JP6601516B2

JP6601516B2 - 蒸気による加熱効率向上方法及び抄紙方法

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Publication number: JP6601516B2
Application number: JP2018025228A
Authority: JP
Inventors: 信太郎森; 秀揮西田; 章吾氏家; 倩林
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2018-02-15
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2019-11-06
Anticipated expiration: 2038-02-15
Also published as: WO2019159469A1; CN111032955A; TW201934946A; JP2019137957A; FI3754108T3; CN111032955B; US11186951B2; ES2939116T3; EP3754108A1; EP3754108A4; EP3754108B1; US20200407914A1; TWI817984B; PL3754108T3

Description

本発明は、金属材料を介して蒸気により被加熱物を加熱する加熱工程において、該蒸気による加熱効率を向上させる方法に関する。本発明はまた、この加熱効率向上方法を採用して、抄紙設備における生産効率を向上させる抄紙方法に関する。

抄紙工場や食品、飲料の製造工場等では、蒸気により製造物を加熱することにより、製造物を乾燥、濃縮、又は殺菌する処理が行われている。例えば、抄紙設備では、回転式のドラムを備えた蒸気ドライヤにより、含水率５０％程度の湿紙を含水率５〜１０％程度にまで乾燥させる処理が行われている。

図２は、蒸気ドライヤとしてヤンキードライヤ（１本の大径の鋳鉄製シリンダからなるドライヤ）を用いた湿紙乾燥設備を示す系統図であり、補給水装置１、給水槽２、配管３及び給水ヘッダ４を介してボイラ５へ給水が供給される。ボイラ５で発生した水蒸気は、水蒸気配管６、水蒸気ヘッダ７、配管８、流量調節バルブ９及び配管１０を介してヤンキードライヤのドラム１１内に供給される。

このドラム１１は、図２において時計方向に回転駆動されており、湿紙Ｐは、このドラム１１の外周面に接触して乾燥され、該外周面から剥離された後、製品巻取り工程へ送られる。乾燥された紙の含水率とドラム外周面の温度とがセンサによって測定され、これらに基づいて前記バルブ９によって水蒸気流量が調節される。

ドラム内で水蒸気が凝縮して生じた凝縮水Ｗは、サイホン管１２及び配管１３を介してフラッシュタンク１４へ送られ、濾過器１５を介して給水槽２へ返送されるが、この凝縮水Ｗは、ドラム１１の回転に伴う遠心力によってドラム１１の内周面に押し付けられ、ドラム１１の回転方向にリフトされることで、ドラム１１の内周面に水膜を形成している。

このような抄紙設備における紙の乾燥工程は、湿紙に含まれる水分とパルプの温度を徐々に上げて水を蒸発させ、ドライエンド、即ち、ドラム１１の外周面から紙が剥離される箇所で規定の含水率まで乾燥されるように、個々のドライヤで主として蒸気により、必要な熱量が与えられる。
この乾燥工程での湿紙の乾燥効率を高めて紙の生産量を上げるためには、ドラム１１内で発生した凝縮水Ｗを効率よく排出する必要がある。

この対応策として、ドラムの回転速度を下げて抄紙速度を遅くしたり、スポイラバーと呼ばれる突起をドラム内に設けたりして、ドライヤのドラム内に蓄積される凝縮水膜を不均一にする方法が行われている。しかし、遅い抄紙速度は単位時間当たりの生産量の低減につながり、スポイラバーの設置は設備更新となり工事を伴う必要があった。

そこで、これらの方法によらずにドラム内での凝縮水膜の形成を抑えるために、ドラム内周面と水との接触角を増大させる接触角増大剤として、オクタデシルアミン等の長鎖脂肪族アミンやポリアミンといった凝縮水膜形成抑制性アミンを添加する方法が提案されている（特許文献１，２）。

特開２０１１−１２９２１号公報特願２０１７−１８１４７６

特許文献１，２の方法により、添加したアミンによる蒸気ドライヤのドラム内の凝縮水膜の形成抑制効果で抄紙速度の向上、紙の生産量の向上を図ることができるが、製造する紙の種類や厚さにより抄紙速度やドライヤに吹き込む蒸気量は変動、調整されるのに対して、凝縮水膜形成抑制性アミンを定量注入すると適正薬注量に対する凝縮水膜形成抑制性アミンの過不足で様々な問題が起きる。具体的には、薬剤の過剰注入時には粘着物質の析出が、過少注入時には生産効率の向上効果低減が問題となる。また、抄紙装置の短期間の停止時にも、凝縮水膜形成抑制性アミンを注入し続けることで、薬剤使用量の適正化ができないばかりでなく、系内の粘着物質の析出の問題も起こる。

本発明は、金属材料を介して蒸気により被加熱物を加熱する加熱工程で、生産効率の低減や大掛かりな設備更新を伴わずに、凝縮水膜形成抑制性アミンの添加により該蒸気による加熱効率をより効果的に向上させる方法において、適正な薬注制御を行って凝縮水膜形成抑制性アミンの過不足による諸問題を改善する加熱効率向上方法と、この方法を採用して、抄紙設備における生産効率を向上させる抄紙方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す分析制御項目の一つ又は２以上に基づいて凝縮水膜形成抑制性アミンの薬注制御を行うことで、その注入量を適正化できることを見出した。
・ドレン中の凝縮水膜形成抑制性アミン濃度
・ドレンのｐＨ
・ドレンの電気伝導率
・ドレン量または蒸気量
・ドレン温度または金属材料温度
・ドレン中の金属材料溶出量
・薬品に配合するＮ，Ｎ−ジエチルヒドロキシルアミンやアンモニア等のトレーサー物質
本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。

［１］金属材料を介して蒸気により被加熱物を加熱する加熱工程において、凝縮水膜形成抑制性アミンを添加することにより該蒸気による加熱効率を向上させる方法であって、該凝縮水膜形成抑制性アミンの添加量を、ドレン中の凝縮水膜形成抑制性アミン濃度、ドレンのｐＨ、ドレンの電気伝導率、ドレン量、蒸気量、ドレン温度、金属材料温度、ドレン中の金属材料溶出量、のいずれか１以上に基づいて制御することを特徴とする蒸気による加熱効率向上方法。

［２］前記金属材料が回転していることを特徴とする請求項１に記載の蒸気による加熱効率向上方法。

［３］前記加熱工程は、蒸気ドライヤにより、前記被加熱物を加熱する工程であり、該蒸気ドライヤに蒸気を供給する蒸気配管または蒸気ヘッダの該蒸気ドライヤ直前の箇所に前記凝縮水膜形成抑制性アミンを添加し、前記蒸気ドライヤのドレンの凝縮水膜形成抑制性アミン濃度、ｐＨ、量、温度、金属材料溶出量、のいずれか１以上に基づいて、該凝縮水膜形成抑制性アミンの添加量を制御することを特徴とする［１］又は［２］に記載の蒸気による加熱効率向上方法。

［４］前記加熱工程に、前記凝縮水膜形成抑制性アミンと中和性アミンとを共存させることを特徴とする［１］ないし［３］のいずれかに記載の蒸気による加熱効率向上方法。

［５］前記加熱工程に、前記凝縮水膜形成抑制性アミンとトレーサー物質とを共存させ、トレーサー物質の濃度を基に、凝縮水膜形成抑制性アミンの濃度管理を実施することを特徴とする［１］ないし［４］のいずれかに記載の蒸気による加熱効率向上方法。

本発明によれば、金属材料を介して蒸気により被加熱物を加熱する加熱工程、好ましくは加熱乾燥工程において、凝縮水膜形成抑制性アミンを添加することで、生産効率の低減や大掛かりな設備更新を伴わずに、凝縮水膜の形成を抑制して、該蒸気による加熱効率を向上させることができ、しかも、この場合において、凝縮水膜形成抑制性アミンの薬注量を適正に制御して、凝縮水膜形成抑制性アミンの過不足に基づく、粘着物質の析出や薬注効果の低減といった問題を改善し、高い加熱効率向上効果を安定して得ることができる。

本発明を適用した湿紙乾燥設備の一例を示す系統図である。湿紙乾燥設備の一例を示す系統図である。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。

＜蒸気ドライヤへの適用＞
本発明では、金属材料を介して蒸気により被加熱物を加熱するに当たり、凝縮水膜形成抑制性アミン、更に必要に応じて中和性アミンや脱酸素剤等の他の薬剤を添加してこれらの薬剤を蒸気系内に存在させる。これらの薬剤については後述する。

ここで、金属材料としては、耐久性に優れ、伝熱効率の高いものであればよく、鉄系材料や銅系材料が挙げられるが、アルミニウム系材料などの軽金属材料であってもよい。

また、被加熱物についても特に制限はなく、本発明は、例えば、抄紙設備における湿紙の加熱乾燥や、ティッシュペーパー、トイレットペーパー、キッチンペーパー、紙おむつなどの家庭紙用原料紙や片艶包装紙などの製造設備において、圧搾・搾水部を出た湿紙の加熱乾燥に有効に適用できる。
その他、例えばプレート熱交のような一般的な熱交換器等における蒸気による加熱又は冷却工程にも適用することができる。
本発明はまた、ボイラ給水に凝縮水膜形成抑制性アミンと中和性アミンとを併用して水−蒸気系に添加する場合にも適用可能である。

本発明による凝縮水膜形成抑制性アミンの薬注制御は、凝縮水膜形成抑制効果の観点から、特に、被加熱物を蒸気加熱する際に、被加熱物と蒸気との間に介在する金属材料が回転することで、遠心力により凝縮水膜が形成され易い蒸気ドライヤに適用されることが好ましく、具体的には、図２に示されるヤンキードライヤや多筒式ドライヤなど、各種の回転式の抄紙機ドライヤに本発明は好適である。

これらの蒸気ドライヤに凝縮水膜形成抑制性アミン等の薬剤を添加する場合、その添加箇所は、ドライヤの蒸気系内に凝縮水膜形成抑制性アミン等の薬剤が存在すればよく、特に制限はなく、凝縮水膜形成抑制性アミン等の薬剤は蒸気発生設備の給水に添加してもよいが、ドライヤドラム直前の蒸気配管や蒸気ヘッダに添加することが、蒸気ドライヤに到るまでの薬剤の消耗を防止して、凝縮水膜形成抑制性アミン等の薬剤の必要添加量を低減することができ、好ましい。

凝縮水膜形成抑制性アミン等の薬剤の添加は連続的に行ってもよく、間欠的に行ってもよいが、常時、金属表面に均一に凝縮水膜形成抑制性アミンを存在させる観点から連続的に注入し、ドレン中に一定濃度で残留させることが好ましい。

＜分析制御項目＞
本発明においては、金属材料を介して蒸気により被加熱物を加熱する加熱工程において、凝縮水膜形成抑制性アミンを添加することにより蒸気による加熱効率を向上させるに当たり、凝縮水膜形成抑制性アミンの添加量を、以下の分析制御項目の１又は２以上に基づいて制御することを特徴とする。
・ドレン中の凝縮水膜形成抑制性アミン濃度
・ドレンのｐＨ
・ドレンの電気伝導率
・ドレン量または蒸気量
・ドレン温度または金属材料温度
・ドレン中の金属材料溶出量
・薬品に配合するトレーサー物質

なお、ここで、「ドレン」は、凝縮水膜形成抑制性アミンを含む凝縮液であればよく、特にその採取場所の制限はないが、蒸気ドライヤ出口のドレンが好適である。
また、「金属材料温度」とは、蒸気ドライヤにより加熱する場合は、該蒸気ドライヤの温度（例えば、回転ドラム温度）に該当する。

凝縮水膜形成抑制性アミンの薬注制御に用いるドレンの水質分析には、上記の通り、凝縮水膜形成抑制性アミン濃度、ｐＨ、電気伝導率、金属材料溶出量が挙げられる。また、ドレン量または蒸気量、ドレン温度または金属材料温度に基づいて、凝縮水膜形成抑制性アミンの薬注量を制御してもよい。上述の分析制御項目の２以上を組み合わせて凝縮水膜形成抑制性アミンの薬注制御を実施してもよい。

なお、ドレン中の凝縮水膜形成抑制性アミン濃度の分析には例えば、ベンガルローズを用いて発色させて濃度を測定する方法などを採用することができる（PowerPlant Chemistry 2011(13)10）。その他、凝縮水膜形成抑制性アミンと中和性アミンを併用する場合にはｐＨや電気伝導率を、ドライヤの発停が分かるドライヤ温度やドレン温度・ドライヤの発停信号、金属材料溶出量のオンライン微量分析計を用いてもよい。これらはオンラインで連続的に凝縮水膜形成抑制性アミンの注入制御にフィードバックさせることが好ましいが、オフラインのラボ分析を元に注入量を制御してもよい。

以下の表１に、凝縮水膜形成抑制性アミンのみを添加する場合と、凝縮水膜形成抑制性アミンと中和性アミンとを１液化して添加する場合とにおける好適な分析制御項目の組み合わせ事例を示す。

図１は、図２に示す湿紙乾燥設備に、本発明を実施するための薬注制御手段を設けた例を示す系統図であり、図２に示す部材と同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。

図１において、２０は薬剤タンクであり、薬剤タンク２０内の凝縮水膜形成抑制性アミンを含む薬剤は、薬注ポンプ２１を備える薬注配管２２より配管８内を流れる蒸気に注入される。
２３は、ドラム１１からの凝縮水であるドレンの分析装置であり、配管１３から分岐する採取用配管２４でドレンの一部を分取し、この分析装置２３で凝縮水膜形成抑制性アミン濃度や、ｐＨ、電気伝導率、温度、ドラム１１等の構成金属材料溶出量を分析し、この分析結果に基づいて、薬注ポンプ２１の回転数を調整することで、凝縮水膜形成抑制性アミン等の薬剤の薬注量の制御を行うように構成されている。

なお、分析のために配管２４より分取したドレンは、分析後、廃棄する。また、薬注量の制御は、薬注ポンプの回転数による制御の他、薬注バルブの開度調整や（ダイヤフラムの場合は）稼働時間により行ってもよい。また、分析装置は配管１３に直接設けてもよい。

図１では、蒸気ドライヤのドラム１１からの凝縮水排出口の近傍からドレンを採取して分析装置２３で分析するように構成されているが、分析装置は、この箇所に限らず、フラッシュタンク１４から濾過器１５への送水配管の箇所に設け、フラッシュタンク１４流出水について分析を行ってもよい。
また、薬剤タンク２０からの薬注箇所についても配管８に何ら限定されるものではない。

分析制御項目毎の具体的な薬注制御方法は次の通りであり、いずれの場合も、凝縮水膜形成抑制性アミンの注入量が少な過ぎると凝縮水膜形成抑制性アミンによる凝縮水膜形成抑制効果、加熱効率向上効果を十分に得ることができず、多過ぎると系内に粘着性の付着物が生じるおそれがある。

<ドレン中の凝縮水膜形成抑制性アミン濃度に基づく薬注制御>
ドレン中の凝縮水膜形成抑制性アミン濃度を測定し、この測定結果に基づいて、ドレン中の凝縮水膜形成抑制性アミン濃度が予め設定した所定範囲内、例えば０．２〜０．３ｐｐｍとなるように薬注制御する。

<ドレンのｐＨに基づく薬注制御>
ドレンのｐＨを測定し、この測定結果に基づいて、ドレンのｐＨが予め設定した所定範囲内、例えば９．０〜９．３となるように薬注制御する。或いは、ドレンのｐＨが上昇した場合は、過剰注入と判断し、予め設定した薬注量の範囲で凝縮水膜形成抑制性アミンの薬注量を低減させ、ｐＨが低下した場合は、注入量不足と判断し、予め設定した薬注量の範囲内で凝縮水膜形成抑制性アミンの薬注量を増加させる。

<ドレンの電気伝導率に基づく薬注制御>
ドレンの電気伝導率を測定し、この測定結果に基づいて、ドレンの電気伝導率が予め設定した所定範囲内、例えば０．３〜０．５ｍＳ／ｍとなるように薬注制御する。或いは、ドレンの電気伝導率が上昇した場合は、過剰注入と判断し、予め設定した薬注量の範囲で凝縮水膜形成抑制性アミンの薬注量を低減させ、電気伝導率が低下した場合は、注入量不足と判断し、予め設定した薬注量の範囲内で凝縮水膜形成抑制性アミンの薬注量を増加させる。

<ドレン量または蒸気量に基づく薬注制御>
ドレン量または蒸気量を測定し、ドレン量または蒸気量が減少した場合は、予め設定した薬注量の範囲で凝縮水膜形成抑制性アミンの薬注量を低減させ、ドレン量または蒸気量が増加した場合は、予め設定した薬注量の範囲内で凝縮水膜形成抑制性アミンの薬注量を増加させる。
例えば、凝縮水膜形成抑制性アミンは、蒸気量に対して０．０１〜１０ｐｐｍ、特に０．１〜１ｐｐｍとなるように薬注制御することが好ましい。
なお、ここで、「ｐｐｍ」とは、蒸気量に対応する水に対する凝縮水膜形成抑制性アミンの重量の割合であり、「ｍｇ／Ｌ−水」に該当する。後述の中和性アミンや脱酸素剤の添加量についても同様である。

<ドレン温度または金属材料温度に基づく薬注制御>
ドレン温度または金属材料温度、例えばドライヤ温度を測定し、ドレン温度または金属材料温度が低下した場合は、マシンの停止と判断し、凝縮水膜形成抑制性アミンの薬注を停止させ、ドレン温度またはドライヤ温度が上昇した場合は、マシンの再稼働と判断し、予め設定した薬注量の範囲内で凝縮水膜形成抑制性アミンの薬注を再開する。

<ドレン中の金属材料溶出量に基づく薬注制御>
ドレン中の金属材料溶出量を測定し、ドレン中の金属材料溶出量が低下した場合は、過剰注入と判断し、予め設定した薬注量の範囲で凝縮水膜形成抑制性アミンの薬注量を低減させ、ドレン中の金属材料溶出量が上昇した場合は、注入量不足と判断し、予め設定した薬注量の範囲内で凝縮水膜形成抑制性アミンの薬注量を増加させる。

＜抄紙設備への適用＞
上記の通り、本発明の蒸気による加熱効率向上方法は、抄紙設備に設けられた蒸気ドライヤに好適に適用され、上述の分析制御項目と連携して凝縮水膜形成抑制性アミン等の薬剤の薬注制御が行われる。
この場合において、抄紙設備における抄紙量と蒸気ドライヤにおける蒸気使用量に基づいて、蒸気ドライヤに供給する蒸気量を調整することが好ましく、このように、蒸気量をその必要量に応じて調整することにより、蒸気原単位を低減し、生産効率を高めることができる。また、蒸気ドライヤに供給する蒸気量を固定したままで、抄造量を向上させることもできる。

＜凝縮水膜形成抑制性アミン＞
本発明で用いる凝縮水膜形成抑制性アミンは、蒸気系内において凝縮水膜の形成を抑制する作用効果、例えば、ドラム内周面と水との接触角を増大させる接触角増大作用を示すものであればよく、モノアミンでも、ジアミン、トリアミン等のポリアミンのいずれでもよい。また、凝縮水膜形成抑制性アミンは、系内のストレーナーの詰まりの発生等の障害を引き起こすことのない範囲内であれば、これらのうちの１種のみを用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせかつ任意の比率で併用してもよい。

本発明で用いる凝縮水膜形成抑制性アミンの具体例としては、モノアミンとして、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ヘプタデシルアミン、オクタデシルアミン、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の長鎖飽和脂肪族アミン、オレイルアミン、リシノレイルアミン、リノレイルアミン、リノレニルアミンなどの長鎖不飽和脂肪族アミン、ヤシ油アミン、硬化牛脂アミンなどの混合アミン及びこれらの混合物が挙げられる。

また、前掲の特許文献２に記載される下記一般式（１）で表されるポリアミンも好ましいものとして挙げられる。
Ｒ^１−［ＮＨ−（ＣＨ_２）_ｍ］_ｎ−ＮＨ_２ …（１）
（式中、Ｒ^１は炭素数１０〜２２の飽和又は不飽和炭化水素基を示し、ｍは１〜８の整数であり、ｎは１〜７の整数である。ｎが２以上の場合、複数のＮＨ−（ＣＨ_２）_ｍは同一でも異なっていてもよい。）

Ｒ^１の飽和又は不飽和炭化水素基としては、直鎖状であってもよく、分岐を有してもよく、また環状であってもよく、アルキル基、アルケニル基、アルカジエニル基、アルキニル基等が挙げられるが、好ましくは、直鎖アルキル基、直鎖アルケニル基であり、Ｒ^１の炭素数は好ましくは１５〜２２である。
ｍは１〜８の整数であり、腐食抑制の観点から好ましくは２〜６の整数である。（ＣＨ_２）_ｍ基としては、メチレン基、エチレン基（ジメチレン基）、プロピレン基（トリメチレン基）又はブチレン基（テトラメチレン基）が挙げられるが、好ましくはプロピレン基である。
また、ｎは腐食抑制の観点から好ましくは１〜３の整数である。

このようなポリアミンの具体例としては、ドデシルアミノメチレンアミン、ドデシルアミノジメチレンアミン、ドデシルアミノトリメチレンアミン（Ｎ−ステアリル−１，３−プロパンジアミン）や、これらのポリアミンに対応するテトラデシル、ヘキサデシル及びオクタデシル化合物、オクタデセニルアミノトリメチレンアミン、オクタデセニルアミノジ−（トリメチルアミノ）−トリメチレンアミン、パルミチルアミノトリメチレンアミン、tallow alkyldiamine ethoxylate等が挙げられるが、十分な純度で容易に入手可能であるＮ−オレイル−１，３−プロパンジアミン（即ち、Ｎ−オクタデセニルプロパン−３−ジアミン）が好ましい。

これらの凝縮水膜形成抑制性アミンは、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の溶媒に溶解させて蒸気又は給水に添加してもよいが、乳化剤を用いて水性エマルジョンとし、これを蒸気又は給水に添加してもよい。乳化剤としては、ＨＬＢ（親水性親油性バランス）値が高いものが良い。この値は１２〜１６が好ましく、より望ましくは１３〜１５が好ましい。

乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルアミン等が挙げられ、好ましくはアルキル基の炭素数が１０〜１８のポリオキシエチレンアルキルアミンである。
これ以外の乳化剤としては、脂肪酸アルカリ金属塩、特に炭素数８〜２４とりわけ炭素数１０〜２２の飽和又は不飽和の脂肪酸アルカリ金属塩を好適に用いることができ、具体的には、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、オレイン酸、エルカ酸、リノール酸、リノレン酸などの飽和又は不飽和の脂肪酸のナトリウム塩やカリウム塩が挙げられる。また、この脂肪酸アルカリ金属塩としては、食用油脂から製造される脂肪酸のナトリウム塩やカリウム塩も好ましく用いることができる。脂肪酸アルカリ金属塩としては、特に炭素数１４〜２２の不飽和脂肪酸、例えば、オレイン酸、エルカ酸、リノール酸、リノレン酸から選ばれる少なくとも1種を２５重量％以上含有する脂肪酸のアルカリ金属塩が好適である。乳化剤としては、その他、グリセリンと前述の脂肪酸とのエステルも好適に用いることができ、特にステアリン酸とのエステルを好ましく用いることができる。
これらの乳化剤は、１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

これら脂肪酸アルカリ金属塩等の乳化剤を用いて水性エマルジョンとする場合、凝縮水膜形成抑制性アミンと乳化剤との配合割合は重量比（凝縮水膜形成抑制性アミン／乳化剤）で４０／１〜１／１特に２０／１〜２／１程度が好適である。

＜その他の薬剤＞
本発明においては、上記の凝縮水膜形成抑制性アミンと共に、他の薬剤を併用してもよい。例えば、ｐＨ調整機能を有する中和性アミンを併用してもよく、中和性アミンの併用で蒸気ドラムやドラム前後の蒸気復水配管の腐食速度を低減させるという効果を得ることができる。中和性アミンとしては、アンモニア、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、シクロヘキシルアミン（ＣＨＡ）、モルホリン（ＭＯＲ）、ジエチルエタノールアミン（ＤＥＥＡ）、モノイソプロパノールアミン（ＭＩＰＡ）、３−メトキシプロピルアミン（ＭＯＰＡ）、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール（ＡＭＰ）、ジグリコールアミン（ＤＧＡ）等の揮発性アミン等を用いることができる。これらは１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
また、中和性アミンに替えて、以下の脱酸素剤の熱分解に由来するアンモニアでｐＨ調整してもよい。

中和性アミンを併用する場合、中和性アミンの添加量は、凝縮水膜形成抑制性アミンの使用量、被加熱物の種類や蒸気ドライヤの形式などによっても異なるが、蒸気量に対して０．１〜５０ｐｐｍ、特に１〜３０ｐｐｍとすることが好ましい。

中和性アミンと凝縮水膜形成抑制性アミンとを１液に製剤化した薬剤を使用する場合には、凝縮水膜形成抑制性アミン単独の場合よりも、ｐＨや、電気伝導率が上昇しやすいので、凝縮水膜形成抑制性アミン濃度ではなく、前掲の表１に示す通り、ｐＨや電気伝導率に基づく注入量管理を行ってもよい。

また、凝縮水膜形成抑制性アミンと共に脱酸素剤を併用してもよく、脱酸素剤の併用で中和性アミンと同様に蒸気ドラム等の腐食低減という効果を得ることができる。脱酸素剤としては、ヒドラジンやカルボヒドラジドなどのヒドラジン誘導体を用いることができる。また、非ヒドラジン系脱酸素剤として、カルボヒドラジド、ハイドロキノン、１−アミノピロリジン、１−アミノ−４−メチルピペラジン、Ｎ，Ｎ−ジエチルヒドロキシルアミン、イソプロピルヒドロキシルアミン、エリソルビン酸又はその塩、アスコルビン酸又はその塩、タンニン酸又はその塩、糖類、亜硫酸ナトリウムなどを用いることもできる。これらは１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

脱酸素剤を併用する場合、脱酸素剤の添加量は、凝縮水膜形成抑制性アミンの使用量、被加熱物の種類や蒸気ドライヤの形式などによっても異なるが、蒸気量に対して０．０１〜３ｐｐｍ、特に０．０５〜１ｐｐｍとすることが好ましい。

上記の併用薬剤は、凝縮水膜形成抑制性アミンと同一箇所に添加してもよく、異なる箇所に添加してもよい。２種以上の薬剤を同一箇所に添加する場合、添加する薬剤を予め混合して添加してもよく、各々別々に添加してもよい。また、トレーサー物質として、これらを併用してもよい。この場合には、揮発性物質であって、分析が簡易な素材を用いるのが好ましい。例えば、Ｎ，Ｎ−ジエチルヒドロキシルアミンやアンモニアが好適である。

以下に実施例及び比較例について説明する。
なお、以下において、蒸気原単位は、不良発生分を除いた紙の生産量（抄造量）（ｔ）に対する蒸気使用量（ｔ）の割合で算出した。

［実施例１］
図１に示す抄紙乾燥設備において（ただし、薬剤タンク２０からの薬注箇所は水蒸気ヘッダ７とした。）、ヤンキードライヤのドラム直径３ｍ、供給水蒸気圧力０．６ＭＰａ、水蒸気供給量約９００ｋｇ／ｈとし、ドラムの外表面温度が１００℃となり、乾燥後の製品（紙）の含水率が２０〜３０％となるように、ヤンキードライヤへの水蒸気供給量を流量調節バルブ９で制御した。

凝縮水膜形成抑制性アミンにＮ−オクタデセニルプロパン−１，３−ジアミン、中和性アミンにシクロヘキシルアミンを用い、ポリアミンはポリオキシエチレンココアミンで乳化させて添加した。ポリオキシエチレンココアミンおよびシクロヘキシルアミンの配合量はＮ−オクタデセニルプロパン−１，３−ジアミン１００重量部に対し１５重量部、５００重量部とした。また、凝縮水膜形成抑制性アミンのトレーサー物質としてＤＥＨＡ（Ｎ，Ｎ−ジエチルヒドロキシルアミン）を５重量部添加した。

ドラム１１からのドライヤドレインのＮ−オクタデセニルプロパン−１，３−ジアミン濃度を、分析装置２３にて、ベンガルローズを用いる発色法により測定し、この測定結果から、ドライヤドレン中のＮ−オクタデセニルプロパン−１，３−ジアミン濃度が０．３ｐｐｍとなるように薬注制御したところ、添加前の蒸気原単位は、２．９４であったが、Ｎ−オクタデセニルプロパン−１，３−ジアミン添加後は２．８１に改善された。また、試験中、抄紙乾燥設備のストレーナーの詰まりも発生しなかった。結果を表２に示す。ベンガルローズでの測定結果とＤＥＨＡによる分析結果は良好な相関関係を有していた。
なお、この実施例１では、上記の薬注制御で、Ｎ−オクタデセニルプロパン−１，３−ジアミンの蒸気当たりの注入量は０．２〜０．３ｐｐｍの範囲で変動した。

［比較例１，２］
実施例１において、Ｎ−オクタデセニルプロパン−１，３−ジアミンの薬注制御を行わず、Ｎ−オクタデセニルプロパン−１，３−ジアミンの薬注量を１．０ｐｐｍで一定とした以外は実施例１と同様にして、蒸気原単位とストレーナーの詰まりの有無を調べ、結果を表２に示した。ただし、比較例１では、試験中、一時的に装置の運転を停止した。また、比較例２では、試験中に厚みのある種類の紙を製造した。

実施例１及び比較例１，２の結果により、本発明によれば、有効薬剤濃度の過不足がなく、蒸気による加熱効率を更に向上させることができるので、抄紙設備等において生産効率を高めた安定運転を継続させることができることが分かる。
比較例１は、試験中に装置の運転を停止した期間があり、この期間において過剰注入となって、ストレーナーの詰まりが発生した。
比較例２では、試験中に厚みのある種類の紙を製造したために蒸気量が増加した結果、薬剤不足で蒸気量に対するＮ−オクタデセニルプロパン−１，３−ジアミンの添加比率が総じて低くなり、ドレンの中のＮ−オクタデセニルプロパン−１，３−ジアミンの残留濃度が０．１ｐｐｍ未満の期間もあった結果、ストレーナーの詰まりは発生しないものの、蒸気原単位の向上効果は十分ではなかった。

４給水ヘッダ
５ボイラ
７水蒸気ヘッダ
１１ドラム
１２サイホン
２０薬剤タンク
２３分析装置
Ｐ湿紙
Ｗ凝縮水

Claims

金属材料を介して蒸気により被加熱物を加熱する加熱工程において、凝縮水膜形成抑制性アミンを添加することにより該蒸気による加熱効率を向上させる方法であって、
該凝縮水膜形成抑制性アミンの添加量を、ドレン中の凝縮水膜形成抑制性アミン濃度、ドレンのｐＨ、ドレンの電気伝導率、ドレン量、ドレン温度、ドレン中の金属材料溶出量、のいずれか１以上に基づいて制御することを特徴とする蒸気による加熱効率向上方法。
前記凝縮水膜形成抑制性アミンが、下記一般式（１）で表されるポリアミンを含むことを特徴とする請求項１に記載の蒸気による加熱効率向上方法。
Ｒ ^１ −［ＮＨ−（ＣＨ _２） _ｍ］ _ｎ −ＮＨ _２ …（１）
（式中、Ｒ ^１は炭素数１０〜２２の飽和又は不飽和炭化水素基を示し、ｍは１〜８の整数であり、ｎは１〜７の整数である。ｎが２以上の場合、複数のＮＨ−（ＣＨ _２） _ｍは同一でも異なっていてもよい。）
前記加熱工程は、蒸気ドライヤにより、前記被加熱物を加熱する工程であり、該蒸気ドライヤに蒸気を供給する蒸気配管または蒸気ヘッダの該蒸気ドライヤ直前の箇所に前記凝縮水膜形成抑制性アミンを添加し、前記蒸気ドライヤのドレンの凝縮水膜形成抑制性アミン濃度、ｐＨ、量、温度、金属材料溶出量、のいずれか１以上に基づいて、該凝縮水膜形成抑制性アミンの添加量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気による加熱効率向上方法。
前記加熱工程に、前記凝縮水膜形成抑制性アミンと中和性アミンとを共存させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の蒸気による加熱効率向上方法。
前記加熱工程に、前記凝縮水膜形成抑制性アミンとトレーサー物質とを共存させ、トレーサー物質の濃度を基に、凝縮水膜形成抑制性アミンの濃度管理を実施することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の蒸気による加熱効率向上方法。