists of an aqueous saline solution

70°d Mg²⁺
14°d Ca²⁺+
70°d CO₃^2- 70 ° d Mg ²⁺
14 ° d Ca ²⁺ +
70 ° d CO₃ ^2-

enthält.contains.

Die synthetische Meerwasserlösung wird dann mit jeweils 25 ppm der in den Beispielen 1 bis 7 eingesetzten Addukte 1-7 versetzt und für 3 Stunden in einer dynamischen Umlaufapparatur im Kreis gepumpt. Nach einer Testdauer von 3 Stunden werden Proben entnom men, die titrimetrisch auf den Gehalt an Wasserhärte analysiert werden. Durch die Abnahme an Wasserhärte im Verlauf des Versuches kann man auf die sich bildenden Beläge im Wärmeaustauscher zu rückrechnen. Je geringer der Härtegrad in der entnommenen Wasser probe ist, um so mehr Belag hat sich auf den Wärmeaustauscherroh ren abgesetzt. Die ermittelten Wasserhärten sind in Tabelle 1 aufgelistet. Ein hoher Härtegrad nach 3 Stunden Testzeit läßt auf eine gute Scale-Inhibierung (Belagsverhinderung) schließen. The synthetic seawater solution is then at 25 ppm each of the adducts 1-7 used in Examples 1 to 7 are added and for 3 hours in a dynamic circulation apparatus in a circle pumped. After a test period of 3 hours, samples are taken men titrimetrically analyzed for the water hardness content will. Due to the decrease in water hardness in the course of the experiment one can approach the deposits in the heat exchanger recalculate. The lower the degree of hardness in the withdrawn water sample is, the more coating has on the heat exchanger tube discontinued. The water hardness values determined are shown in Table 1 listed. A high degree of hardness after 3 hours of testing leaves conclude a good scale inhibition (deposit prevention).

Die Prüfergebnisse der erfindungsgemäß zu verwendenden Addukte 1 bis 7 im Vergleich zu einem Marktprodukt sind in Tabelle 1 ange geben. Das Marktprodukt ist eine Polymaleinsäure der Molmasse 1000.The test results of the adducts 1 to be used according to the invention to 7 compared to a market product are shown in Table 1 give. The market product is a molecular weight polymaleic acid 1000.

Tabelle 1 Table 1

Versuchsbedingungen:
Temperatur vom Testwasserausgang: 112°C
Druck: 4 bar
Laufzeit: 3 StundenTest conditions:
Temperature from the test water outlet: 112 ° C
Pressure: 4 bar
Running time: 3 hours

Eine weitere Scale-Inhibierungsprüfung wurde nach dem folgenden Test durchgeführt:
In einem 100 ml Schraubdeckelglas werden 50 ml synthetisches Meerwasser und 5 bzw. 10 ppm Inhibitor gegeben, danach wird kurz gemischt. Hierzu werden 50 ml synthetisches Formationswasser ge geben und wiederum gemischt. Die verschlossenen Gläser werden über Nacht bei 80°C im Wärmeschrank temperiert (ca. 15 Std.) und das Ausmaß des Niederschlages am nächsten Tag qualitativ beur teilt. Another scale inhibition test was performed after the following test:
50 ml of synthetic sea water and 5 or 10 ppm inhibitor are placed in a 100 ml screw-top glass jar, followed by a short mixing. For this purpose, 50 ml of synthetic formation water are added and mixed again. The sealed jars are tempered overnight at 80 ° C in a warming cabinet (approx. 15 hours) and the extent of the precipitation is assessed qualitatively the next day.

Zusammensetzungen der synthetischen Wässer:
Synthetisches Meerwasser (Einwaage g/l):Compositions of synthetic waters:
Synthetic sea water (weight g / l):

1,6 g CaCl₂×2 H₂O
11,8 g MgCl₂×6 H₂O
0,02 g SrCl₂×6 H₂O
0,8 g KCl
4,14 g Na₂SO₄
0,2 g NaHGO₃
24,8 g NaCl1.6 g CaCl₂ × 2 H₂O
11.8 g MgCl₂ × 6 H₂O
0.02 g of SrCl₂ × 6 H₂O
0.8 g KCl
4.14 g Na₂SO₄
0.2 g NaHGO₃
24.8 g NaCl

Synthetisches Formationswasser (Einwaage g/l)Synthetic formation water (weight g / l)

0,24 g BaCl₂×2 H₂O
6,06 g SrCl₂×6 H₂O
89,4 g NaCl
52,94 g CaCl₂×2 H₂O
15,06 g MgCl₂×6 H₂O0.24 g BaCl₂ × 2 H₂O
6.06 g of SrCl₂ × 6 H₂O
89.4 g NaCl
52.94 g CaCl₂ × 2 H₂O
15.06 g MgCl₂ × 6 H₂O

Ohne Inhibitor sind starke großflächige mineralische Ablagerungen von z. B. CaCO₃, CaSO₄, SrSO₄ oder BaSO₄ am Boden und an der Wand des Glasgefäßes feststellbar (Blindprobe). Bei Verwendung der be schriebenen Inhibitoren sind die beobachteten Ablagerungen nur punktuell oder gar nicht vorhanden. Die einzelnen Beurteilungen sind der Tabelle zu entnehmen. Zum Teil genügen bereits geringere Dosierungen als 5 ppm zur effektiven Scale-Inhibierung.Large mineral deposits are large without an inhibitor from Z. B. CaCO₃, CaSO₄, SrSO₄ or BaSO₄ on the floor and on the wall of the glass vessel can be determined (blank test). When using the be Written inhibitors are the observed deposits only selectively or not at all. The individual assessments are shown in the table. In some cases, smaller ones are sufficient Dosages as 5 ppm for effective scale inhibition.

Die in der Tabelle verwendeten Beurteilungen haben folgende Be deutung:
Der Bewertungsmaßstab reicht von "+++" bis "---", wobei +++ für sehr gut steht, d. h. keine Ablagerungen und --- sehr schlecht symbolisiert, d. h. extrem starke Ablagerungen erkennen läßt.The assessments used in the table have the following meaning:
The evaluation scale ranges from "+++" to "---", where +++ stands for very good, ie no deposits and --- very badly symbolized, ie extremely strong deposits can be recognized.

Claims

1. Use of polycarboxylic acid halamides by the reaction of

(a) Anhydride group-containing polymers having an average molecular weight M _w of 200 to 100,000 and
(b) Sarcosine, taurine, aminophosphonic acids or their alkali metal salts

are available as scale inhibitors.

2. Use according to claim 1, characterized in that the Polymers (a) containing anhydride groups are available by radical polymerization of maleic anhydride and optionally monomers copolymerizable therewith in one aromatic solvent.

3. Use according to claim 1, characterized in that the Polymers containing anhydride groups by radical Polymerization of maleic anhydride in toluene, xylene, Ethylbenzene, isopropylbenzene or mixtures thereof available are.

4. Use according to claim 1, characterized in that the Polymers (a) containing anhydride groups radical polymerization of maleic anhydride with C₂- bis C₁₂ olefins, styrene, C₁ to C₄ alkyl vinyl ethers, vinyl esters of saturated C₁ to C₄ monocarboxylic acids, acrylic acid, methacrylic acid or mixtures of the comonomers are.

5. Use according to claim 1, characterized in that the reaction products of

(a) polymaleic anhydrides which are obtainable by radical polymerization of maleic anhydride, optionally in the presence of comonomers copolymerizable therewith, in toluene, xylene, ethylbenzene or mixtures thereof, and have an average molecular weight M _w of 300 to 3000, and
(b) uses sarcosine and / or taurine or their alkali metal salts.

6. Use according to any one of claims 1 to 5, characterized records that the anhydride-containing polymer sate (a) in such a ratio with at least one Compound of group (b) that per mole of anhydride groups in the polymer (a) 0.1 to 2 mol of the amino groups having compounds (b) are used.