پلیمرهای ACUMER™ گروهی از پلیاکریلیک اسیدهای با وزن مولکولی پایین (LMW) و نمکهای سدیمی متناظر آنها هستند. این محصولات دارای وزن مولکولی متوسط در حدود 2000 و 4500 میباشند. پلیمرهای آکومر فاقد فسفر هستند و به همین دلیل در کاربردهایی که قوانین زیستمحیطی تخلیه پساب، میزان فسفر را محدود یا ممنوع کردهاند، گزینهای ایدهآل محسوب میشوند.
پلیمرهای ACUMER بازدارندههای بسیار مؤثر رسوب بوده و در صنایع تصفیه آب صنعتی و تولید نفت برای جلوگیری از تشکیل رسوبات کربنات کلسیم (CaCO3)، سولفات کلسیم (CaSO4)، سولفات باریم (BaSO4) و سایر نمکهای کمحلالیت روی سطوح مختلف مورد استفاده قرار میگیرند.
این پلیمرها در محدوده وسیعی از شرایط عملیاتی شامل pH، سختی آب و دما عملکرد بسیار مطلوبی از خود نشان میدهند. انتخاب گرید مناسب از میان محصولات این خانواده به نوع کاربرد، فرمولاسیون، شرایط بهرهبرداری و سطح عملکرد مورد انتظار بستگی دارد. همچنین این محصولات دارای پایداری بسیار عالی در برابر چرخههای انجماد و ذوب هستند.
انواع پلیمرهای آکومر
سری محصولات ACUMER™ شامل پلیمرهای خنثینشده، نیمه خنثیشده (20 درصد) و کاملاً خنثیشده است. وزن مولکولی این محصولات از طریق کروماتوگرافی نفوذ ژلی آبی (GPC) اندازهگیری میشود.
بررسیها نشان میدهد که میزان خنثیسازی پلیمر تأثیر مستقیمی بر pH محصول دارد و افزودن سود سوزآور (Caustic) به گریدهای مختلف آکومر موجب افزایش pH محلول میشود.
حلالیت پلیمرهای ACUMER
مطالعات انجامشده نشان میدهد که افزایش غلظت یون کلسیم (Ca²⁺) و افزایش دما میتواند تا حدی باعث کاهش حلالیت پلیمرهای آکومر شود. بهطور کلی با افزایش سختی کلسیمی و دما، میزان حلالیت این پلیمرها کاهش مییابد.
در میان گریدهای مختلف، محصولات ACUMER 1000 و ACUMER 1020 نسبت به گریدهای با وزن مولکولی بالاتر یعنی ACUMER 1100 و ACUMER 1110 حلالیت بیشتری دارند. با این حال تمامی محصولات این خانواده حتی در شرایط سخت عملیاتی نیز بخشی از حلالیت خود را حفظ کرده و همچنان خاصیت ضد رسوب مؤثری ارائه میدهند.
عملکرد در آبهای شور (Brine)
پلیمرهای ACUMER™ در محلولهای شور نیز حلالیت بسیار مناسبی دارند. نتایج آزمایشها نشان میدهد که با افزایش شوری آب، میزان حلالیت این پلیمرها حتی افزایش مییابد.
در این آزمایشها میزان شفافیت محلول که بهصورت درصد عبور نور (Percent Transmittance) اندازهگیری میشود، به عنوان شاخصی برای ارزیابی حلالیت مورد استفاده قرار گرفته است.
مقاومت در برابر هیپوکلریت
پلیمرهای آکومر در مقایسه با بسیاری از پلیاکریلیک اسیدهای موجود در بازار، مقاومت بسیار بالاتری در برابر تخریب ناشی از هیپوکلریت (مواد اکسیدکننده کلردار) دارند و در شرایطی که کلر یا مشتقات آن در سیستم وجود دارد، پایداری عملکرد خود را حفظ میکنند.
مکانیزم عملکرد آنتی اسکالانت آکومر
پلیمرهای ACUMER™ از سه مکانیزم اصلی برای جلوگیری از تشکیل رسوب استفاده میکنند:
1. افزایش حلالیت (Threshold Effect)
این مکانیزم باعث کاهش رسوبگذاری نمکهای معدنی کمحلالیت شده و از تشکیل کریستالهای رسوبی جلوگیری میکند.
2. اصلاح ساختار کریستال (Crystal Modification)
پلیمر باعث تغییر شکل کریستالهای در حال رشد میشود و کریستالهایی کوچک، نامنظم و شکننده ایجاد میکند که قابلیت چسبندگی کمتری به سطوح دارند.
3. پراکندهسازی ذرات (Dispersancy)
ذرات رسوبی و کریستالهای تشکیلشده در آب را معلق نگه داشته و از تجمع و تهنشینی آنها بر روی سطوح جلوگیری میکند.
کاربرد در سیستمهای تصفیه آب صنعتی
پلیاکریلیک اسیدهای با وزن مولکولی پایین سالهاست که در سیستمهای تصفیه آب صنعتی، برجهای خنککننده، دیگهای بخار و صنایع نفت و گاز برای کنترل رسوب مورد استفاده قرار میگیرند.
آزمایشهای انجام شده روی هیترهای غوطهور (Immersion Heater) و برجهای خنککننده شبیهسازی شده نشان دادهاند که گریدهای ACUMER 1000 و ACUMER 1020 بهترین عملکرد را در حفظ راندمان انتقال حرارت و جلوگیری از تشکیل رسوب از خود نشان میدهند.
خاصیت دیسپرسکنندگی
در بسیاری از سیستمهای خنککننده صنعتی و آبهای مورد استفاده در صنایع نفت و گاز، ذرات معلقی مانند سیلت، رس، لجن و رسوبات کلسیمی وجود دارند که میتوانند موجب گرفتگی تجهیزات شوند.
گریدهای ACUMER 1000، ACUMER 1020، ACUMER 1100 و ACUMER 1110 حتی در دوزهای پایینتر از 5 میلیگرم بر لیتر نیز عملکرد بسیار مؤثری در پراکندهسازی این ذرات دارند.
نتایج آزمایشها نشان میدهد که پلیمرهای آکومر از بازدارندههای فسفوناتی رایج مانند HEDP نیز عملکرد بهتری در دیسپرس کردن ذرات معلق ارائه میدهند.
عملکرد در صنایع نفت و گاز
در بسیاری از چاههای نفت، آب شور حاوی مقادیر بالایی از یونهای دوظرفیتی وجود دارد که باعث تشکیل رسوبات معدنی میشوند. این رسوبات ممکن است در دیواره سازند، لولههای تولید، مخازن سطحی، خطوط تزریق و پمپها تشکیل شوند.
مهمترین رسوبات در صنعت نفت عبارتند از:
- سولفات کلسیم (CaSO4)
- کربنات کلسیم (CaCO3)
- سولفات باریم (BaSO4)
جلوگیری از رسوب سولفات کلسیم
تمامی پلیمرهای ACUMER™ بازدارندههای بسیار قوی رسوب سولفات کلسیم هستند و در شرایط آزمون استاندارد NACE، تنها با دوز 0.5 ppm تقریباً از تشکیل کامل رسوب جلوگیری میکنند.
جلوگیری از رسوب کربنات کلسیم
گریدهای ACUMER 1100 و ACUMER 1110 عملکرد بسیار مناسبی در کنترل تشکیل رسوب کربنات کلسیم از خود نشان دادهاند و موجب کاهش چشمگیر نرخ رسوبگذاری در سیستم میشوند.
عملکرد سینرژیک با فسفوناتها
در برخی کاربردها، ترکیب پلیمرهای ACUMER با مواد فسفوناتی یا استرهای فسفاته عملکرد ضد رسوب را بهطور قابل توجهی افزایش میدهد.
نتایج آزمایشها نشان میدهد که ترکیب ACUMER 1100 و ACUMER 1110 با فسفوناتها، اثر همافزایی (Synergistic Effect) قابل توجهی در جلوگیری از تشکیل رسوب کربنات کلسیم ایجاد میکند.
جلوگیری از رسوب سولفات باریم
رسوب سولفات باریم یکی از سختترین رسوبات از نظر حذف و شستشو محسوب میشود و کنترل آن در صنایع نفت فراساحلی و صنایع کاغذسازی اهمیت ویژهای دارد.
گریدهای ACUMER 1000 و ACUMER 1020 با وزن مولکولی حدود 2000 در آزمایشهای 16 ساعته عملکرد بهتری نسبت به گریدهای ACUMER 1100 و ACUMER 1110 نشان دادهاند.
همچنین این محصولات در مقایسه با پلیاکریلاتهای سدیمی رایج، فسفوناتها و استرهای فسفاته، توانایی بیشتری در جلوگیری از تشکیل رسوب سولفات باریم دارند.
پایداری حرارتی بالا
پلیمرهای ACUMER 1000، ACUMER 1020، ACUMER 1100 و ACUMER 1110 در فشارها و دماهای بالای مورد استفاده در بویلرهای صنعتی نیز پایداری بسیار بالایی دارند.
این محصولات میتوانند در فشارهای تا 1200 psig و دمای حدود 298 درجه سانتیگراد بدون افت محسوس عملکرد مورد استفاده قرار گیرند و خواص ضد رسوب خود را حفظ کنند.