JP5885996B2 - 鉄系金属の腐食防止又は抑制剤及び腐食防止又は抑制方法 - Google Patents
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- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Description
しかしながら、皮膜性アミンは水に対して非常に溶け難い。皮膜性アミンが安定な溶解状態を保てない場合、成分の変質、分離、沈殿等が起こる可能性があり、そのため能力を十分に発揮できなかったり、蒸気や水中に一部又は全部の成分が注入されなかったり、沈殿物が保管用タンクの底部に堆積したり、蒸気や水中に注入するために使用するポンプ内で詰まりを起こすといった問題が生じることがある。
このように、揮発性アミンは選択するアミンによって気液分配比が異なるため、例えばボイラ蒸気・復水系では、気相部から液相部の全ての箇所の腐食を防止又は抑制することは困難である。
理論によって本発明が制限されることは意図していないが、本発明の腐食防止又は抑制剤は、その成分たる揮発性アミンが、水/蒸気系において、液相部及び気相部に適切に分配して存在するので、水/蒸気系に接する鉄系金属の気相部、液相部及び喫水部のいずれに対しても腐食を非常に良好に防止又は抑制する。
本発明において、揮発性アミンについての気液分配比は、1.0MPaの圧力下で下記式により決定される値とする。
気液分配比=(気相中の濃度[mg/L])/(液相中の濃度[mg/L])
気液分配比は、例えば0.1〜8.0であり、好ましくは0.5〜8.0である。
ヒロドキシルアミンの塩としては、塩酸塩、硫酸塩、リン酸塩が挙げられる。
好ましい鎖状脂肪族アミン化合物は、R-N(-R')-R”(ここで、Rは、ヒドロキシル基、直鎖又は分枝鎖のアルキル基、ヒドロキシアルキル基又はアルコキシ基であり、R'及びR”は、独立して、水素又はアルキル基である。ただし、R、R'及びR”中の合計炭素数は6を超えない)で表される化合物及びその塩である。上記式中のRは、1以上のメチル基で置換されていてもよいエチル基、プロピル基、ヒドロキシエチル基又はヒドロキシプロピル基であることがより好ましく、1以上のメチル基で置換されていてもよいヒドロキシエチル基又はヒドロキシプロピル基であることがより好ましく、1以上のメチル基で置換されていてもよいヒドロキシエチル基であることが更に好ましい。R'及びR”は、独立して、水素、メチル基又はエチル基であることがより好ましい。塩は、例えば、塩酸塩、硫酸塩、リン酸塩である。
気液分配比が10未満の揮発性アミンは、最も好ましくは2-アミノエタノール、1-アミノ-2-プロパノール、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール、モルホリン、アンモニア及びジエチルアミノエタノールからなる群より選択される。
ヘキシルアミンと他の揮発性アミンとの配合率(重量比)は、好ましくは1:5〜1:99、より好ましくは1:9〜1:99である。
ヘキシルアミンは臭気物質であるが、本発明の腐食防止又は抑制剤におけるヘキシルアミンの配合率は、上記のように、他の揮発性アミンの配合率に比して、意外にも低くてよいので、腐食防止又は抑制剤としての臭気が抑えられる。このため、本発明の腐食防止又は抑制剤は、環境(例えば、作業環境や周囲環境)に対してやさしい。
水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムについては、単独成分として5%以上含有しているものが毒物及び劇物取締法による規制対象に該当するので、本発明の腐食防止又は抑制剤中の含有量は5%未満であることが好ましい。
水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム以外のアルカリの含有量は、例えば0%〜99%である。
一般的なその他の腐食防止又は抑制成分としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、リン酸ナトリウム、リン酸水素2カリウム、グルコン酸及びその塩、酒石酸及びその塩、クエン酸及びその塩、モリブデン酸及びその塩、ベンゾトリアゾール等を指す。
その他の腐食防止又は抑制成分(又はその他のアミン)としては、皮膜性アミンが挙げられる。皮膜性アミンは、炭素数10〜24までの飽和又は不飽和の直鎖脂肪族アミン化合物であり、例えば、オクタデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘプタデシルアミン、ノナデシルアミン、エイコシルアミン、ドコシルアミンなどである。
また、一般的なスケール分散成分としては、EDTAといったキレート剤、マレイン酸とその塩、ポリアクリル酸とその塩、ホスホン酸とその塩といった高分子化合物を指す。
スケール分散成分の系内の濃度と、鉄系金属の腐食防止又は抑制剤の系内の濃度との存在比は、例えば、1:1000〜1000:1の比率で存在し得る。
理論によって本発明が制限されることは意図していないが、本発明の腐食防止又は抑制剤は、その成分たる揮発性アミンの一部(炭素数が多いもの、例えば5や6のもの)が、鉄系金属表面で皮膜を形成することで該表面と水との接触を防止することによっても、腐食防止又は抑制効果を奏し得る。
例えば、本発明の腐食防止又は抑制剤は、復水(凝縮水)中のpHが6.0〜11.0、好ましくは7.0〜10.5、より好ましくは8.0〜10.5となるように、給水、ボイラ水又は蒸気中に注入され得る。
給水又はボイラ水中への注入時には、ヘキシルアミン及び他の揮発性アミンは、遊離アミン及び塩のいずれの形態であってもよいが、蒸気中への注入時には、遊離アミンの形態が好ましい。
保護対象の鉄系金属に接する環境は、H2Oが水(液体状態)で存在する領域及び水蒸気(気体状態)で存在する領域を含んでなる(但し、両領域は該環境中で固定されているとは限らない)。環境は、例えば、ボイラシステムのボイラ及びその配管系(並びに存在する場合には、ポンプ及び/又は排気(排水)装置)や保管倉庫(室)の内部環境であり得る。
本発明の腐食防止又は抑制方法は、その他の腐食防止又は抑制方法(例えば、脱酸素剤や皮膜性アミンを用いる方法)と併用されてもよい。
蒸気・復水系の気相部、喫水部及び液相部を安定して評価するため、図1に示すドレンポット試験器を用いた。ドレンポット試験器は、蒸気が試験器内に流入・滞留することで冷却されて凝縮水となり、凝縮水が一定の水位に達すると出口側のスチームトラップが開放されて凝縮水が排出され、試験器内が常時一定の水位を保つことが出来る仕組みになっている(同一出願人の同日付けの特許出願:特願2011−240364(整理番号PNG−14605)を参照)。この仕組みにより再現された気相部、喫水部及び液相部の位置に試験片を設置した。試験片として、低炭素鋼のJIS G 3141の1種(SPCC)を用いた。試験片の表面状態を全面#400研磨仕上げとし、大きさを1mm×15mm×30mm、3mmφ×2ヶ所の穴あきとした。
試験片を蒸気及び凝縮水に接触させ、7日間経過した後に試験片を取り出し、試験後の腐食の度合いを目視により観察した。腐食の度合いの評価基準は、試験片の腐食が全く確認できない場合は○、試験片の表面積の1〜2割程度の腐食が確認された場合は△、試験片の表面積の2割以上腐食が確認された場合は×とした。
ヘキシルアミン(気液分配比10.0)と、他の揮発性アミンとして2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール(気液分配比0.6)及びジエチルアミノエタノール(気液分配比4.0)とを2.5:62.5:35.0の割合で混合したものを実施例1の腐食防止又は抑制剤とした。
薬剤注入部位から50m、100m及び200m地点での試験片の腐食度合いの判定結果を表1に示した。
ヘキシルアミンと、モルホリン(気液分配比1.1)及びジエチルアミノエタノールとを2.5:62.5:35.0の割合で混合したものを実施例2の腐食防止又は抑制剤とした。実施例1と同様にして試験片の腐食度合いを判定し、その結果を表1に示した。
ヘキシルアミンと、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール、モルホリン及びジエチルアミノエタノールとを1.0:33.0:33.0:33.0の割合で混合したものを実施例3の腐食防止又は抑制剤とした。実施例1と同様にして試験片の腐食度合いを判定し、その結果を表1に示した。
ヘキシルアミンと2-アミノ-2-メチル-1-プロパノールとを10.0:90.0の割合で混合したものを実施例4の腐食防止又は抑制剤とした。実施例1と同様にして試験片の腐食度合いを判定し、その結果を表1に示した。
2-アミノ-2-メチル-1-プロパノールとジエチルアミノエタノールとを62.5:37.5の割合で混合したものを比較例1の腐食防止又は抑制剤とした。実施例1と同様にして試験片の腐食度合いを判定し、その結果を表1に示した。
モルホリンとジエチルアミノエタノールとを62.5:37.5の割合で混合したものを比較例2の腐食防止又は抑制剤とした。実施例1と同様にして試験片の腐食度合いを判定し、その結果を表1に示した。
2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール、モルホリン及びジエチルアミノエタノールを34.0:33.0:33.0の割合で混合したものを比較例3の腐食防止又は抑制剤とした。実施例1と同様にして試験片の腐食度合いを判定し、その結果を表1に示した。
2-アミノ-2-メチル-1-プロパノールのみからなるものを比較例4の腐食防止又は抑制剤とした。実施例1と同様にして試験片の腐食度合いを判定し、その結果を表1に示した。
アンモニア(気液分配比7.9)と2-アミノ-2-メチル-1-プロパノールとを10.0:90.0の割合で混合したものを比較例5の腐食防止又は抑制剤とした。実施例1と同様にして試験片の腐食度合いを判定し、その結果を表1に示した。
11 フランジ部
12 フランジ部
13 フランジ部
14 フランジ部
15 試験片取付け用治具
16 試験片(気相部)
17 試験片(喫水部)
18 試験片(液相部)
19 ドレンポット本体
20 ドレンポット内部での液面位置
21 スチームトラップ
22 ボイラ
23 蒸気ヘッダー
24 薬剤タンク
25 薬剤注入口から50mの距離にあるドレンポット
26 薬剤注入口から100mの距離にあるドレンポット
27 薬剤注入口から200mの距離にあるドレンポット
28 蒸気の流れ
Claims (12)
- ヘキシルアミンと気液分配比が10未満の他の揮発性アミンとを配合してなり、前記ヘキシルアミンと前記他の揮発性アミンとの配合比(重量比)が1:5〜1:99であることを特徴とする鉄系金属の腐食防止又は抑制剤。
- 前記鉄系金属がボイラ及びその配管の内面を形成している鉄系金属である請求項1に記載の腐食防止又は抑制剤。
- ヘキシルアミンと気液分配比が10未満の他の揮発性アミンとを配合してなることを特徴とする、ボイラ及びその配管の内面を形成している鉄系金属の腐食防止又は抑制剤。
- 前記ヘキシルアミンと前記他の揮発性アミンとの配合比(重量比)が1:5〜1:99である請求項3に記載の腐食防止又は抑制剤。
- 前記配合比が1:9〜1:99である請求項1、2又は4に記載の腐食防止又は抑制剤。
- 前記揮発性アミンがアンモニア、1つ若しくは2つのメチル基又は1つのエチル基で置換されていてもよいモルホリン、R-N(-R')-R”(ここで、Rは、1つ以上のメチル基で置換されていてもよいエチル基、ヒドロキシエチル基、プロピル基又はヒドロキシプロピル基であり、R'及びR”は、独立して、水素、メチル基又はエチル基である。ただし、R、R'及びR”中の合計炭素数は6を超えない。)で表される化合物並びにこれらの塩からなる群より選択される1種以上のアミンである請求項1〜5のいずれか1項に記載の腐食防止又は抑制剤。
- 前記揮発性アミンがアンモニア、モルホリン、2-アミノエタノール、1-アミノ-2-プロパノール、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール及びジエチルアミノエタノールからなる群より選択される1種以上のアミンである請求項1〜6のいずれか1項に記載の腐食防止又は抑制剤。
- 水を更に含み、かつ溶液の形態である請求項1〜7のいずれか1項に記載の腐食防止又は抑制剤。
- 請求項1に記載の腐食防止又は抑制剤を、保護対象の鉄系金属が接する環境中に存在する水及び/又は水蒸気中に混入させることを特徴とする鉄系金属の腐食防止又は抑制方法。
- 前記保護対象の鉄系金属表面がボイラシステムの鉄系金属表面である請求項9に記載の方法。
- 請求項3に記載の腐食防止又は抑制剤を、保護対象のボイラシステムの鉄系金属が接する環境中に存在する水及び/又は水蒸気中に混入させることを特徴とする鉄系金属の腐食防止又は抑制方法。
- 前記腐食防止又は抑制剤を前記ボイラシステムの水系及び/又は蒸気系中に注入する請求項10又は11に記載の方法。
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