23 Aprile 2012 I.S.I.S GIULIO NATTA

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Adriana Volpe
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1 23 Aprile 2012 I.S.I.S GIULIO NATTA

2 LA FORMULAZIONE PER IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE

3 ACQUA-USI INDUSTRIALI Centrali Raffinerie Processi chimici e non Osmosi-Dissalazione Metallurgia Evaporatori MSF- Dissalazione 3 3

4 ACQUA-USI INDUSTRIALI + Osmosi-Dissalazione Evaporatori MSF- Dissalazione Nel anno 2000 prodotti 32 Mio m 3 /Giorno di acqua per usi civili Cioè 11.7 Miliardi di m 3 /Anno da impianti di MSF ed Osmosi- Produzione in costante crescita. 4 4

5 H 2 O Ottimo Solvente Liquido con alta Capacità Termica Disponibile quasi ovunque Relativamente economico REFRIGERANTE 5

6 Acque di diverse Origini/Caratteristiche Acque Minerali : di Pozzo, Freatiche Artesiane Acque di superficie : Fiumi,Laghi, Bacini idrici Acque Dolci Acque Marine- Acque Salate Tutte queste acque sono generate dal flusso o dall accumulo dell acqua piovana : non dimentichiamo che l acqua è il Solvente pincipe e l acqua dalla sua caduta come acqua piovana comincia a Sciogliere cioè ad incorporare Gas (CO2, O2,NH3,H2S ecc.) e Sali inorganici. Nel suo procedere come corso d acqua in movimento trasporta poi solidi in sospensione e materiale organico. 6

che l acqua è il Solvente pincipe e l acqua dalla sua caduta come acqua piovana comincia a Sciogliere cioè ad incorporare Gas (CO2,

7 Acque di Origine Naturale In generale l acqua può contenere : GAS: O 2, CO 2, SO 2, SO 3, H 2 S, NH 3 SALI : (Cationi) Na +, K+, Mg 2+, Ca 2+, Fe 2+/3+, Mn 2+, Al 3+ (Anioni) HCO 3-, Cl -, F -,NO 3-, SO 4 --,HS -,SiO 3 -- Solidi Inorganici Sospesi Materiale Organico- Disciolto e Sospeso 7

Fe 2+/3+, Mn 2+, Al 3+ (Anioni) HCO 3-, Cl -, F -,NO 3-, SO 4 --,HS

8 Confronto tra un acqua Minerale da Tavola ed un acqua salmastra 8

9 Problemi nell utilizzo dell acqua negli impianti Solidi Inorganici Sospesi Da eliminare per evitare occlusioni e danni alle apparecchiature Materiale Organico -Carica organica da abbattere per evitare crescita di microorganismi- (Alghe, Batteri, ecc.) GAS: O 2, CO 2, SO 2, SO 3, H 2 S, NH 3 Causano fenomeni di corrosione SALI : (Cationi) Na +, K+, Mg 2+, Ca 2+, Fe 2+/3+, Mn 2+, Al 3+ (Anioni) HCO 3-, Cl -, F -,NO 3-, SO -- 4,HS -,SiO 3 Causano fenomeni di Incrostazioni Scale Trattamento SEPARAZIONE FISICA BIOCIDI INIBITORI DI CORROSIONE INIBITORI DI PRECIPITAZIONE 9

) GAS: O 2, CO 2, SO 2, SO 3, H 2 S, NH 3 Causano fenomeni di corrosione SALI : (Cationi) Na +, K+, Mg 2+, Ca 2+, Fe 2+/3+, Mn 2+, Al 3+

10 Perché dobbiamo trattare l acqua? 10

11 Corrosione 2H 2 O 2H 2 O + 2O 2 + 4e - = 4OH - O 2 2OH - + 2H + H 2 Fe 2+ Fe 3+ Fe(OH) 3 Area Anodica (+) e - Area Catodica (-) 11

12 Perché dobbiamo trattare l acqua? 12

13 Perché dobbiamo trattare l acqua? 13

14 Sistema Calcio Carbonato GAS LIQUIDO LIQUIDO SOLIDO CO 2 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 + CaCO 3 CaCO 3 Ca(HCO3) 2 Ca HCO 3-14

15 Precipitazione CaCO3 Ps=4.7 *10-9 Concentrazione della soluzione Variazione di Temperatura Ca(HCO3) 2 T CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Variazioni di ph Ca(HCO3) 2 + 2OH- CaCO 3 + CO 3 -- Mix di acque incompatibili CO 2 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 + CaCO 3 CaCO 3 Ca(HCO3) 2 Ca HCO 3-15

16 Trattamento SEPARAZIONE FISICA Utilizzo dell acqua negli impianti BIOCIDI INIBITORI DI CORROSIONE FORMULAZIONE + + APPLICAZIONE INIBITORI DI PRECIPITAZIONE 16

17 Applicazioni Industriali Produzione energetica Applicazioni Influent & Effluent water Boiler Steam generation Cooling systems Prodotti utilizzati Coagulanti& flocculant polymers Oxygen scavengers Scale inhibitos and dispersing agents Neutralizing Ammines Corrosion inhibitors Biocides Bio-dispersants Antifoam 17 17

Coagulanti& flocculant polymers Oxygen scavengers Scale inhibitos and

18 Applicazioni Industriali Raffinerie e industria Petrolchimica Applicazioni Influent & Effluent water Boiler Steam generation Cooling systems Belt-Press Prodotti utilizzati Coagulanti& flocculant polymers Oxygen scavengers Scale inhibitos and dispersing agents Neutralizing Ammines Corrosion inhibitors Biocides Bio-dispersants Antifoam 18 18

Coagulanti& flocculant polymers Oxygen scavengers Scale inhibitos and dispersing

19 Applicazioni Industriali Evaporatori per acqua di mare Processo Water Desalination Prodotti utilizzati Oxygen Scavengers Antiscalants Antifoam Detergents 19 19

20 Perché dobbiamo trattare l acqua? Recupero secondario del Petrolio Production Gas Liquid Water Injection 20

21 Perché dobbiamo trattare l acqua? GeotermiaProduzione energetica da vapore naturale 21

22 Categorie chimiche di utilizzo negli impianti Categorie Prodotti utilizzati SEPARAZIONE FISICA BIOCIDI INIBITORI DI CORROSIONE INIBITORI DI PRECIPITAZIONE Coagulanti& flocculanti polimerici Catturatori di Ossigeno Inibitori di precipitazione e disperdenti Ammine/Filmanti Inibitori di corrosione Biocidi Bio-disperdenti Antischiuma 22

23 Utilizzo dell acqua negli impianti Prodotti utilizzati Coagulanti & flocculanti polimerici-polimeri Acrilici( Poliacrilammidi ad alto PM) Catturatori di Ossigeno-Ammine organiche, Idrazina, Solfiti Ammine- Ammine grasse filmanti Bio-disperdenti Antischiuma Biocidi Inibitori di precipitazione e disperdenti Inibitori di corrosione 23

24 BIOCIDI Utilizzo dell acqua negli impianti Sostanze utilizzate Cloro e derivati,bromo,clorammine Ozono,Ossigeno(Ossidanti)-Fenoli Clorurati,Metilene-Bis Tiocianato,sulfoni etioni,ditiocarbammatisali di Rame,Sali di Ammonio quaternari. INIBITORI DI CORROSIONE INIBITORI DI PRECIPITAZIONE Polifosfati,Fosfonati,Zinco,Molibdati, Polisilicati(Catodici)Ortofosfati,Cromati, Nitriti,Ferro-cianuri,Ortosilicati(Anodici) Polifosfati,Fosfonati,Policarbossilati a basso PM,Ligninsolfonati 24

25 Scenario Produttivo Coinvolge tutte le funzioni tecniche aziendali da R&D all applicazione Mega-Trends Ambiente Risparmio energetico Risparmio risorse( Acqua-Riciclo) Legislazione REACH Legislazione Locale Materie Prime Disponibilità di Materie Prime Utilizo di Rinnovabili Utilizzo di Materie riciclabili Know How Conoscenza di Applicazioni Economia Ritorno dell investimento 25

26 Ricerca & Sviluppo Creazione di nuove molecole 2Mio x Reg REACH ~250Mio $ per principio attivo Agro Sviluppo di nuovi processi produttivi e/o modifica di molecole esistenti per aumentare l efficienza produttiva, la sicurezza, la riduzione di sottoprodotti e C O S T I l impatto ambientale, i costi Applicazione interdisciplinare di molecole esistenti Ottimizzazione delle formulazioni 26

27 Scenario Produttivo Mega Trends Legislazione- REACH Materie Prime Prodotti POSSIBILI Know How Economia 27

28 Scenario Produttivo Prodotti POSSIBILI R&D FORMULATO? 28

29 BIOCIDI History Case Sostanze utilizzate Cloro e derivati,bromo,clorammine Ozono,Ossigeno(Ossidanti)-Fenoli Clorurati,Metilene-Bis Tiocianato,sulfoni etioni,ditiocarbammatisali di Rame,Sali di Ammonio quaternari. INIBITORI DI CORROSIONE INIBITORI DI PRECIPITAZIONE o Agenti con Effetto Soglia (Threshold) Polifosfati,Fosfonati,Zinco,Molibdati, Polisilicati(Catodici)Ortofosfati,Cromati, Nitriti,Ferro-cianuri,Ortosilicati(Anodici) Polifosfati,Fosfonati,Policarbossilati a basso PM,Ligninsolfonati 29

30 History Case-Fosfonati C PO 3 H 2 Legame chimico molto stabile C OPO 3 H 2 Legame chimico idrolizzabile 30

31 History Case-Fosfonati NTMP DTPMP BHPMP HEDP PBTC 31

32 History Case-Fosfonati C PO 3 H 2 Threshold effect : Inibizione della precipitazione di soluzioni sovrassature (eg CaCO3, Ca SO4) con quantità substechiometriche di inibitore Chelation : Formazione di complessi solubili con metalli Inibitori di Corrosione:filmatura su supefici metalliche Resistenza alla Idrolisi 32

33 Threshold Effect ppm Ca in soluzione ,5 1 1,5 2 2,5 3 ppm SEQUION TQ 33

34 Threshold Effect Con EDTA = g/m 3 Reazione CHIMICA- Stechiometrica-Formazione di Complesso EDTA/Calcio Con Fosfonato = 1 g/m 3 Interazione Chimico/Fisica NON-STECHIOMETRICA 34

35 Threshold Cosa accade ai cristalli Cristalli di Barite,BaSO 4 BaSO 4 BaSO 4 + DTPMP BaSO 4 + NTMP & Zn 2+ 35

36 Fosfonati- Sodisfacimento dei requisiti Fosfonati Tradizionali Mega-Trends Ambiente Risparmio energetico Risparmio risorse( Acqua-Riciclo) Legislazione REACH Legislazione Locale Materie Prime Disponibilità di Materie Prime Utilizo di Rinnovabili Utilizzo di Materie riciclabili Know How Conoscenza di Applicazioni Economia Ritorno dell investimento 36

37 Threshold Cosa accade ai cristalli A Cristalli di Calcite,CaCO 3 B C Senza Modificante Fosfonato tradizionale Cristalli amorfi, non aderenti Fosfonato di nuova concezione Rimozione Depositi pre-esistenti 37

38 Threshold Effect Fosfonato Tradizionale Nuovi Fosfonati 38

39 Fosfonati- Soddisfacimento dei requisiti Fosfonati di Nuova concezione Creazione di nuove molecole? NO SI Ottimizzazione delle formulazioni? Modifica di molecole esistenti per aumentare l efficienza e quindi l impatto ambientale ed i costi? SI SI Utilizzo del Know How- applicativo? 39

40 Fosfonati- Soddisfacimento dei requisiti Fosfonati di Nuova concezione Mega-Trends Ambiente Risparmio energetico Risparmio risorse( Acqua-Riciclo) Legislazione REACH Legislazione Locale Materie Prime Disponibilità di Materie Prime Utilizo di Rinnovabili Utilizzo di Materie riciclabili Know How Conoscenza di Applicazioni Economia Ritorno dell investimento 40

41 Servono molta dedizione e pazienza. Stiamo lavorando sui fosfonati dal 1978 Grazie! 41

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