JP6762010B2 - ボイラの水処理剤およびそれを用いるボイラの水処理方法 - Google Patents
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本発明のボイラの水処理剤は、腐食・孔食防止性能と抗菌性能とを併せ持ち、特に小型貫流ボイラに好適に用いることができる。
そこで、このような腐食を防止するために、従来からヒドラジンや亜硫酸ナトリウムなどの添加による溶存酸素の除去や、水と接触する金属表面への防食皮膜の形成を促進する薬剤の添加が提案され、実用されてきた。
そこで、本願出願人は、各種ボイラにおける高温高圧状態の濃縮部の水と接触する鉄系金属の腐食・孔食のみならず、低温状態の低濃縮部の水と接触する鉄系金属の腐食・孔食を併せて防止する、安全かつ有効なボイラの腐食・孔食防止剤および腐食・孔食防止方法を提供することを課題として、ボイラ給水に対して、酒石酸もしくはその塩10〜50mg/リットル、クエン酸もしくはその塩10〜50mg/リットル、およびボイラ給水のpHを8〜12に調整し得る量のアルカリ剤を添加して、ボイラにおける鉄系金属の腐食・孔食を防止するボイラの腐食・孔食防止方法、および酒石酸もしくはその塩と、クエン酸もしくはその塩とを有効成分として含み、さらにアルカリ剤を含むボイラの腐食・孔食防止剤を提案した(特許第4277072号公報:特許文献1)。
そこで、本発明は、ボイラ水系、特に給水のpHが9以下のボイラ水系や、高濃縮運転されている小型貫流ボイラブロー水系の中和装置や中和槽、給水配管からエコノマイザーの間において、微生物トラブルが起こる場合、ボイラ缶内の腐食やスケール付着を防止するために用いられる水処理剤の中でも、抗菌性能を有するボイラの水処理剤を提供することを課題とする。
すなわち、本発明の水処理剤は、ボイラの水処理剤として公知の成分であるポリアミンの中でも特定のポリアミンを用いることで、新たに殺菌剤(抗菌剤)を添加する必要もなく、アルカリや還元性物質が存在する苛酷な条件下においても、一液製剤としてボイラ缶内の腐食・孔食を防止し、抗菌効果も併せて発揮する。
(1)酒石酸またはその塩とクエン酸またはその塩との含有割合が、重量比で1:0.2〜5である。
(2)ポリアミンが、ジエチレントリアミンおよび/またはテトラエチレンペンタミンである。
(3)ボイラが、小型貫流ボイラである。
本発明のボイラの水処理剤は、防食・孔食防止有効量の酒石酸またはその塩およびクエン酸またはその塩と、抗菌有効量の式:H2N(CH2CH2NH)nH(式中、nは2〜5の整数である)で表されるポリアミンとを含有することを特徴とする。
本発明において用いられる防食・孔食防止成分は、酒石酸またはその塩およびクエン酸またはその塩である。
酒石酸塩は、酒石酸のカルボキシル基の水素原子を、例えば、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、NH4 +、アミンで置換して得られる塩であり、具体的には、酒石酸ナトリウム、酒石酸水素ナトリウム、酒石酸カリウム、酒石酸水素カリウム、酒石酸アンモニウムなどの塩およびそれらの水和物が挙げられる。
本発明においては、通常、工業用として市販されている酒石酸およびその塩の1種を単独でまたは2種以上を組み合せて用いることができ、製剤安定性の点で、酒石酸を単独で用いるのが特に好ましい。
本発明においては、通常、工業用として市販されているクエン酸およびその塩の1種を単独でまたは2種以上を組み合せて用いることができ、製剤安定性の点で、クエン酸を単独で用いるのが特に好ましい。
本発明のボイラの水処理剤における酒石酸またはその塩およびクエン酸またはその塩と含有割合は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、特に限定されない。
好ましい酒石酸またはその塩およびクエン酸またはその塩との含有割合は、重量比で1:0.2〜5であり、より好ましくは1:0.5〜2である。
本発明において「防食・孔食防止有効量」とは、本発明のボイラの水処理剤をボイラ水に添加したときに、防食・孔食防止効果を発揮し得る量を意味する。
この有効量は、ボイラ給水の水質やボイラの運転条件などにより設定すればよく、用時の添加量に関係するため、ボイラの水処理方法において説明する。
本発明において用いられる抗菌成分は、式:H2N(CH2CH2NH)nH(式中、nは2〜5の整数である)で表されるポリアミンである。
ポリアミンとしては、ジエチレントリアミン(n=2、DETA)、トリエチレンテトラミン(n=3)、テトラエチレンペンタミン(n=4)、ペンタエチレンヘキサミン(n=5、TEPA)が挙げられる。
本発明においては、通常、工業用として市販されている上記のポリアミンの1種を単独でまたは2種以上を組み合せて用いることができ、不揮発性および経済性の点で、ジエチレントリアミンおよび/またはテトラエチレンペンタミンが好ましく、特に経済性の点で、ジエチレントリアミンが特に好ましい。
本発明において「抗菌有効量」とは、本発明のボイラの水処理剤をボイラ水に添加したときに、抗菌効果を発揮し得る量を意味する。
この有効量は、ボイラ給水の水質やボイラの運転条件などにより設定すればよく、用時の添加量に関係するため、ボイラの水処理方法において説明する。
本発明のボイラの水処理剤においては、通常、防食・孔食防止成分および抗菌成分を水に溶解した液剤形態で製剤化して用いるのが適している。
一液製剤の場合、両成分の合計濃度は、溶解度やpHなどに左右され特に限定されるものではないが、通常15〜30重量%程度であり、製剤安定性や経済性の点で20〜25重量%程度が特に好ましい。
また、防食・孔食防止成分と抗菌成分との含有割合は、重量比で1:0.1〜0.3程度である。
本発明のボイラの水処理剤は、本発明の効果を阻害しない範囲で、他の機能を有する薬剤を含有していてもよく、例えば、アルカリ剤、防食・孔食防止効果補助剤、分散剤などが挙げられる。
アルカリ剤は、ボイラの水処理剤のpH調整剤として機能し、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物や炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属炭酸塩が挙げられる。
アルカリ剤の添加量は、ボイラ給水をアルカリ域(例えば、pH8〜12)に調整し得る量であればよく、有効成分の添加量や対象水系の水質などに応じて適宜調整すればよい。例えば、アルカリ剤が水酸化カリウムである場合には、防食・孔食防止成分との中和反応により残存する中和塩以外のアルカリ成分として製剤中に0.1〜10重量部程度含有させるのが好ましい。
タンニン酸の添加量は、防食・孔食防止成分、すなわち酒石酸もしくはその塩と、クエン酸もしくはその塩との合計を100重量部として、好ましくは0.1〜50重量部、より好ましくは0.1〜10重量部である。
分散剤の添加量は、有効成分の添加量や対象水系の水質などに応じて適宜調整すればよい。
本発明のボイラの水処理剤は、軟水ボイラ、純水ボイラなどのボイラ水系に好適に用いられるが、同様の腐食・孔食の問題を有する各種工業用水系にも適用し得る。
腐食・孔食防止の対象金属としては、例えば、JIS G 3103、同3131、同3141、同3456、同3461、同3462、同4109などのボイラおよび圧力容器用鋼鈑、高温・高圧配管用鋼管などが挙げられる。
本発明のボイラの水処理剤は、微生物トラブルが起こり得る、高濃縮運転されている小型貫流ボイラ水系に好適に用いられる。
本発明のボイラの水処理方法は、上記のボイラの水処理剤を、前記ボイラのブロー水中に残留するアミン濃度として0.5mg/L以上となるように添加することを特徴とする。
本発明のボイラの水処理剤の添加量は、対象となるボイラ給水の水質やボイラの運転条件などにより異なるが、通常、防食・孔食防止有効量として本発明の防食・孔食防止成分を10〜2000mg/L、抗菌有効量として本発明の抗菌成分をアミン濃度として0.1〜500mg/Lとなるように添加するのが好ましい。
防食・孔食防止成分の添加量が10mg/L未満である場合には、防食・孔食防止効果が十分に発揮されないことがある。一方、防食・孔食防止成分の添加量が2000mg/Lを超える場合には、添加量に見合った防食・孔食防止効果の向上が期待できないことがある。
より好ましい防食・孔食防止成分の添加量は、20〜1500mg/Lであり、さらに好ましくは30〜1000mg/Lである。
抗菌成分の添加量が0.1mg/L未満である場合には、菌の増殖を抑制できないことがある。一方、抗菌成分の添加量が500mg/Lを超える場合には、経済性や製剤化する上で不利となることがある。
より好ましい抗菌成分の添加量は、1〜400mg/Lであり、さらに好ましくは5〜300mg/Lである。
残留するアミン濃度が0.5mg/L未満では、菌の増殖を抑制できないことがある。好ましいアミン濃度は、0.5mg/L以上であり、その上限は400mg/L程度である。
本発明のボイラの水処理方法においては、本発明のボイラの水処理剤を一液製剤として、対象水系に添加するのが好ましい一実施形態であるが、防食・孔食防止成分と抗菌成分とを別々に製剤とし、同時または別々に対象水系に添加してもよい。すなわち、各成分が対象水系内でそれぞれの効果を発揮するように添加すればよい。
添加に際しては、新たな添加装置を設けても、既存の添加装置を転用してもよい。
[防食・孔食防止成分]
酒石酸(試薬、L−酒石酸)
クエン酸(試薬、クエン酸一水和物)
[抗菌成分]
ジエチレントリアミン(DETA)(試薬)
テトラエチレンペンタミン(TEPA)(試薬)
[その他成分]
水酸化カリウム(試薬)
[水]
純水
(製剤例1)
酒石酸 16.6重量部
クエン酸 16.6重量部
ジエチレントリアミン 0.3重量部
水酸化カリウム 55.0重量部
(中和反応により残存するアルカリ成分としては、0.7重量部)
水 11.5重量部
※酒石酸とクエン酸との重量比1:1
酒石酸 12.0重量部
クエン酸 8.0重量部
ジエチレントリアミン 0.1重量部
水酸化カリウム 15.0重量部
(中和反応により残存するアルカリ成分としては、1.2重量部)
水 64.9重量部
※酒石酸とクエン酸との重量比1:0.67
酒石酸 6.0重量部
クエン酸 6.0重量部
ジエチレントリアミン 5.0重量部
水酸化カリウム 15.0重量部
(中和反応により残存するアルカリ成分としては、0.3重量部)
水 68.0重量部
※酒石酸とクエン酸との重量比1:1
酒石酸 6.0重量部
クエン酸 6.0重量部
テトラエチレンペンタミン 5.0重量部
水酸化カリウム 15.0重量部
(中和反応により残存するアルカリ成分としては、0.3重量部)
水 68.0重量部
※酒石酸とクエン酸との重量比1:1
容量2リットルのメスシリンダーに純水2リットルを入れ、本発明の防食・孔食防止成分としての脂肪族オキシカルボン酸(酒石酸とクエン酸との重量比1:0.71)を配合する清缶剤(株式会社片山化学工業研究所製、製品名:ミラクルフェスタ(登録商標)10)を、それぞれ300または1000mg/Lとなるように添加し、さらに本発明の抗菌成分としてのジエチレントリアミン(DETA)またはテトラエチレンペンタミン(TEPA)を、表1〜3に示すアミン濃度となるようにそれぞれ添加して試験水を得た。
得られた試験水1.3リットルをメスシリンダーで計量して、容量2リットルのオートクレーブに投入した。次いで、試験水を密閉状態で温度180℃まで加熱(内気圧は1MPa)し、同温度で30分間保持した。30分後にオートクレーブを放冷し、温度50℃に到達した時点でオートクレーブから試験水を取り出し、これを下記の試験において試験缶水として用いた。
また、オートクレーブで熱処理しなかった試験水についても、下記の試験において熱処理なしの試験缶水として用いた。
清缶剤を用いて処理する某施設において、ボイラブロー水系で発生した菌を培養し、得られた培養菌0.1mLを採取し、滅菌生理食塩水10mLに投入した。これを種菌として0.1mL採取し、炭酸ガスを用いてpHを中性〜弱アルカリに調整した10mLの各試験缶水に添加した。
種菌を添加した各試験缶水を振とう培養器を用いて温度30℃で培養し、種菌の添加直後、1日後、5日後、14日後の生菌数をそれぞれ経時的に測定した。
得られた結果を、添加した薬剤種およびそれらに添加量と共に表1に示す。
・抗菌成分として、ジエチレントリアミンまたはテトラエチレンペンタミンを用いた場合(実施例1〜3)は、防食・孔食防止成分としての清缶剤のみの場合(比較例1)と比べて菌の増殖が抑制され、抗菌効果を有している。
・オートクレーブによる熱処理の有無に拘わらず、抗菌効果を有する(実施例2および実施例3)。
それらの結果、実施例1〜3の試験缶水では、腐食速度が10〜15mg/dm2・日、孔食深さが0.02〜0.04μmとなり、優れた防食・孔食防止効果を有することがわかった。一方、比較例1の試験缶水では、腐食速度が15mg/dm2・日、孔食深さが0.02μmとなり、同様に優れた防食効果を有することがわかった。
ブイヨン培地1mLと滅菌純水9mLとを混合した培地に、標準菌としてシュードモナス菌を用いて培養した種菌を用いること以外は、実施例1と同様にして種菌を添加した、オートクレーブによる熱処理の「有」の各試験缶水を振とう培養し、種菌の添加直後、1日後の生菌数をそれぞれ経時的に測定した。
得られた結果を、添加した薬剤種およびそれらに添加量と共に表2に示す。
・抗菌成分として、ジエチレントリアミンを用いた場合(実施例4〜7および実施例8〜11)は、防食・孔食防止有効成分としての清缶剤のみの場合(比較例2および3)と比べて菌の増殖が抑制され、抗菌効果を有している。
Claims (5)
- 防食・孔食防止成分としての酒石酸またはその塩およびクエン酸またはその塩と、抗菌成分としての式:H2N(CH2CH2NH)nH(式中、nは2〜5の整数である)で表されるポリアミンとを含有することを特徴とする防食・孔食防止および抗菌用のボイラの水処理剤。
- 前記酒石酸またはその塩とクエン酸またはその塩との含有割合が、重量比で1:0.2〜5である請求項1に記載のボイラの水処理剤。
- 前記ポリアミンが、ジエチレントリアミンおよび/またはテトラエチレンペンタミンである請求項1または2に記載のボイラの水処理剤。
- 前記ボイラが、小型貫流ボイラである請求項1〜3のいずれか1つに記載のボイラの水処理剤。
- 請求項1〜4のいずれか1つに記載のボイラの水処理剤を、前記ボイラのブロー水中に残留するアミン濃度として0.5mg/L以上となるように添加することを特徴とするボイラの水処理方法。
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