JP2004267905A

JP2004267905A - Scaling preventing method

Info

Publication number: JP2004267905A
Application number: JP2003061814A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Nagai; 達夫永井; Hiroaki Kuwano; 浩明桑野; Hideyuki Komori; 英之小森
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-09-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scaling preventing method capable of preventing the precipitation of scale mainly comprising metal ions such as calcium and magnesium or silica dissolved in water to be treated. <P>SOLUTION: In this scaling preventing method for preventing the precipitation of scale from water, water is electrolyzed to form fine particles of carbonates of metal ions dissolved in the water and a scaling preventing chemical agent is added to the water. Water to be treated passes through a gap between the anode 5 and cathode 6 of a fine particle forming device 2. Fine particles of a scale component are formed in the high pH region in the vicinity of the cathode 6. After fine particles of the scale component are formed inside a chamber 4, the scaling preventing chemical agent is continuously injected in a tank 8 by a chemical injection pump 9. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場やビルにおける冷却水循環ラインやボイラーライン等で発生するスケールを防止する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クーリングタワーのような開放系循環冷却水ラインにおける熱交換器、クーリングタワーや配管、又は貫流ボイラーのようなボイラーラインにおけるボイラー本体には、水中に含まれるカルシウム、マグネシウム等金属イオン又はシリカを主成分とするスケールが付着し、伝熱効率の低下、配管の閉塞等がもたらされることがある。
【０００３】
このスケール付着を防止するために、従来より多くの種類のスケール防止用薬剤が使用されている。また最近では電場や磁場を印加してスケールを防止する装置が開発され販売されている。
【０００４】
特許第２９１２８０９号公報には、ボイラー用水を電場及び磁場処理することによりスケール生成を防止する方法が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２９１２８０９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
開放系循環冷却水ラインやボイラーラインに適切な薬剤を適切な量添加すれば、スケールを防止することができるが、循環水やボイラー缶水の濃縮度合いを誤って規定以上で運転したり、逆に規定より大幅に濃縮度合いを低く運転したり、また熱交換側の負荷が規定以上に大きかったりした場合、高温となる熱交換部や水が蒸発するクーリングタワーにスケールが付着することがある。これは、前記規定を超える条件で運転が継続されることにより、添加している薬剤が有するスケール防止能力の範囲を逸脱するようになるためである。このような状況を回避するためには、高負荷等の運転条件に対処できる薬剤を常に投入しておけばよいが、薬剤費用が莫大となり、現実的には難しい。
【０００７】
さらには、カルシウム硬度やシリカ、全鉄濃度等が非常に高い原水性状が悪い場合や、樹脂の重合反応塔等熱負荷の高い場合では、現在市販されているスケール防止用薬剤を適用できないこともある。
【０００８】
電場や磁場を印加する装置にあっては、スケール防止機構がほとんど明らかにされていないために、スケール防止が不十分になるおそれがある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のスケール防止方法は、水を電解して該水中に溶解している金属イオンの炭酸塩の微粒子を生成させると共に、該水にスケール防止用薬剤を含有させることを特徴とするものである。なお、本発明において、「防止」は「抑制」を含むものである。
【００１０】
本発明方法に従って、水を電解し該水中に溶解しているカルシウム、マグネシウム等金属イオンの炭酸塩の微粒子を生成させると共にスケール防止用薬剤を含有させる（例えば添加する）ことにより、水中からのスケール析出が十分に防止される。この理由については、次の通りであると考えられる。
【００１１】
即ち、本発明の電解工程では、陰極近傍に高ｐＨ領域が形成される。この領域を該水が通過する際、その中に含まれるカルシウム、マグネシウム等金属イオンの主として炭酸塩が析出する。このスケール成分の微粒子を予め該水中に大量に生成させることにより、循環水中の実質のカルシウム硬度が低くなり、熱交換部やクーリングタワーにおいても溶解度未満で通過でき、熱交換部やクーリングタワーにスケールが析出しない。生成したスケール成分の微粒子は、該水の流れに乗ってラインを循環し、ブローと共にライン外に排出される。
【００１２】
＜微粒子析出によるスケール防止の作用機構＞
本発明における微粒子析出によるスケール防止作用機構について、水中からのスケール析出理論に基づいて次に詳述する。
【００１３】
（ｉ）一般に、水中からのスケール析出機構（メカニズム）は次の通りである。
【００１４】
水温が高くなると炭酸カルシウム等炭酸塩の溶解度が低下する。冷却水系やボイラー水系の熱交換部においては、その表面温度が高くその部分での溶解度が循環水や缶水中の炭酸カルシウム等炭酸塩濃度より小さくなる場合、すなわち過飽和状態となる場合、この高温の熱交換部にスケールが析出する。スケール防止用薬剤を使用しても、その薬剤の単位質量当たりのスケール防止能力は決まっており、何らかの原因で異常なライン管理がなされこの能力限界を超える循環水中炭酸カルシウム等炭酸塩濃度となった場合、同様のメカニズムにより高温の熱交換部にスケールが析出する。
【００１５】
循環冷却水系のクーリングタワーの充填材部は、循環水の温度を低下させるため水を蒸発させる構造となっている。水が蒸発すると循環水中の炭酸カルシウム等炭酸塩濃度が上昇し、その濃度が溶解度以上の過飽和状態となった場合、充填材部にスケールが析出する。また、充填材部では、水を効率よく蒸発させるため、循環水の流下速度を遅くしており、充填材上にスケールが析出し易い。
【００１６】
（ｉｉ）本発明のスケール防止方法は、水（以下、被処理水ということがある。）を電解して金属炭酸塩の微粒子を生成させることにより、水中の溶解カルシウム硬度を低下させ、スケール析出を防止する。
【００１７】
一般に、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウム等炭酸塩の溶解度は、ｐＨに影響を受け、ｐＨが高くなるとこれらの溶解度が低下する。
【００１８】
本発明方法において、被処理水を電解すると、陰極近傍が高ｐＨとなり、被処理水中のカルシウム、マグネシウム等金属イオンの主として炭酸塩が陰極近傍で析出する。この析出した微粒子は、冷却水やボイラー用水の流れに乗ってラインを循環し、ブローと共にライン外に排出されるので、冷却水やボイラーシステムでのカルシウムやマグネシウム等の硬度成分濃度が低下し、熱交換部やクーリングタワー等でのスケール析出が防止される。
【００１９】
例えば、炭酸カルシウム成分の場合、十分な数のスケール成分の微粒子が生成することにより、循環水中の実質のカルシウム硬度が低くなり、熱交換部やクーリングタワーにおいてもカルシウム硬度成分濃度が溶解度未満となり、熱交換部やクーリングタワーでのスケール析出が防止される。
【００２０】
＜スケール防止用薬剤の併用による作用効果＞
本発明では、仮に水中の硬度成分が過飽和域となった場合でも、元来のスケール防止効果に加え、生成微粒子が過大に成長して機器内面に堆積ないし付着することを防止することを目的として被処理水にスケール防止用薬剤を添加する。被処理水に添加されたスケール防止用薬剤は、上記の微粒子に吸着される。スケール防止用薬剤を吸着したスケール成分微粒子は、熱交換部やクーリングタワー等において過飽和状態にさらされても殆ど粒成長しないので、微粒子のまま循環水中に存在し、ブローと共にライン外に排出される。
【００２１】
スケール成分の微粒子を生成させるタイミングとスケール防止用薬剤を添加するタイミングについては、ほぼ同時であれば本発明の目的を達することができるので、いずれを先にしても、また、同時としてもよい。ただし、スケール成分の微粒子の生成効率が高いことから、微粒子生成を先に行う方が望ましい。
【００２２】
＜スケール防止用薬剤について＞
スケール防止用薬剤は何ら限定されるものではなく、例えば一般的に市販されている各種のものを用いることができる。
【００２３】
カルボキシル基の数が多い高次カルボン酸ほどスケール分散効果が高いことは知られており、ベンゼンヘキサカルボン酸（メリト酸）もスケール防止用薬剤として有効であることが報告されている（ＴｈｅＩｎｈｉｂｉｔｉｏｎｏｆＤｉｃａｌｃｉｕｍＰｈｏｓｐｈａｔｅＤｉｈｙｄｒａｔｅＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈｂｙＰｏｌｙｃａｒｂｏｘｙｌｉｃＡｃｉｄｓＺ．ＡＭＪＡＤＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｌｌｏｉｄａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．１１７，Ｎｏ．１，Ｍａｙ１９８７）。
【００２４】
＜スケール防止用の芳香族カルボン酸の生成方法について＞
従来、試薬としてのメリト酸は、ヘキサメチルベンゼンを過塩素酸などの酸化剤で酸化することにより製造されているが、六員環構造を有する炭素質材料を陽極として、水中で陽極酸化することにより、安価に且つ効率よく芳香族カルボン酸を生成させることができる。
【００２５】
陽極を構成する六員環構造の炭素質材料としては、六員環網状平面が三次元的に積層され、炭素含有率８０％以上の炭素材料が好ましい。特に、メリト酸等の高次のカルボン酸を生成させるためには、表面層の縮合率が高い方が望ましい。また、炭素含有率が高いものであれば、副生成物が生成しにくいという利点があり、好ましい。このような炭素質材料としては、黒鉛、カルビン、コークス、木炭、活性炭、無煙炭等の石炭類、カーボンブラック等を用いることができる。
【００２６】
なお、陰極材料としては特に制限はない。
【００２７】
これらの電極形状には特に制限はないが、対面配置された平板電極であることが、電解槽内の圧力損失の軽減の上で好ましい。
【００２８】
印加電圧は１．３Ｖ以上、特に５〜３０Ｖ程度とすることが好ましい。この電圧は、交流、直流のいずれでも良く、交番電流であっても良いが、１０分以上より好ましくは１時間以上電流が同方向に流れるように電圧を印加することが生成効率の面から好ましい。
【００２９】
また、陰極表面の不純物によるスケール障害を防止する観点からは転極することが好ましい。この場合、転極間隔が短いと生成効率が低下するため、１時間以上、例えば１〜２４時間程度の転極間隔をとることが望ましい。
【００３０】
電流値には特に制限はないが、投入電気量とメリト酸生成量は比例関係にあるため、生成効率を上げるためには電流値を高くした方が良いが、限界電流密度が存在するので５．０Ａ／ｄｍ^２以下の範囲とするのが好ましい。
【００３１】
この芳香族カルボン酸の製造方法によれば、メリト酸を主成生成として各種のベンゼンカルボン酸等の芳香族カルボン酸を容易に生成させることができる。この生成物中には通常メリト酸が全有機炭素分に対して３０〜５０％含まれるが、その他、ベンゼン環に１又は２以上のカルボキシル基を有するベンゼンカルボン酸類や、ナフタレン、フェナントレン等の縮合環に１又は２以上のカルボキシル基を有する芳香族カルボン酸が含まれる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００３３】
図１は実施の形態に係るスケール防止方法を実施するための装置の概略的な縦断面図である。
【００３４】
冷却水やボイラー用水等を通水するための配管１，３の間にフランジ１ａ，３ａ及び４ａを介して筒形チャンバ４が設置されている。このチャンバ４内に陽極５と陰極６とが配置され、電源７によって通電が行われるよう構成されている。このチャンバ４、陽極５、陰極６及び電源７により微粒子生成装置２が構成されている。
【００３５】
配管３にはスケール防止用薬剤タンク８から薬注ポンプ９を介してスケール防止用薬剤が添加可能とされている。なお、スケール防止用薬剤タンク８にはスケール防止用薬剤の溶液が収容されているが、このタンク８の代わりに、又はそれと並列に、上述の芳香族カルボン酸の生成装置を設置してもよい。
【００３６】
陽極５と陰極６は板状であり、ステンレスなど非カーボン製導電材料よりなる。該陽極５と陰極６とは相対して配置されている。この陽極５と陰極６との間を被処理水が通過する。この陰極６近傍の高ｐＨ領域でスケール成分の微粒子が生成する。
【００３７】
チャンバ４内でスケール成分の微粒子を生成させた直後、薬注ポンプ９によりタンク８内のスケール防止用薬剤を連続的に注入する。
【００３８】
図２は別の実施の形態に係るスケール防止方法を実施するためのスケール防止装置１８の概略的な縦断面図である。
【００３９】
この実施の形態では、陽極１１及び陰極１２を炭素材料とし被処理水を電解することにより、スケール成分の微粒子の生成とスケール防止用薬剤の生成を同時に行う。
【００４０】
チャンバ４内の該陽極１１及び陰極１２は六員環網状平面が規則的に積層されている黒鉛よりなる。電源７により通電して電解すると、陽極１１の近傍が酸性、陰極１２の近傍がアルカリ性となる。酸性側では電極付近が酸性であることと同時に酸素が発生し黒鉛電極の酸化が促進される。黒鉛電極は分解されベンゼンポリカルボン酸を生成する。ベンゼンポリカルボン酸類は、代表的なスケール防止剤であるポリマレイン酸やポリアクリル酸等と同じくカルボキシル基を有するため、スケール防止効果がある。陰極近傍の高ｐＨ領域でスケール成分の微粒子が生成される。
【００４１】
なお、図１に示す装置において、スケール防止用薬剤タンク８の代わりに図２に示す装置を用いることにより、ここで生成されたベンゼンポリカルボン酸をスケール防止薬剤として用いるように構成してもよい。
【００４２】
【実施例】
［実施例１］
図３に示す開放系循環冷却水ラインに本発明のスケール防止装置を組み込んだ。
【００４３】
クーリングタワー１４下に設置されている貯水槽１６に図２のスケール防止装置１８を組み込み、循環水を連続で処理する。貯水槽１６の水は二重管式熱交換器２０へ送り込まれ、二重管外側を流れる熱水により熱交換され、クーリングタワー１４で冷やされ、循環される。この循環水が貯水槽１６に戻った際、スケール防止装置１８により処理される。
【００４４】
なお、該装置１８の電極１１，１２は平板よりなり、各々の面積は５０ｃｍ^２、電極間距離は１ｃｍ、印加電圧は約１０Ｖ、電流密度０．５Ａ／ｄｍ^２、転極頻度１回／Ｈｒ、通水速度（線速度）２．０ｍ／ｓｅｃである。
【００４５】
循環水のカルシウム硬度（ＣａＨ）及び酸消費量（ｐＨ４．８／ＭＡ）はそれぞれＣａＣＯ_３として３００ｍｇ／ｌ、熱交換部表面温度は８０℃であり、無処理である対照ラインでは確実に熱交換面に析出する条件である。この装置を滞留時間２４時間で９６時間運転した。
【００４６】
［比較例１］
比較のため、スケール防止装置１８を作動させないこと以外は同一条件として同様の運転を行った。
【００４７】
水質分析結果を表１に示す。表１の通り、本発明では水質が維持されており、系内のスケール析出が抑制されている。
【００４８】
【表１】

【００４９】
次に熱交換部に析出したスケール付着量を測定した結果を表２に示す。
【００５０】
表２の通り、本発明のスケール防止装置によると、高温となる熱交換部へのスケール析出が防止される。
【００５１】
【表２】

【００５２】
［実施例２］
図４に示すボイラーラインに図２のスケール防止装置１８を組み込んだ。
【００５３】
水道水を軟水処理し得た軟水を貯めた軟水槽２２にスケール防止装置１８を組み込み、軟水を連続で処理する。スケール防止装置１８で処理された軟水が小型貫流ボイラー２４へ送り込まれる。小型貫流ボイラー２４は蒸気を製造する装置であり、常用圧力０．７ＭＰａで運転している。
【００５４】
なお、該装置１８の電極１１，１２は平板よりなり、各々の面積は５０ｃｍ^２、電極間距離は１ｃｍ、印加電圧は２０Ｖ、電流密度０．３Ａ／ｄｍ^２、転極頻度１回／ｈｒ、通水速度（線速度）２．０ｍ／ｓｅｃである。
【００５５】
スケール防止装置１８設置後、小型貫流ボイラー２４を１年間運転し、ファイバースコープで加熱管を観察したところ、スケール付着は観察されなかった。また、ボイラー効率も約８５％と低下することなく１年間推移した。
【００５６】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると、被処理水中に溶解しているカルシウム、マグネシウム等金属イオン又はシリカを主成分とするスケール析出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るスケール防止方法を実施するための装置の概略的な縦断面図である。
【図２】別の実施の形態に係るスケール防止方法を実施するための装置の概略的な縦断面図である。
【図３】本発明を適用した開放系循環冷却水ラインのシステムフロー図である。
【図４】本発明を適用したボイラーラインのシステムフロー図である。
【符号の説明】
１，３配管
２スケール成分微粒子生成装置
５陽極
６陰極
７電源
８スケール防止用薬剤タンク
９薬注ポンプ
１１炭素材料陽極
１２炭素材料陽極
１４クーリングタワー
１６貯水槽
１８スケール防止装置
２０二重管式熱交換器
２１軟水装置
２２軟水槽
２４小型貫流ボイラー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for preventing scale from being generated in a cooling water circulation line or a boiler line in a factory or a building.
[0002]
[Prior art]
A heat exchanger in an open-system circulating cooling water line such as a cooling tower, a cooling tower or piping, or a boiler body in a boiler line such as a once-through boiler contains, as a main component, calcium, magnesium or other metal ions or silica contained in water. The scale may adhere, resulting in a decrease in heat transfer efficiency, blockage of piping, and the like.
[0003]
In order to prevent this scale adhesion, many types of scale preventing agents have been used conventionally. Recently, a device for preventing scale by applying an electric or magnetic field has been developed and sold.
[0004]
Japanese Patent No. 2912809 describes a method of preventing scale generation by treating boiler water with an electric field and a magnetic field.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2912809
[Problems to be solved by the invention]
By adding an appropriate amount of the appropriate chemical to the open system circulating cooling water line or boiler line, scale can be prevented. If the operation is performed at a significantly lower concentration than specified, or if the load on the heat exchange side is larger than specified, scale may adhere to the heat exchange part where the temperature becomes high or the cooling tower where water evaporates. This is because, if the operation is continued under the conditions exceeding the above-mentioned conditions, the amount of the drug added will be out of the range of the scale prevention ability. In order to avoid such a situation, it is only necessary to always supply a drug capable of coping with operating conditions such as a high load, but the cost of the drug is enormous, which is practically difficult.
[0007]
Furthermore, when the raw water quality is extremely high, such as calcium hardness, silica, and total iron concentration, or when the heat load is high, such as in a resin polymerization reaction tower, the currently available scale preventive agents may not be applicable. is there.
[0008]
In a device for applying an electric field or a magnetic field, the scale prevention mechanism may be insufficient because the scale prevention mechanism is hardly clarified.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The scale prevention method of the present invention is characterized in that water is electrolyzed to generate fine particles of a metal ion carbonate dissolved in the water, and that the water contains a scale preventing agent. . In the present invention, "prevention" includes "suppression".
[0010]
According to the method of the present invention, water is electrolyzed to generate fine particles of carbonates of metal ions such as calcium and magnesium dissolved in the water, and to contain (for example, add) a scale-inhibiting agent, thereby allowing scale from water to be formed. Precipitation is sufficiently prevented. The reason is considered as follows.
[0011]
That is, in the electrolysis step of the present invention, a high pH region is formed near the cathode. When the water passes through this region, mainly carbonates of metal ions such as calcium and magnesium contained therein are precipitated. By generating a large amount of fine particles of this scale component in the water in advance, the actual calcium hardness in the circulating water is reduced, and it can pass with less than the solubility in the heat exchange section and the cooling tower, and the scale precipitates in the heat exchange section and the cooling tower. do not do. The generated fine particles of the scale component circulate in the line along with the flow of the water, and are discharged out of the line together with the blow.
[0012]
<Action mechanism of scale prevention by fine particle precipitation>
The mechanism of the action of preventing scale by precipitation of fine particles in the present invention will be described in detail below based on the theory of scale precipitation from water.
[0013]
(I) In general, the mechanism of scale precipitation from water is as follows.
[0014]
As the water temperature increases, the solubility of carbonates such as calcium carbonate decreases. When the surface temperature of the heat exchange part of the cooling water system or boiler water system is high and the solubility in that part becomes smaller than the concentration of carbonates such as calcium carbonate in circulating water or can water, that is, when it becomes supersaturated, this high temperature Scale precipitates in the heat exchange section. Even if a scale preventive agent was used, the scale preventive ability per unit mass of the agent was determined, and abnormal line management was performed for some reason, resulting in a carbonate concentration such as calcium carbonate in circulating water exceeding this capacity limit. In this case, scale is deposited in the high-temperature heat exchange section by the same mechanism.
[0015]
The filler portion of the cooling tower of the circulating cooling water system has a structure in which water is evaporated to lower the temperature of the circulating water. When the water evaporates, the concentration of carbonate such as calcium carbonate in the circulating water increases, and when the concentration becomes a supersaturated state higher than the solubility, scale is deposited on the filler portion. In the filler portion, the flow rate of the circulating water is reduced in order to efficiently evaporate water, and scale is likely to be deposited on the filler.
[0016]
(Ii) The scale prevention method of the present invention reduces the dissolved calcium hardness in water by electrolyzing water (hereinafter, sometimes referred to as water to be treated) to generate fine particles of metal carbonate, thereby reducing scale precipitation. To prevent
[0017]
Generally, the solubility of carbonates such as calcium carbonate and magnesium carbonate is affected by pH, and the higher the pH, the lower their solubility.
[0018]
In the method of the present invention, when the water to be treated is electrolyzed, the pH near the cathode becomes high, and mainly carbonates of metal ions such as calcium and magnesium in the water to be treated are precipitated near the cathode. The precipitated fine particles circulate in the line along with the flow of cooling water or boiler water, and are discharged out of the line together with the blow, so that the concentration of hardness components such as calcium and magnesium in the cooling water and the boiler system decreases, Scale deposition in the heat exchange section, cooling tower, etc. is prevented.
[0019]
For example, in the case of the calcium carbonate component, a sufficient number of fine particles of the scale component are generated, so that the actual calcium hardness in the circulating water is reduced, and the calcium hardness component concentration becomes less than the solubility in the heat exchange section and the cooling tower, and the heat is reduced. Precipitation of scale in the exchange section and the cooling tower is prevented.
[0020]
<Effects of Combined Use of Scale Prevention Agent>
In the present invention, even if the hardness component in water becomes a supersaturated region, in addition to the original scale prevention effect, the purpose is to prevent the generated fine particles from growing excessively and accumulating or adhering to the inner surface of the device. A scale preventing chemical is added to the water to be treated. The scale preventing agent added to the water to be treated is adsorbed on the fine particles. The scale component fine particles adsorbed with the scale preventing agent hardly grow when exposed to a supersaturated state in a heat exchange section, a cooling tower, or the like. Therefore, the fine particles are present in the circulating water as fine particles and discharged out of the line together with the blow.
[0021]
The timing of generating the fine particles of the scale component and the timing of adding the scale preventing agent can achieve the object of the present invention as long as they are almost at the same time. Therefore, either may be performed first or at the same time. However, it is preferable to generate the fine particles first because the generation efficiency of the fine particles of the scale component is high.
[0022]
<About scale preventive agent>
The scale-inhibiting agent is not limited at all, and for example, various commercially available agents can be used.
[0023]
It is known that higher-order carboxylic acids having a larger number of carboxyl groups have a higher scale dispersing effect, and it has been reported that benzenehexacarboxylic acid (mellitic acid) is also effective as an agent for preventing scale (The Inhibition of). No. 117, No. 117, No. 117, No. 117, No. 117, No. 117, No. 117, No. 1, Dalciium Phosphate Dihydrate Crystal Growth by Polycarboxylic Acids Z. AMJAD Journal of Colloid and Interface Science.
[0024]
<About the generation method of the aromatic carboxylic acid for scale prevention>
Conventionally, melittic acid as a reagent has been produced by oxidizing hexamethylbenzene with an oxidizing agent such as perchloric acid, but it is necessary to anodize in water using a carbonaceous material having a six-membered ring structure as an anode. Thereby, an aromatic carboxylic acid can be efficiently produced at low cost.
[0025]
As the carbonaceous material having a six-membered ring structure constituting the anode, a carbon material having a six-membered ring network plane three-dimensionally stacked and having a carbon content of 80% or more is preferable. In particular, in order to generate higher-order carboxylic acids such as melitic acid, it is desirable that the condensation rate of the surface layer be higher. Further, a material having a high carbon content has an advantage that by-products are not easily generated, and is therefore preferable. As such a carbonaceous material, graphite, carbine, coke, charcoal, activated carbon, coal such as anthracite, carbon black and the like can be used.
[0026]
The material of the cathode is not particularly limited.
[0027]
The shape of these electrodes is not particularly limited, but it is preferable to use flat-plate electrodes that face each other in order to reduce the pressure loss in the electrolytic cell.
[0028]
The applied voltage is preferably 1.3 V or more, particularly preferably about 5 to 30 V. This voltage may be either AC or DC, and may be an alternating current, but it is preferable from the viewpoint of generation efficiency that the voltage be applied so that the current flows in the same direction for 10 minutes or more, more preferably for 1 hour or more. .
[0029]
In addition, it is preferable to reverse the polarity from the viewpoint of preventing scale disturbance due to impurities on the cathode surface. In this case, if the reversal interval is short, the generation efficiency is reduced. Therefore, it is desirable to set the reversal interval of 1 hour or more, for example, about 1 to 24 hours.
[0030]
Although the current value is not particularly limited, since the amount of input electricity and the amount of melittic acid generated are in a proportional relationship, it is better to increase the current value in order to increase the generation efficiency. 0.0A / dm ² or less.
[0031]
According to this method for producing an aromatic carboxylic acid, aromatic carboxylic acids such as various benzene carboxylic acids can be easily produced mainly with melitic acid. This product usually contains 30 to 50% of melitic acid with respect to the total organic carbon content. In addition, benzene carboxylic acids having one or more carboxyl groups on the benzene ring, naphthalene, phenanthrene and the like Aromatic carboxylic acids having one or more carboxyl groups in the ring are included.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
[0033]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an apparatus for implementing a scale prevention method according to an embodiment.
[0034]
A cylindrical chamber 4 is installed between

pipes

1 and 3 for passing cooling water, boiler water, and the like through flanges 1a, 3a, and 4a. An anode 5 and a cathode 6 are arranged in the chamber 4 and are configured to be energized by a power supply 7. The chamber 4, the anode 5, the cathode 6, and the power supply 7 constitute a particle generation device 2.
[0035]
A scale-preventing drug can be added to the pipe 3 from a scale-preventing drug tank 8 via a drug injection pump 9. Although the solution of the scale-preventing drug is stored in the scale-preventing drug tank 8, the above-described aromatic carboxylic acid generator may be installed instead of or in parallel with the tank 8. .
[0036]
The anode 5 and the cathode 6 are plate-shaped and made of a non-carbon conductive material such as stainless steel. The anode 5 and the cathode 6 are arranged to face each other. The water to be treated passes between the anode 5 and the cathode 6. Fine particles of the scale component are generated in the high pH region near the cathode 6.
[0037]
Immediately after the generation of the fine particles of the scale component in the chamber 4, the chemical for preventing scale in the tank 8 is continuously injected by the chemical injection pump 9.
[0038]
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of a scale prevention device 18 for implementing a scale prevention method according to another embodiment.
[0039]
In this embodiment, by using the anode 11 and the cathode 12 as carbon materials and electrolyzing the water to be treated, the generation of the fine particles of the scale component and the generation of the scale preventing agent are simultaneously performed.
[0040]
The anode 11 and the cathode 12 in the chamber 4 are made of graphite in which a six-membered ring network plane is regularly laminated. When electricity is supplied by the power source 7 and electrolyzed, the area near the anode 11 becomes acidic and the area near the cathode 12 becomes alkaline. On the acidic side, oxygen is generated at the same time as the vicinity of the electrode is acidic, and oxidation of the graphite electrode is promoted. The graphite electrode is decomposed to produce benzene polycarboxylic acid. Benzene polycarboxylic acids have a carboxyl group similarly to polymaleic acid, polyacrylic acid and the like, which are typical scale inhibitors, and therefore have a scale preventing effect. Fine particles of the scale component are generated in a high pH region near the cathode.
[0041]
In the apparatus shown in FIG. 1, by using the apparatus shown in FIG. 2 instead of the scale preventing chemical tank 8, the benzene polycarboxylic acid generated here may be used as a scale preventing chemical. .
[0042]
【Example】
[Example 1]
The scale prevention device of the present invention was incorporated in the open system circulating cooling water line shown in FIG.
[0043]
The scale prevention device 18 shown in FIG. 2 is incorporated in a water storage tank 16 installed below the cooling tower 14 to continuously process circulating water. The water in the water storage tank 16 is sent to the double-pipe heat exchanger 20, where the heat is exchanged by the hot water flowing outside the double-pipe, and cooled and circulated by the cooling tower 14. When the circulating water returns to the water storage tank 16, it is treated by the scale prevention device 18.
[0044]
The electrodes 11 and 12 of the device 18 are formed of flat plates, each having an area of 50 cm ² , a distance between the electrodes of 1 cm, an applied voltage of about 10 V, a current density of 0.5 A / dm ² , and a once-turning frequency / Hr. , And the water flow velocity (linear velocity) is 2.0 m / sec.
[0045]
The calcium hardness (CaH) and the acid consumption (pH 4.8 / MA) of the circulating water are 300 mg / l as CaCO ₃ , respectively, and the surface temperature of the heat exchange section is 80 ° C., and the heat exchange is surely performed in the untreated control line. This is the condition for precipitation on the surface. The apparatus was operated for 96 hours with a residence time of 24 hours.
[0046]
[Comparative Example 1]
For comparison, the same operation was performed under the same conditions except that the scale prevention device 18 was not operated.
[0047]
Table 1 shows the water quality analysis results. As shown in Table 1, in the present invention, water quality is maintained, and scale precipitation in the system is suppressed.
[0048]
[Table 1]

[0049]
Next, Table 2 shows the results of measuring the amount of scale deposited on the heat exchange section.
[0050]
As shown in Table 2, according to the scale prevention device of the present invention, scale deposition on the heat exchange part where the temperature becomes high is prevented.
[0051]
[Table 2]

[0052]
[Example 2]
The scale prevention device 18 of FIG. 2 was incorporated in the boiler line shown in FIG.
[0053]
The scale preventing device 18 is installed in a soft water tank 22 storing soft water obtained by softening tap water, and soft water is continuously processed. The soft water treated by the scale prevention device 18 is sent to the small once-through boiler 24. The small once-through boiler 24 is a device for producing steam, and is operated at a normal pressure of 0.7 MPa.
[0054]
The electrodes 11 and 12 of the device 18 are formed of flat plates, each having an area of 50 cm ² , a distance between the electrodes of 1 cm, an applied voltage of 20 V, a current density of 0.3 A / dm ² , a reversal frequency of once / hr, The flow rate (linear velocity) is 2.0 m / sec.
[0055]
After the scale prevention device 18 was installed, the small once-through boiler 24 was operated for one year, and the heating tube was observed with a fiberscope. As a result, no scale adhesion was observed. In addition, boiler efficiency remained unchanged for about one year at about 85%.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent scale precipitation mainly containing metal ions such as calcium and magnesium or silica dissolved in the water to be treated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an apparatus for performing a scale prevention method according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of an apparatus for performing a scale prevention method according to another embodiment.
FIG. 3 is a system flow diagram of an open system circulating cooling water line to which the present invention is applied.
FIG. 4 is a system flow diagram of a boiler line to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
1, 3 Piping 2 Scale component fine particle generator 5 Anode 6 Cathode 7 Power supply 8 Scale prevention chemical tank 9 Chemical injection pump 11 Carbon material anode 12 Carbon material anode 14 Cooling tower 16 Water tank 18 Scale prevention device 20 Double tube heat exchange Vessel 21 water softener 22 soft water tank 24 small once-through boiler

Claims

In a scale prevention method for preventing scale precipitation from water,
Electrolyzing the water to produce fine particles of metal ion carbonate dissolved in the water,
A scale preventing method, comprising adding a scale preventing agent to the water.

2. The scale prevention method according to claim 1, wherein an electrolyte is generated by electrolyzing water using the carbon material as an electrode, and the electrolyte is contained in the water as the scale preventing agent.

3. The scale prevention method according to claim 1 or 2, wherein the method further comprises the step of producing the fine particles of the carbonate of metal ions dissolved in the water and then containing the agent for preventing scale.