JP2000070993A - スケール付着防止方法 - Google Patents
スケール付着防止方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ビル空調、一般工場、石油化学コンビナートな
どの熱交換器などの冷却水系で生成する各種のスケール
付着を効率的に防止することができるスケール付着防止
方法を提供する。 【解決手段】付着防止対象のスケール物質の種晶を、循
環水に添加することを特徴とする冷却水系のスケール付
着防止方法。
どの熱交換器などの冷却水系で生成する各種のスケール
付着を効率的に防止することができるスケール付着防止
方法を提供する。 【解決手段】付着防止対象のスケール物質の種晶を、循
環水に添加することを特徴とする冷却水系のスケール付
着防止方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スケール付着防止
方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、ビル空調、
一般工場、石油化学コンビナートなどの熱交換器などの
冷却水系のスケール付着を効率的に防止することができ
るスケール付着防止方法に関する。
方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、ビル空調、
一般工場、石油化学コンビナートなどの熱交換器などの
冷却水系のスケール付着を効率的に防止することができ
るスケール付着防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】冷却水系、ボイラ水系などの水と接触す
る伝熱面や配管内では、スケール障害が発生する。特
に、省資源、省エネルギーの立場から、冷却水の系外へ
の排棄（ブロー）を少なくして高濃縮運転を行う場合、
溶解している塩類が濃縮されて、伝熱面が腐食しやすく
なるとともに、難溶性の塩となってスケール化する。生
成したスケールは、熱効率の低下、配管の閉塞など、ボ
イラーや熱交換器の運転に重大な障害を引き起こす。生
成するスケール物質としては、炭酸カルシウム、硫酸カ
ルシウム、亜硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、ケイ
酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、水酸化マグネシウ
ム、リン酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩基性炭酸亜鉛などがあ
る。これまで、カルシウム系やマグネシウム系スケール
に対しては、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸など
を重合したカルボキシル基を有するポリマーがスケール
防止剤として有効であり、さらに必要に応じて、カルボ
キシル基を有するモノマーとビニルスルホン酸、アリル
スルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパン
スルホン酸などのスルホン酸基を有するモノマーや、ア
クリルアミドなどのノニオン性ビニルモノマーを対象水
質に応じて組み合わせたコポリマーがスケール防止剤と
して一般的に使用されている。また、特にカルシウム系
スケールを対象として、ヘキサメタリン酸ソーダやトリ
ポリリン酸ソーダなどの無機ポリリン酸類、ヒドロキシ
エチリデンジホスホン酸やホスホノブタントリカルボン
酸などのホスホン酸類も一般的に使用されている。近
年、節水や省エネルギーを目的に、可能な限り水を有効
利用するという動きが顕著になってきており、熱交換器
についても、冷却水の高濃縮運転への期待が非常に高ま
ってきている。上述した従来のスケール防止剤は、冷却
水中に溶解するスケール種（イオン）を、スケールとし
て析出しないように、水中に溶解した状態に保つ機能を
有するものであり、更なる高濃縮運転の場合には、スケ
ールの析出を抑制するには限界があることは周知の事実
となっている。今後更に冷却水の高濃縮運転が広まる
中、現状のスケール防止剤に代わる高性能のスケール防
止技術の開発が望まれている。
る伝熱面や配管内では、スケール障害が発生する。特
に、省資源、省エネルギーの立場から、冷却水の系外へ
の排棄（ブロー）を少なくして高濃縮運転を行う場合、
溶解している塩類が濃縮されて、伝熱面が腐食しやすく
なるとともに、難溶性の塩となってスケール化する。生
成したスケールは、熱効率の低下、配管の閉塞など、ボ
イラーや熱交換器の運転に重大な障害を引き起こす。生
成するスケール物質としては、炭酸カルシウム、硫酸カ
ルシウム、亜硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、ケイ
酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、水酸化マグネシウ
ム、リン酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩基性炭酸亜鉛などがあ
る。これまで、カルシウム系やマグネシウム系スケール
に対しては、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸など
を重合したカルボキシル基を有するポリマーがスケール
防止剤として有効であり、さらに必要に応じて、カルボ
キシル基を有するモノマーとビニルスルホン酸、アリル
スルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパン
スルホン酸などのスルホン酸基を有するモノマーや、ア
クリルアミドなどのノニオン性ビニルモノマーを対象水
質に応じて組み合わせたコポリマーがスケール防止剤と
して一般的に使用されている。また、特にカルシウム系
スケールを対象として、ヘキサメタリン酸ソーダやトリ
ポリリン酸ソーダなどの無機ポリリン酸類、ヒドロキシ
エチリデンジホスホン酸やホスホノブタントリカルボン
酸などのホスホン酸類も一般的に使用されている。近
年、節水や省エネルギーを目的に、可能な限り水を有効
利用するという動きが顕著になってきており、熱交換器
についても、冷却水の高濃縮運転への期待が非常に高ま
ってきている。上述した従来のスケール防止剤は、冷却
水中に溶解するスケール種（イオン）を、スケールとし
て析出しないように、水中に溶解した状態に保つ機能を
有するものであり、更なる高濃縮運転の場合には、スケ
ールの析出を抑制するには限界があることは周知の事実
となっている。今後更に冷却水の高濃縮運転が広まる
中、現状のスケール防止剤に代わる高性能のスケール防
止技術の開発が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ビル空調、
一般工場、石油化学コンビナートなどの熱交換器などの
冷却水系で生成する各種のスケール付着を効率的に防止
することができるスケール付着防止方法を提供すること
を目的としてなされたものである。
一般工場、石油化学コンビナートなどの熱交換器などの
冷却水系で生成する各種のスケール付着を効率的に防止
することができるスケール付着防止方法を提供すること
を目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、冷却水系の循環
水に、付着防止の対象であるスケール物質の種晶を添加
することにより、スケールの付着を効率的に防止し得る
ことを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明は、（１）付着防止対象の
スケール物質の種晶を、循環水に添加することを特徴と
する冷却水系のスケール付着防止方法、を提供するもの
である。さらに、本発明の好ましい態様として、（２）
スケール物質の種晶が、炭酸カルシウムである第(１)項
記載のスケール付着防止方法、（３）スケール物質の種
晶の平均粒径が、０.０５〜１００μｍである第(１)項
記載のスケール付着防止方法、及び、（４）スケール物
質の種晶を、循環水中の種晶の含有量が１〜１００mg／
リットルとなるように添加する第(１)項記載のスケール
付着防止方法、を挙げることができる。
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、冷却水系の循環
水に、付着防止の対象であるスケール物質の種晶を添加
することにより、スケールの付着を効率的に防止し得る
ことを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明は、（１）付着防止対象の
スケール物質の種晶を、循環水に添加することを特徴と
する冷却水系のスケール付着防止方法、を提供するもの
である。さらに、本発明の好ましい態様として、（２）
スケール物質の種晶が、炭酸カルシウムである第(１)項
記載のスケール付着防止方法、（３）スケール物質の種
晶の平均粒径が、０.０５〜１００μｍである第(１)項
記載のスケール付着防止方法、及び、（４）スケール物
質の種晶を、循環水中の種晶の含有量が１〜１００mg／
リットルとなるように添加する第(１)項記載のスケール
付着防止方法、を挙げることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明のスケール付着防止方法
は、付着防止対象のスケール物質の種晶を、循環水に添
加するものである。本発明方法の適用の対象となる設備
に特に制限はなく、例えば、ビル空調、一般工場、石油
化学コンビナートなどの熱交換器などを挙げることがで
き、これらの設備を循環する冷却水系の熱交換器本体、
循環水のピット、冷却塔などの装置や、配管内などに付
着するスケールを防止するものである。本発明方法の適
用の対象となるスケールに特に制限はなく、一般に冷却
水系で問題となるスケール全般を対象とすることがで
き、例えば、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、亜硫酸
カルシウム、リン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、ケ
イ酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、リン酸亜鉛、
水酸化亜鉛、塩基性炭酸亜鉛、シリカなどを挙げること
ができる。本発明において使用するスケール物質の種晶
は、循環水に添加したとき、核となってスケール物質の
結晶化を開始させ、スケール物質の結晶の析出速度を速
めるものである。スケール物質が既知の場合は、種晶と
してスケール物質と同一の結晶又はスケール物質と類似
の構造若しくは結晶形を有する化合物の結晶を添加する
ことができる。スケール物質と類似の構造若しくは結晶
形を有する化合物の結晶の種晶としての有効性は、適用
する循環水を濃縮又は冷却することにより過飽和状態と
し、スケール物質と類似の構造若しくは結晶形を有する
化合物の結晶を添加し、スケール物質の結晶が析出する
状態を観察することにより確認することができる。スケ
ール物質が未知の場合は、適用する循環水を濃縮し、析
出する結晶を、スケール物質と同一の化合物である種晶
として利用することができる。
は、付着防止対象のスケール物質の種晶を、循環水に添
加するものである。本発明方法の適用の対象となる設備
に特に制限はなく、例えば、ビル空調、一般工場、石油
化学コンビナートなどの熱交換器などを挙げることがで
き、これらの設備を循環する冷却水系の熱交換器本体、
循環水のピット、冷却塔などの装置や、配管内などに付
着するスケールを防止するものである。本発明方法の適
用の対象となるスケールに特に制限はなく、一般に冷却
水系で問題となるスケール全般を対象とすることがで
き、例えば、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、亜硫酸
カルシウム、リン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、ケ
イ酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、リン酸亜鉛、
水酸化亜鉛、塩基性炭酸亜鉛、シリカなどを挙げること
ができる。本発明において使用するスケール物質の種晶
は、循環水に添加したとき、核となってスケール物質の
結晶化を開始させ、スケール物質の結晶の析出速度を速
めるものである。スケール物質が既知の場合は、種晶と
してスケール物質と同一の結晶又はスケール物質と類似
の構造若しくは結晶形を有する化合物の結晶を添加する
ことができる。スケール物質と類似の構造若しくは結晶
形を有する化合物の結晶の種晶としての有効性は、適用
する循環水を濃縮又は冷却することにより過飽和状態と
し、スケール物質と類似の構造若しくは結晶形を有する
化合物の結晶を添加し、スケール物質の結晶が析出する
状態を観察することにより確認することができる。スケ
ール物質が未知の場合は、適用する循環水を濃縮し、析
出する結晶を、スケール物質と同一の化合物である種晶
として利用することができる。
【０００６】例えば、付着防止対象のスケール物質が炭
酸カルシウムである場合は、スケール物質の種晶とし
て、炭酸カルシウムの結晶を用いることが好ましい。使
用する炭酸カルシウムの結晶に特に制限はなく、炭酸カ
ルシウムの多形であるカルサイト、バテライト、アラゴ
ナイトのいずれをも用いることができる。また、付着防
止対象のスケール物質がケイ酸マグネシウム系物質であ
る場合は、スケール物質の種晶として、オルトケイ酸マ
グネシウム（フォルステライト）、メタケイ酸マグネシ
ウム、四ケイ酸マグネシウム（タルク）、三ケイ酸マグ
ネシウム、クリソタイル、セピオライト、オルトケイ酸
マグネシウムカルシウム、メタケイ酸マグネシウムカル
シウムなどを用いることができる。さらに、種々の付着
防止対象のスケール物質に応じて、例えば、リン酸カル
シウム、リン酸亜鉛、硫酸カルシウム、ケイ酸アルミニ
ウム、ケイ酸カルシウムなどを用いることができる。付
着防止対象のスケール物質がシリカであれば、例えば、
シリカゲルのような固体を粉砕して用いることができ
る。本発明方法において使用する種晶は、平均粒径が
０.０５〜１００μｍであることが好ましく、０.１〜５
０μｍであることがより好ましい。種晶の平均粒径が
０.０５μｍ未満であると、取り扱いづらく、作業性が
低下するおそれがある。種晶の平均粒径が１００μｍを
超えると、種晶の表面積が小さくなり、スケール防止効
果が低下するとともに、循環水中で沈降堆積を生じ設備
の運転に支障を生ずるおそれがある。
酸カルシウムである場合は、スケール物質の種晶とし
て、炭酸カルシウムの結晶を用いることが好ましい。使
用する炭酸カルシウムの結晶に特に制限はなく、炭酸カ
ルシウムの多形であるカルサイト、バテライト、アラゴ
ナイトのいずれをも用いることができる。また、付着防
止対象のスケール物質がケイ酸マグネシウム系物質であ
る場合は、スケール物質の種晶として、オルトケイ酸マ
グネシウム（フォルステライト）、メタケイ酸マグネシ
ウム、四ケイ酸マグネシウム（タルク）、三ケイ酸マグ
ネシウム、クリソタイル、セピオライト、オルトケイ酸
マグネシウムカルシウム、メタケイ酸マグネシウムカル
シウムなどを用いることができる。さらに、種々の付着
防止対象のスケール物質に応じて、例えば、リン酸カル
シウム、リン酸亜鉛、硫酸カルシウム、ケイ酸アルミニ
ウム、ケイ酸カルシウムなどを用いることができる。付
着防止対象のスケール物質がシリカであれば、例えば、
シリカゲルのような固体を粉砕して用いることができ
る。本発明方法において使用する種晶は、平均粒径が
０.０５〜１００μｍであることが好ましく、０.１〜５
０μｍであることがより好ましい。種晶の平均粒径が
０.０５μｍ未満であると、取り扱いづらく、作業性が
低下するおそれがある。種晶の平均粒径が１００μｍを
超えると、種晶の表面積が小さくなり、スケール防止効
果が低下するとともに、循環水中で沈降堆積を生じ設備
の運転に支障を生ずるおそれがある。
【０００７】本発明方法において、スケール物質の種晶
は、スケールが付着する箇所に直接添加することがで
き、あるいは、その箇所よりも前段に添加することもで
き、従来のスケール防止剤と同様に扱うことができる。
したがって、熱交換器本体、循環水のピット、冷却塔な
どの装置や、配管ラインなどの任意の箇所に直接添加す
ることができ、あるいは、循環水系に補給する補給水に
あらかじめ添加しておくこともできる。本発明方法にお
いて、スケール物質の種晶の添加方法に特に制限はな
く、例えば、結晶をそのまま粉末状態で添加することが
でき、あるいは、結晶を液に分散させたスラリー状態で
添加することもできる。スケール物質の種晶の添加量に
特に制限はないが、循環水量に対して、１〜１００mg／
リットルであることが好ましく、２〜６０mg／リットル
であることがより好ましい。種晶の添加量が循環水量に
対して１mg／リットル未満であると、スケール成分の水
中における析出が十分に促進されず、壁面などにスケー
ル付着が発生するおそれがある。循環水量に対して１０
０mg／リットルを超える種晶を添加してもスケール付着
に関する悪影響は生じないが、経済性が損なわれるおそ
れがある。
は、スケールが付着する箇所に直接添加することがで
き、あるいは、その箇所よりも前段に添加することもで
き、従来のスケール防止剤と同様に扱うことができる。
したがって、熱交換器本体、循環水のピット、冷却塔な
どの装置や、配管ラインなどの任意の箇所に直接添加す
ることができ、あるいは、循環水系に補給する補給水に
あらかじめ添加しておくこともできる。本発明方法にお
いて、スケール物質の種晶の添加方法に特に制限はな
く、例えば、結晶をそのまま粉末状態で添加することが
でき、あるいは、結晶を液に分散させたスラリー状態で
添加することもできる。スケール物質の種晶の添加量に
特に制限はないが、循環水量に対して、１〜１００mg／
リットルであることが好ましく、２〜６０mg／リットル
であることがより好ましい。種晶の添加量が循環水量に
対して１mg／リットル未満であると、スケール成分の水
中における析出が十分に促進されず、壁面などにスケー
ル付着が発生するおそれがある。循環水量に対して１０
０mg／リットルを超える種晶を添加してもスケール付着
に関する悪影響は生じないが、経済性が損なわれるおそ
れがある。
【０００８】本発明方法においては、必要に応じて、ス
ケール物質の種晶以外の他のスケール防止剤、防食剤、
スライムコントロール剤などを併用することができる。
他のスケール防止剤としては、例えば、ポリアクリル
酸、アクリル酸と共重合可能なビニルモノマーとのコポ
リマー、ポリマレイン酸、マレイン酸や無水マレイン酸
と共重合可能なビニルモノマーとのコポリマー、ポリイ
タコン酸、イタコン酸と共重合可能なビニルモノマーと
のコポリマーなどの有機ポリマーや、ニトリロトリメチ
レンホスホン酸、ヒドロキシエチリデンホスホン酸、エ
チレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、ホスホノブ
タントリカルボン酸、ヘキサメタリン酸ソーダなどのリ
ン系化合物などを挙げることができる。防食剤として
は、例えば、クロム酸塩や亜鉛塩などの重金属塩、上記
のリン系化合物、アニオン性の有機ポリマーなどを挙げ
ることができる。スライムコントロール剤としては、例
えば、ヒドラジン、有機ハロゲン化合物などを挙げるこ
とができる。本発明方法によれば、循環水中に含まれる
スケール物質は、種晶を核として、大部分が水中におい
て分散した結晶として析出、成長し、壁面にスケールと
して付着するものは僅かである。本発明方法において、
循環水に添加した種晶は、循環水中に一定濃度で保た
れ、水とともに循環するが、析出した結晶が装置や配管
内に堆積する場合には、必要に応じて、ブロー水をシッ
クナーなどで固液分離することができ、あるいは、循環
水の一部をろ過することにより系外に除去することもで
きる。本発明方法によれば、循環水にスケール物質の種
晶を添加することにより、循環水中のスケール物質が種
晶を核として析出し、水中に分散した状態で成長する。
その結果、循環水中のスケール物質の濃度が低下して、
壁面などへのスケールの付着が発生しにくい水に変化す
るものと考えられる。
ケール物質の種晶以外の他のスケール防止剤、防食剤、
スライムコントロール剤などを併用することができる。
他のスケール防止剤としては、例えば、ポリアクリル
酸、アクリル酸と共重合可能なビニルモノマーとのコポ
リマー、ポリマレイン酸、マレイン酸や無水マレイン酸
と共重合可能なビニルモノマーとのコポリマー、ポリイ
タコン酸、イタコン酸と共重合可能なビニルモノマーと
のコポリマーなどの有機ポリマーや、ニトリロトリメチ
レンホスホン酸、ヒドロキシエチリデンホスホン酸、エ
チレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、ホスホノブ
タントリカルボン酸、ヘキサメタリン酸ソーダなどのリ
ン系化合物などを挙げることができる。防食剤として
は、例えば、クロム酸塩や亜鉛塩などの重金属塩、上記
のリン系化合物、アニオン性の有機ポリマーなどを挙げ
ることができる。スライムコントロール剤としては、例
えば、ヒドラジン、有機ハロゲン化合物などを挙げるこ
とができる。本発明方法によれば、循環水中に含まれる
スケール物質は、種晶を核として、大部分が水中におい
て分散した結晶として析出、成長し、壁面にスケールと
して付着するものは僅かである。本発明方法において、
循環水に添加した種晶は、循環水中に一定濃度で保た
れ、水とともに循環するが、析出した結晶が装置や配管
内に堆積する場合には、必要に応じて、ブロー水をシッ
クナーなどで固液分離することができ、あるいは、循環
水の一部をろ過することにより系外に除去することもで
きる。本発明方法によれば、循環水にスケール物質の種
晶を添加することにより、循環水中のスケール物質が種
晶を核として析出し、水中に分散した状態で成長する。
その結果、循環水中のスケール物質の濃度が低下して、
壁面などへのスケールの付着が発生しにくい水に変化す
るものと考えられる。
【０００９】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。実施例及び比較例において、ス
ケール付着試験は、伝熱面積が０.２５ｍ2の熱交換器を
有し、保有水量が０.４５ｍ3である開放循環モデル冷却
水系を用いて行った。熱交換器は、材質がＳＵＳ３０４
で、外径が１９mmのチューブを備えている。このモデル
冷却水系に、厚木市水に純水と塩類を加えて調製した水
を循環水及び補給水として加え、濃縮倍数が６倍又は１
０倍になるように、水中のカリウム濃度でコントロール
しながら３０日間運転した。この間、循環水の熱交換器
入口温度は４５℃、出口温度は７５℃に保った。また、
循環水の熱交換器チューブを通過する流速は０.５ｍ／
ｓとした。 実施例１ 厚木市水に１０重量％塩化カルシウム水溶液と５重量％
重炭酸水素ナトリウム水溶液を添加して、pH７.４、カ
ルシウム硬度５０mgCaCO3／リットル、Ｍアルカリ度５
０mgCaCO3／リットルの水質を有する補給水を調製し、
濃縮倍数６倍の運転を行った。さらに、運転中は、粒径
０.１〜１.０μｍの重質炭酸カルシウムの５０重量％水
分散液を、重質炭酸カルシウムの濃度が２０mg／リット
ルになるように循環水に添加した。理論水質は、pH８.
９、カルシウム硬度３００mgCaCO3／リットル、Ｍアル
カリ度３００mgCaCO3／リットルである。３０日間運転
を継続したのち、循環水を孔径０.１μｍのフィルター
を用いてろ過し、ろ液のカルシウム硬度を測定したとこ
ろ、１３９mgCaCO3／リットルであった。また、熱交換
器チューブに付着したスケールを採取し、１０５℃で乾
燥したのち秤量して、スケールの付着速度を求めたとこ
ろ、８mg／cm2／３０日であった。 実施例２ 粒径０.１〜１.０μｍの重質炭酸カルシウムの５０重量
％水分散液の代わりに、粒径１.０〜５.０μｍの軽質炭
酸カルシウムの５０重量％水分散液を用いた以外は、実
施例１と同様にして３０日間の運転を行い、ろ液のカル
シウム硬度とスケールの付着速度を求めた。ろ液のカル
シウム硬度は１４１mgCaCO3／リットルであり、スケー
ルの付着速度は７mg／cm2／３０日であった。 比較例１ 粒径０.１〜１.０μｍの重質炭酸カルシウムの５０重量
％水分散液の代わりに、ヘキサメタリン酸ソーダの２０
重量％水溶液を、ヘキサメタリン酸ソーダの濃度が２０
mg／リットルになるように循環水に添加した以外は、実
施例１と同様にして３０日間の運転を行い、ろ液のカル
シウム硬度とスケールの付着速度を求めた。ろ液のカル
シウム硬度は２９０mgCaCO3／リットルであり、スケー
ルの付着速度は３５mg／cm2／３０日であった。 比較例２ 粒径０.１〜１.０μｍの重質炭酸カルシウムの５０重量
％水分散液の代わりに、分子量３,５００のポリマレイ
ン酸の２０重量％水溶液を、ポリマレイン酸の濃度が２
０mg／リットルになるように循環水に添加した以外は、
実施例１と同様にして３０日間の運転を行い、ろ液のカ
ルシウム硬度とスケールの付着速度を求めた。ろ液のカ
ルシウム硬度は２８０mgCaCO3／リットルであり、スケ
ールの付着速度は３２mg／cm2／３０日であった。実施
例１〜２及び比較例１〜２の結果を、第１表に示す。
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。実施例及び比較例において、ス
ケール付着試験は、伝熱面積が０.２５ｍ2の熱交換器を
有し、保有水量が０.４５ｍ3である開放循環モデル冷却
水系を用いて行った。熱交換器は、材質がＳＵＳ３０４
で、外径が１９mmのチューブを備えている。このモデル
冷却水系に、厚木市水に純水と塩類を加えて調製した水
を循環水及び補給水として加え、濃縮倍数が６倍又は１
０倍になるように、水中のカリウム濃度でコントロール
しながら３０日間運転した。この間、循環水の熱交換器
入口温度は４５℃、出口温度は７５℃に保った。また、
循環水の熱交換器チューブを通過する流速は０.５ｍ／
ｓとした。 実施例１ 厚木市水に１０重量％塩化カルシウム水溶液と５重量％
重炭酸水素ナトリウム水溶液を添加して、pH７.４、カ
ルシウム硬度５０mgCaCO3／リットル、Ｍアルカリ度５
０mgCaCO3／リットルの水質を有する補給水を調製し、
濃縮倍数６倍の運転を行った。さらに、運転中は、粒径
０.１〜１.０μｍの重質炭酸カルシウムの５０重量％水
分散液を、重質炭酸カルシウムの濃度が２０mg／リット
ルになるように循環水に添加した。理論水質は、pH８.
９、カルシウム硬度３００mgCaCO3／リットル、Ｍアル
カリ度３００mgCaCO3／リットルである。３０日間運転
を継続したのち、循環水を孔径０.１μｍのフィルター
を用いてろ過し、ろ液のカルシウム硬度を測定したとこ
ろ、１３９mgCaCO3／リットルであった。また、熱交換
器チューブに付着したスケールを採取し、１０５℃で乾
燥したのち秤量して、スケールの付着速度を求めたとこ
ろ、８mg／cm2／３０日であった。 実施例２ 粒径０.１〜１.０μｍの重質炭酸カルシウムの５０重量
％水分散液の代わりに、粒径１.０〜５.０μｍの軽質炭
酸カルシウムの５０重量％水分散液を用いた以外は、実
施例１と同様にして３０日間の運転を行い、ろ液のカル
シウム硬度とスケールの付着速度を求めた。ろ液のカル
シウム硬度は１４１mgCaCO3／リットルであり、スケー
ルの付着速度は７mg／cm2／３０日であった。 比較例１ 粒径０.１〜１.０μｍの重質炭酸カルシウムの５０重量
％水分散液の代わりに、ヘキサメタリン酸ソーダの２０
重量％水溶液を、ヘキサメタリン酸ソーダの濃度が２０
mg／リットルになるように循環水に添加した以外は、実
施例１と同様にして３０日間の運転を行い、ろ液のカル
シウム硬度とスケールの付着速度を求めた。ろ液のカル
シウム硬度は２９０mgCaCO3／リットルであり、スケー
ルの付着速度は３５mg／cm2／３０日であった。 比較例２ 粒径０.１〜１.０μｍの重質炭酸カルシウムの５０重量
％水分散液の代わりに、分子量３,５００のポリマレイ
ン酸の２０重量％水溶液を、ポリマレイン酸の濃度が２
０mg／リットルになるように循環水に添加した以外は、
実施例１と同様にして３０日間の運転を行い、ろ液のカ
ルシウム硬度とスケールの付着速度を求めた。ろ液のカ
ルシウム硬度は２８０mgCaCO3／リットルであり、スケ
ールの付着速度は３２mg／cm2／３０日であった。実施
例１〜２及び比較例１〜２の結果を、第１表に示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】第１表に見られるように、種晶として炭酸
カルシウムを添加した実施例１〜２においては、試験後
の循環水のろ液のカルシウム硬度が理論値より低く、種
晶によって循環水中のカルシウムの析出が促進されてい
ることが分かる。また、熱交換器チューブへのスケール
の付着速度が小さく、優れたスケール防止効果が発現し
ている。この効果は、循環水中のカルシウムが、種晶を
核として水中において分散状態で析出し、チューブに付
着することなく、循環水中のカルシウム濃度が低下した
ことによるものと考えられる。これに対して、比較例１
〜２においては、試験後の循環水のろ液のカルシウム硬
度はほぼ理論値に近く、熱交換器チューブへのスケール
の付着速度も大きい。 実施例３ 濃縮倍数を１０倍とし、粒径０.１〜１.０μｍの重質炭
酸カルシウムの５０重量％水分散液を、重質炭酸カルシ
ウムの濃度が３０mg／リットルになるように循環水に添
加した以外は、実施例１と同様にして３０日間の運転を
行い、ろ液のカルシウム硬度とスケールの付着速度を求
めた。なお、循環水の理論水質は、pH９.２、カルシウ
ム硬度５００mgCaCO3／リットル、Ｍアルカリ度５００m
gCaCO3／リットルである。ろ液のカルシウム硬度は１６
９mgCaCO3／リットルであり、スケールの付着速度は９m
g／cm2／３０日であった。 実施例４ 粒径０.１〜１.０μｍの重質炭酸カルシウムの５０重量
％水分散液の代わりに、粒径１.０〜５.０μｍの軽質炭
酸カルシウムの５０重量％水分散液を用いた以外は、実
施例３と同様にして３０日間の運転を行い、ろ液のカル
シウム硬度とスケールの付着速度を求めた。ろ液のカル
シウム硬度は１５４mgCaCO3／リットルであり、スケー
ルの付着速度は７mg／cm2／３０日であった。 比較例３ 粒径０.１〜１.０μｍの重質炭酸カルシウムの５０重量
％水分散液の代わりに、ヘキサメタリン酸ソーダの２０
重量％水溶液を、ヘキサメタリン酸ソーダの濃度が３０
mg／リットルになるように循環水に添加した以外は、実
施例３と同様にして３０日間の運転を行い、ろ液のカル
シウム硬度とスケールの付着速度を求めた。ろ液のカル
シウム硬度は４１０mgCaCO3／リットルであり、スケー
ルの付着速度は５８mg／cm2／３０日であった。 比較例４ 粒径０.１〜１.０μｍの重質炭酸カルシウムの５０重量
％水分散液の代わりに、分子量３,５００のポリマレイ
ン酸の２０重量％水溶液を、ポリマレイン酸の濃度が３
０mg／リットルになるように循環水に添加した以外は、
実施例３と同様にして３０日間の運転を行い、ろ液のカ
ルシウム硬度とスケールの付着速度を求めた。ろ液のカ
ルシウム硬度は４３０mgCaCO3／リットルであり、スケ
ールの付着速度は３８mg／cm2／３０日であった。実施
例３〜４及び比較例３〜４の結果を、第２表に示す。
カルシウムを添加した実施例１〜２においては、試験後
の循環水のろ液のカルシウム硬度が理論値より低く、種
晶によって循環水中のカルシウムの析出が促進されてい
ることが分かる。また、熱交換器チューブへのスケール
の付着速度が小さく、優れたスケール防止効果が発現し
ている。この効果は、循環水中のカルシウムが、種晶を
核として水中において分散状態で析出し、チューブに付
着することなく、循環水中のカルシウム濃度が低下した
ことによるものと考えられる。これに対して、比較例１
〜２においては、試験後の循環水のろ液のカルシウム硬
度はほぼ理論値に近く、熱交換器チューブへのスケール
の付着速度も大きい。 実施例３ 濃縮倍数を１０倍とし、粒径０.１〜１.０μｍの重質炭
酸カルシウムの５０重量％水分散液を、重質炭酸カルシ
ウムの濃度が３０mg／リットルになるように循環水に添
加した以外は、実施例１と同様にして３０日間の運転を
行い、ろ液のカルシウム硬度とスケールの付着速度を求
めた。なお、循環水の理論水質は、pH９.２、カルシウ
ム硬度５００mgCaCO3／リットル、Ｍアルカリ度５００m
gCaCO3／リットルである。ろ液のカルシウム硬度は１６
９mgCaCO3／リットルであり、スケールの付着速度は９m
g／cm2／３０日であった。 実施例４ 粒径０.１〜１.０μｍの重質炭酸カルシウムの５０重量
％水分散液の代わりに、粒径１.０〜５.０μｍの軽質炭
酸カルシウムの５０重量％水分散液を用いた以外は、実
施例３と同様にして３０日間の運転を行い、ろ液のカル
シウム硬度とスケールの付着速度を求めた。ろ液のカル
シウム硬度は１５４mgCaCO3／リットルであり、スケー
ルの付着速度は７mg／cm2／３０日であった。 比較例３ 粒径０.１〜１.０μｍの重質炭酸カルシウムの５０重量
％水分散液の代わりに、ヘキサメタリン酸ソーダの２０
重量％水溶液を、ヘキサメタリン酸ソーダの濃度が３０
mg／リットルになるように循環水に添加した以外は、実
施例３と同様にして３０日間の運転を行い、ろ液のカル
シウム硬度とスケールの付着速度を求めた。ろ液のカル
シウム硬度は４１０mgCaCO3／リットルであり、スケー
ルの付着速度は５８mg／cm2／３０日であった。 比較例４ 粒径０.１〜１.０μｍの重質炭酸カルシウムの５０重量
％水分散液の代わりに、分子量３,５００のポリマレイ
ン酸の２０重量％水溶液を、ポリマレイン酸の濃度が３
０mg／リットルになるように循環水に添加した以外は、
実施例３と同様にして３０日間の運転を行い、ろ液のカ
ルシウム硬度とスケールの付着速度を求めた。ろ液のカ
ルシウム硬度は４３０mgCaCO3／リットルであり、スケ
ールの付着速度は３８mg／cm2／３０日であった。実施
例３〜４及び比較例３〜４の結果を、第２表に示す。
【００１２】
【表２】
【００１３】第２表に見られるように、種晶として炭酸
カルシウムを添加した実施例３〜４においては、試験後
の循環水のろ液のカルシウム硬度が理論値の３０〜３５
％程度であり、種晶によって循環水中のカルシウムの析
出が促進されていることが分かる。また、熱交換器チュ
ーブへのスケールの付着速度が小さく、優れたスケール
防止効果が発現している。これに対して、比較例３〜４
においては、試験後の循環水のろ液のカルシウム硬度は
理論値の８０〜８５％程度であり、熱交換器チューブへ
のスケールの付着速度も大きい。 実施例５ 純水に１０重量％塩化マグネシウム水溶液、１０重量％
メタケイ酸ナトリウム水溶液及び１０重量％塩化カリウ
ム水溶液を添加して、pH７.５、カルシウム硬度０mgCaC
O3／リットル、Ｍアルカリ度４０mgCaCO3／リットル、
マグネシウム硬度３０mgCaCO3／リットル、シリカ３０m
g／リットル、カリウム１mg／リットルの水質を有する
補給水を調製し、濃縮倍数６倍の運転を行った。さら
に、運転中は、粒径１.０〜５.０μｍのケイ酸マグネシ
ウム［３Ｍｇ(ＯＨ)2・４ＳｉＯ2・Ｈ 2Ｏ］の５０重量％
水分散液を、ケイ酸マグネシウムの濃度が２０mg／リッ
トルになるように循環水に添加した。理論水質は、pH
８.７、マグネシウム硬度１８０mgCaCO3／リットル、シ
リカ１８０mg／リットルである。３０日間運転を継続し
たのち、循環水を孔径０.１μｍのフィルターを用いて
ろ過し、ろ液のマグネシウム硬度を測定したところ、１
３０mgCaCO3／リットルであった。また、熱交換器チュ
ーブに付着したスケールを採取し、１０５℃で乾燥した
のち秤量して、スケールの付着速度を求めたところ、４
mg／cm2／３０日であった。 実施例６ 濃縮倍数を１０倍とし、ケイ酸マグネシウムの５０重量
％水分散液を、ケイ酸マグネシウムの濃度が３０mg／リ
ットルになるように循環水に添加した以外は、実施例５
と同様にして３０日間の運転を行い、ろ液のマグネシウ
ム硬度とスケールの付着速度を求めた。なお、循環水の
理論水質は、pH９.１、マグネシウム硬度３００mgCaCO3
／リットル、シリカ３００mg／リットルである。ろ液の
マグネシウム硬度は１００mgCaCO3／リットルであり、
スケールの付着速度は３mg／cm2／３０日であった。 比較例５ ケイ酸マグネシウムの５０重量％水分散液の代わりに、
ヘキサメタリン酸ソーダの２０重量％水溶液を、ヘキサ
メタリン酸ソーダの濃度が２０mg／リットルになるよう
に循環水に添加した以外は、実施例５と同様にして３０
日間の運転を行い、ろ液のマグネシウム硬度とスケール
の付着速度を求めた。ろ液のマグネシウム硬度は１６０
mgCaCO3／リットルであり、スケールの付着速度は４３m
g／cm2／３０日であった。 比較例６ 濃縮倍数を１０倍とし、ヘキサメタリン酸ソーダの２０
重量％水溶液を、ヘキサメタリン酸ソーダの濃度が３０
mg／リットルになるように循環水に添加した以外は、比
較例５と同様にして３０日間の運転を行い、ろ液のマグ
ネシウム硬度とスケールの付着速度を求めた。ろ液のマ
グネシウム硬度は１８０mgCaCO3／リットルであり、ス
ケールの付着速度は５１mg／cm2／３０日であった。 比較例７ ケイ酸マグネシウムの５０重量％水分散液の代わりに、
ポリマレイン酸の２０重量％水溶液を、ポリマレイン酸
の濃度が２０mg／リットルになるように循環水に添加し
た以外は、実施例５と同様にして３０日間の運転を行
い、ろ液のマグネシウム硬度とスケールの付着速度を求
めた。ろ液のマグネシウム硬度は１６０mgCaCO3／リッ
トルであり、スケールの付着速度は５７mg／cm2／３０
日であった。 比較例８ 濃縮倍数を１０倍とし、ポリマレイン酸の２０重量％水
溶液を、ポリマレイン酸の濃度が３０mg／リットルにな
るように循環水に添加した以外は、比較例７と同様にし
て３０日間の運転を行い、ろ液のマグネシウム硬度とス
ケールの付着速度を求めた。ろ液のマグネシウム硬度は
１８５mgCaCO3／リットルであり、スケールの付着速度
は４６mg／cm2／３０日であった。実施例５〜６及び比
較例５〜８の結果を、第３表に示す。
カルシウムを添加した実施例３〜４においては、試験後
の循環水のろ液のカルシウム硬度が理論値の３０〜３５
％程度であり、種晶によって循環水中のカルシウムの析
出が促進されていることが分かる。また、熱交換器チュ
ーブへのスケールの付着速度が小さく、優れたスケール
防止効果が発現している。これに対して、比較例３〜４
においては、試験後の循環水のろ液のカルシウム硬度は
理論値の８０〜８５％程度であり、熱交換器チューブへ
のスケールの付着速度も大きい。 実施例５ 純水に１０重量％塩化マグネシウム水溶液、１０重量％
メタケイ酸ナトリウム水溶液及び１０重量％塩化カリウ
ム水溶液を添加して、pH７.５、カルシウム硬度０mgCaC
O3／リットル、Ｍアルカリ度４０mgCaCO3／リットル、
マグネシウム硬度３０mgCaCO3／リットル、シリカ３０m
g／リットル、カリウム１mg／リットルの水質を有する
補給水を調製し、濃縮倍数６倍の運転を行った。さら
に、運転中は、粒径１.０〜５.０μｍのケイ酸マグネシ
ウム［３Ｍｇ(ＯＨ)2・４ＳｉＯ2・Ｈ 2Ｏ］の５０重量％
水分散液を、ケイ酸マグネシウムの濃度が２０mg／リッ
トルになるように循環水に添加した。理論水質は、pH
８.７、マグネシウム硬度１８０mgCaCO3／リットル、シ
リカ１８０mg／リットルである。３０日間運転を継続し
たのち、循環水を孔径０.１μｍのフィルターを用いて
ろ過し、ろ液のマグネシウム硬度を測定したところ、１
３０mgCaCO3／リットルであった。また、熱交換器チュ
ーブに付着したスケールを採取し、１０５℃で乾燥した
のち秤量して、スケールの付着速度を求めたところ、４
mg／cm2／３０日であった。 実施例６ 濃縮倍数を１０倍とし、ケイ酸マグネシウムの５０重量
％水分散液を、ケイ酸マグネシウムの濃度が３０mg／リ
ットルになるように循環水に添加した以外は、実施例５
と同様にして３０日間の運転を行い、ろ液のマグネシウ
ム硬度とスケールの付着速度を求めた。なお、循環水の
理論水質は、pH９.１、マグネシウム硬度３００mgCaCO3
／リットル、シリカ３００mg／リットルである。ろ液の
マグネシウム硬度は１００mgCaCO3／リットルであり、
スケールの付着速度は３mg／cm2／３０日であった。 比較例５ ケイ酸マグネシウムの５０重量％水分散液の代わりに、
ヘキサメタリン酸ソーダの２０重量％水溶液を、ヘキサ
メタリン酸ソーダの濃度が２０mg／リットルになるよう
に循環水に添加した以外は、実施例５と同様にして３０
日間の運転を行い、ろ液のマグネシウム硬度とスケール
の付着速度を求めた。ろ液のマグネシウム硬度は１６０
mgCaCO3／リットルであり、スケールの付着速度は４３m
g／cm2／３０日であった。 比較例６ 濃縮倍数を１０倍とし、ヘキサメタリン酸ソーダの２０
重量％水溶液を、ヘキサメタリン酸ソーダの濃度が３０
mg／リットルになるように循環水に添加した以外は、比
較例５と同様にして３０日間の運転を行い、ろ液のマグ
ネシウム硬度とスケールの付着速度を求めた。ろ液のマ
グネシウム硬度は１８０mgCaCO3／リットルであり、ス
ケールの付着速度は５１mg／cm2／３０日であった。 比較例７ ケイ酸マグネシウムの５０重量％水分散液の代わりに、
ポリマレイン酸の２０重量％水溶液を、ポリマレイン酸
の濃度が２０mg／リットルになるように循環水に添加し
た以外は、実施例５と同様にして３０日間の運転を行
い、ろ液のマグネシウム硬度とスケールの付着速度を求
めた。ろ液のマグネシウム硬度は１６０mgCaCO3／リッ
トルであり、スケールの付着速度は５７mg／cm2／３０
日であった。 比較例８ 濃縮倍数を１０倍とし、ポリマレイン酸の２０重量％水
溶液を、ポリマレイン酸の濃度が３０mg／リットルにな
るように循環水に添加した以外は、比較例７と同様にし
て３０日間の運転を行い、ろ液のマグネシウム硬度とス
ケールの付着速度を求めた。ろ液のマグネシウム硬度は
１８５mgCaCO3／リットルであり、スケールの付着速度
は４６mg／cm2／３０日であった。実施例５〜６及び比
較例５〜８の結果を、第３表に示す。
【００１４】
【表３】
【００１５】第３表に見られるように、種晶としてケイ
酸マグネシウムを添加した実施５〜６においては、試験
後の循環水のろ液のマグネシウム硬度が理論値の３３〜
７２％程度であり、種晶によって循環水中のマグネシウ
ムの析出が促進されていることが分かる。また、熱交換
器チューブへのスケールの付着速度が小さく、優れたス
ケール防止効果が発現している。この効果は、循環水中
のマグネシウムとシリカが、種晶を核として水中におい
て分散状態で析出し、チューブに付着することなく、循
環水中のマグネシウムとシリカの濃度が低下したことに
よるものと考えられる。これに対して、比較例５〜８に
おいては、試験後の循環水のろ液のマグネシウム硬度は
理論値の６０〜８８％程度であり、熱交換器チューブへ
のスケールの付着速度も大きい。
酸マグネシウムを添加した実施５〜６においては、試験
後の循環水のろ液のマグネシウム硬度が理論値の３３〜
７２％程度であり、種晶によって循環水中のマグネシウ
ムの析出が促進されていることが分かる。また、熱交換
器チューブへのスケールの付着速度が小さく、優れたス
ケール防止効果が発現している。この効果は、循環水中
のマグネシウムとシリカが、種晶を核として水中におい
て分散状態で析出し、チューブに付着することなく、循
環水中のマグネシウムとシリカの濃度が低下したことに
よるものと考えられる。これに対して、比較例５〜８に
おいては、試験後の循環水のろ液のマグネシウム硬度は
理論値の６０〜８８％程度であり、熱交換器チューブへ
のスケールの付着速度も大きい。
【００１６】
【発明の効果】本発明方法によれば、循環水にスケール
物質の種晶を添加することにより、循環水中のスケール
物質が種晶を核として析出し、水中に分散した状態で成
長するので、循環水中のスケール物質の濃度が低下し、
ビル空調、一般工場、石油化学コンビナートなどの熱交
換器などの冷却水系のスケール付着を効率的に防止する
ことができる。
物質の種晶を添加することにより、循環水中のスケール
物質が種晶を核として析出し、水中に分散した状態で成
長するので、循環水中のスケール物質の濃度が低下し、
ビル空調、一般工場、石油化学コンビナートなどの熱交
換器などの冷却水系のスケール付着を効率的に防止する
ことができる。
Claims (1)
- 【請求項１】付着防止対象のスケール物質の種晶を、循
環水に添加することを特徴とする冷却水系のスケール付
着防止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24158198A JP4182454B2 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | 熱交換器のスケール付着防止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24158198A JP4182454B2 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | 熱交換器のスケール付着防止方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000070993A true JP2000070993A (ja) | 2000-03-07 |
| JP2000070993A5 JP2000070993A5 (ja) | 2005-09-22 |
| JP4182454B2 JP4182454B2 (ja) | 2008-11-19 |
Family
ID=17076452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24158198A Expired - Fee Related JP4182454B2 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | 熱交換器のスケール付着防止方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4182454B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002361286A (ja) * | 2001-06-06 | 2002-12-17 | Kurita Water Ind Ltd | スケール付着防止方法及び防止装置 |
| US8143204B2 (en) | 2007-05-04 | 2012-03-27 | Ecolab Usa Inc. | Mg++ chemistry and method for fouling inhibition in heat processing of liquid foods and industrial processes |
| US8247363B2 (en) | 2007-05-04 | 2012-08-21 | Ecolab Usa Inc. | MG++ chemistry and method for fouling inhibition in heat processing of liquid foods and industrial processes |
| CN111732209A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-10-02 | 湖北祥云(集团)化工股份有限公司 | 一种能有效降低磷石膏回水输送管道结垢的方法和装置 |
| CN113264597A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-08-17 | 四川绵阳岷山实业集团有限公司 | 一种利用碳酸钙文石晶种阻垢的方法 |
-
1998
- 1998-08-27 JP JP24158198A patent/JP4182454B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002361286A (ja) * | 2001-06-06 | 2002-12-17 | Kurita Water Ind Ltd | スケール付着防止方法及び防止装置 |
| US8143204B2 (en) | 2007-05-04 | 2012-03-27 | Ecolab Usa Inc. | Mg++ chemistry and method for fouling inhibition in heat processing of liquid foods and industrial processes |
| US8247363B2 (en) | 2007-05-04 | 2012-08-21 | Ecolab Usa Inc. | MG++ chemistry and method for fouling inhibition in heat processing of liquid foods and industrial processes |
| CN111732209A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-10-02 | 湖北祥云(集团)化工股份有限公司 | 一种能有效降低磷石膏回水输送管道结垢的方法和装置 |
| CN111732209B (zh) * | 2020-07-23 | 2023-12-05 | 湖北祥云(集团)化工股份有限公司 | 一种能有效降低磷石膏回水输送管道结垢的方法和装置 |
| CN113264597A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-08-17 | 四川绵阳岷山实业集团有限公司 | 一种利用碳酸钙文石晶种阻垢的方法 |
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|---|---|
| JP4182454B2 (ja) | 2008-11-19 |
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