JP5576493B2 - 産業用水システムにおける硫黄スケールの制御で使用するための配合物 - Google Patents
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Description
R−X−R1−NH2 (I)
式中、
Rが直鎖若しくは分枝鎖のC6〜C24アルキル又は直鎖若しくは分枝鎖のC6〜C24アルキルオキシ−C2〜C3アルキルであり、
R1が直鎖又は分枝鎖のC2〜C4アルキルであり、
XがS、O又はN−R2である(式中、R2はH又は直鎖若しくは分枝鎖のC1〜C8アルキルである)少なくとも1つの化合物、あるいは
それらの有機又は無機酸付加塩
を含む配合物を用いた産業用水システムにおける硫黄スケールの制御を含む方法であって、
任意選択で1つ又は複数の他の成分を含めて硫黄スケール制御用配合物が形成される、方法に関する。
本願で用いられる以下の用語は、以下に記載されるように規定されるものであり、これらの用語に関して、単数は複数を包含するものである。
1.両親媒性
両親媒性化合物は、極性の親水性頭部(図6の領域1を参照)と非極性の親油性尾部(図6の領域2を参照)を有する。これは、図6に示されるように式(I)の化合物に関する一般的な描写によって表現される。この特性は、
a.極性水性媒体との界面における非極性硫黄堆積物の表面上での式(I)の化合物の吸収を促進させる。分子の非極性端部が硫黄堆積物と相互作用しそして極性端部が水と相互作用して、堆積物の分散及び除去を促進させる。加えて、この特性は、硫黄粒子の晶相を改質し、凝集を低減してその後の堆積物の形成を抑制する。
b.きれいな表面と水の界面における保護層の形成を促進させて硫黄の堆積を抑制する。
c.水性材料と有機材料の両方に可溶性を付与するので、商業用配合物を調製するのに有効である。
2.反応性アミン基(図6の領域1を参照)
第1級アミンは硫黄と反応して水溶性又は分散性の多硫化物を形成する。
3.二座キレート単位(図6の領域3を参照)
硫化鉄堆積物中の鉄などのカチオンとの結合が水中での可溶化及び分散を助け、堆積を抑制する。
冷却塔内の推定400,000ガロンの水を、式(I)の化合物の15wt%配合物20ガロンで処理した(活性成分7.5ppm)。この配合物によって硫黄堆積物がほぐされ、そしてノズルから当該硫黄堆積物が除去された。硫黄は、下の充填物上に存在しているのが観察された(図7A及び7Bを参照)。本配合物の使用によって改善された性能の他の証拠は以下のとおりである。
図10に示されるような流れを水平に横切って測定した冷却水の戻り流れの温度を、本配合物で処理したシステムと処理していないシステムに関して比較した。処理していないシステムはより高い温度(30〜44℃)を示し、そして処理したシステムはより低い温度(28〜36℃)を示し、この結果は冷却システムの改善された性能を実証するものである。
冷却塔の水だめにおける水の濁度は、本配合物による処理を実施した3週間の期間で4FAUから60FAUまでの上昇を示した。この結果は、内部表面からの硫黄スケールの除去を実証するものである。
平均復水器真空度を4つの冷却塔について3ヶ月間にわたり毎日AM8時に測定した。1つの塔は本配合物で処理し、他の3つの塔は処理しなかった。処理した塔は75mmHgの真空度を示し、87〜98mmHgの範囲である他の塔よりも優れていた。
1ヶ月間にわたる本配合物による冷却塔の処理後、ファンに流れた平均電流は128アンペアから134アンペアに上昇した。この結果は、(図4に示されるように)空気と冷却水のより効率的な混合を示し、そして空気の流れに対してより抵抗性であることを示しており、それはファンに電力を供給するのにより大きな電流を必要とするものである。ファンの電流の上昇は、より少ない硫黄スケールの汚染とより優れた冷却塔の性能を示すものである。
配合物による成功した処理の後、次いで処理を中止した場合に硫黄堆積物が増加した。配合物で先に処理して硫黄を追い出したノズルの検査から(図8Aを参照)、新たな硫黄堆積物が形成し始めていることが明らかであった(図8Bを参照)。これらのノズルは異なる厚さを有しており、それは新たな堆積物の発達を示すものである。
本配合物による連続した処理の後、新たな硫黄堆積物は視覚的には観察されなかった。試験に入って1ヶ月で、1つの塔のセルを調査した。全てのノズルのオリフィスが完全にきれいであった。充填物上に硫黄の蓄積はなかった。本配合物による処理の78日後、塔の性能は改善した。冷却水の温度は低くなる傾向を示した(図9を参照)。配合物で処理しなかった3つの類似の塔は同じ期間で性能が低下した。全体としては、本配合物で処理した塔では、冷却水温度及び復水器真空度が改善された。この配合物による処理の結果として、設備からの電力の出力がより低いコストで改善された。
地熱用の塔が水分配の問題を抱えている場合には(図10を参照)、しばしばノズル及び充填物は硫黄堆積物を有している。ノズルの湿った表面に硫黄が堆積している場合には、硫黄はノズルのオリフィスにおいて相当な深さに蓄積しているであろう。この堆積物によって水がオリフィスから出て緩衝板と相互作用する仕方が変化し、噴霧パターンが次第に狭くなり、結果として充填物の上部で不十分な水分配をもたらすことになる。水の流れは、各ノズルのすぐ下に集中し、これらの領域を溢れさせ、残りの充填物の大部分がほとんど乾燥したままになる(図4及び11を参照)。水が去った後、高流量の領域は非常に高温であるのに対し、低流量の領域からの水ははるかにより低温である。
充填物の汚染は早期に見つけなければならず、さもないと元に戻せなくなる。堆積物が非常に大きく成長すると、循環水が堆積物に達することができないので(チャネリング)、この場合には、処理化学物質が堆積物に達することができず、化学洗浄が問題となる。交差波形の充填物はそのデザインのために機械的に洗浄することはほとんど不可能である。その試みは、通常、充填物に損傷を与え、堆積材料の固着をもたらす。
地熱システムでは、硫黄堆積物は熱伝達の低下、不十分な水分配、ノズルデザインの崩壊、塔の充填物に対する損傷、及び閉塞を引き起こす。これらの問題は、地熱システムに対する損傷をもたらし、プラントの電気出力に大きな影響を及ぼしうる。図12Aはその機能に影響を及ぼしている硫黄堆積物を有するノズルの写真である。図12Bは本配合物による処理後のノズルを示している。図12Cはノズルからの充填物上の硫黄堆積物を示している。噴霧ノズルにおける硫黄堆積物の蓄積は噴霧パターンのサイズを小さくし、結果として塔の充填物にダメージを与えてしまう。汚染されたノズルからの不均一な高温の水分配により、チャネリングされた空気の流れが生じて不十分な冷却効率がもたらされる。したがって、このような硫黄堆積物は除去することが望ましいが、いったんそれが硬化してしまうと、除去することは非常に困難である。
Claims (15)
- 活性成分として、式(I)の少なくとも1つの化合物であって、
R−X−R1−NH2 (I)
式中、
Rが直鎖若しくは分枝鎖のC6〜C24アルキル又は直鎖若しくは分枝鎖のC6〜C24アルキルオキシ−C2〜C3アルキルであり、
R1が直鎖又は分枝鎖のC2〜C4アルキルであり、
XがS、O又はN−R2である(式中、R2はH又は直鎖若しくは分枝鎖のC1〜C8アルキルである)少なくとも1つの化合物、あるいは
それらの有機又は無機酸付加塩
を含む配合物を用いた硫黄スケールの制御のための産業用水システムの処理を含み、前記硫黄が元素硫黄である、産業用水システムにおける硫黄スケールの制御のための方法。 - XがSである、請求項1に記載の方法。
- 前記化合物が2−(デシルチオ)エタンアミン塩酸塩である、請求項2に記載の方法。
- XがOである、請求項1に記載の方法。
- 前記配合物が少なくとも1つの追加の他の成分をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記他の成分が、殺生物剤、腐食抑制剤、スケール抑制剤、又は分散剤のうち1つ又は複数である、請求項5に記載の方法。
- 前記配合物が、液体、エマルション、懸濁液、又は固体の形態である、請求項1に記載の方法。
- 前記産業用水システムが、冷却塔、製紙工場、金属加工流体、フラッシュ法による硫黄採取システム、再噴射水、石油の二次回収において用いられるフラッディング水、熱交換器、地熱システム、流体クーラー、配管の水圧試験、逆浸透膜、限外濾過又はイオン交換を含む水処理又は精製プラント及び設備である、請求項1に記載の方法。
- 前記産業用水システムが地熱システムである、請求項8に記載の方法。
- 前記硫黄スケールが、それが堆積物を形成した後に除去される、請求項1、8又は9に記載の方法。
- 前記硫黄スケールの形成が抑制される、請求項1、8又は9に記載の方法。
- 前記産業用水システムが、逆浸透膜を含む水処理プラント又は設備である、請求項8に記載の方法。
- 前記配合物が硫黄抑制剤である、請求項1又は8に記載の方法。
- 前記配合物が硫黄除去剤である、請求項1又は8に記載の方法。
- 式(I)の前記酸付加塩が、塩酸、臭化水素酸、硫酸、リン酸、酢酸、クエン酸、プロピオン酸、又はHEDPから形成される、請求項1に記載の方法。
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