JPH0618002A - スチーム使用設備等の揮発性トレーサーを用いた検査方法 - Google Patents

スチーム使用設備等の揮発性トレーサーを用いた検査方法

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JPH0618002A
JPH0618002A JP5077833A JP7783393A JPH0618002A JP H0618002 A JPH0618002 A JP H0618002A JP 5077833 A JP5077833 A JP 5077833A JP 7783393 A JP7783393 A JP 7783393A JP H0618002 A JPH0618002 A JP H0618002A
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steam
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JP5077833A
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Scott R Harder
アール．ハーダー スコット
Claudia C Pierce
シー．ピアース クラウディア
Brian F Post
エフ．ポスト ブライアン
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のボイラーを含むスチーム使用設備にお
いて、凝縮水のサンプルを分析することによって特定の
スチーム源に由来する凝縮水の比率を測定する方法を提
供する。 【構成】 凝縮水サンプル中の或る成分の濃度値との関
係によって測定する方法であって、使用する成分の投与
量においてスチーム中に選択的に同伴され、かつ添加箇
所よりサンプリング箇所までの該系の環境的及び化学的
条件下で実質的に不活性かつ実質的に安定である成分を
トレーサーとして使用し、トレーサー既知の初期濃度で
添加し、凝縮水を採取し、凝縮水サンプル中のトレーサ
ーの特性を検出し、検出した特性を濃度値に換算する工
程を含んで測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明の技術分野は、スチーム発
生系及びスチーム使用系に用いる検査方法と添加剤に関
係する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】スチー
ムは高い熱量を有し、流体でありしたがって分割と統合
が可能であり、加熱作用あるいは原動力に使えるため、
スチームは輸送、分配、エネルギーの供給において使い
やすい形態である。スチームは熱圧縮機のような直接加
熱の用途に使用することができ、低圧スチームを使用可
能な高圧スチームに昇圧するために、高圧スチームを使
用することができる。例えば、工業プラントは、ドライ
ヤー、リボイラー、あるいは高温が必要ないくつかのそ
の他の用途に使用するために50〜100 lb/in2に昇圧する
ことを必要とする過剰の５〜15 lb/in2 の低圧スチーム
を有することがある。熱圧縮機は、ボイラーからの生き
たスチームを直接熱圧縮機の噴射に使用することによっ
て、低圧スチームを50〜100 lb/in2の範囲に昇圧するこ
とができる。また加熱作用に使用する場合、スチームは
殆どの場合間接加熱に使用され、熱交換面がスチームと
被加熱体、例えば凝縮器、段階ヒーター、プロセス熱交
換器、リボイラー、蒸発器、補助ヒーター等の間に配置
される。最も一般的な表面熱交換器である多管式熱交換
器は、原理的にスチームまたはその他の高温流体と低温
流体を隔てる金属管の壁を通して熱を伝えることによっ
て、高温流体から低温流体に熱を移動させる。多管式熱
交換器はいろいろな設計をすることができる。設計が複
雑であると一般に効率が良いが、コストが高く、洗浄と
保守が困難なことがある。
【０００３】工業プラントにおいては、大量の高圧スチ
ームが種々の目的にしばしば必要とされる。スチームは
一般にボイラーにて約 175〜600 lb/in2の圧力、また発
電所では約2400 lb/in2 までの圧力で発生し、この圧力
は、例えば外の大気との関係で低圧の残余スチーム加熱
系において一般に使用される約7 lb/in2の過剰圧力より
もはるかに高い。
【０００４】スチーム使用装置に用いられるスチームは
最終的に凝縮し、凝縮水はスチーム使用領域、例えば熱
交換面より徐々に排出あるいは除去され、集められる。
これはトラップ、次の凝縮水集合系、及びその先の系に
て行う。トラップのガス抜き空気または他の非凝縮性ガ
スは最小限の制限で凝縮水を徐々に排出し、スチームの
存在を敏速に感知し、系からのその損失を制限する。
【０００５】殆どの工業国において最大のエネルギー消
費者であるユーティリティ工業はスチームを原動力とし
て使用し、スチームを高圧でタービンに導き、次いでそ
の排スチームをプロセス用途に使用することができると
いった方式で、多くの適度な大きさの工業プラントを運
転する。タービンは大多数を占める主要な発動機である
が、使用中のレシプロ式ピストンスチームエンジンも未
だ見られる。スチームタービンの運転において、排スチ
ームは減圧の凝縮器、またはその圧力以下のプロセスの
スチームヘッダー（例、製紙工業では100 lb/in2が一般
的）に排出することができる。
【０００６】系、特には工業設備、を通り最終的な凝縮
水の集合に至るまでのスチームの流れは複雑なことがあ
り、系全体のスチームの移動が複数のスチーム発生装置
（例、ボイラー）の中で生じることがあり、種々のボイ
ラーからのスチームが、少なくとも部分的に系全体の種
々のルートを持つことがある。スチームは系を通りなが
ら系の多くの領域と接触し、このためその凝縮水は、系
の中の運転上の変化に関する極めて豊富な情報を提供す
ることができる。例えば、プロセス装置の極めて重大な
問題は腐食であり、その原理的な原因物質は酸素と二酸
化炭素である。スチームの凝縮水中の不純物は腐食問題
の存在を明らかにすることができる。例えば、凝縮水pH
の降下は、系の中の二酸化炭素の望ましくない濃度を示
すことができる。スチーム凝縮水の評価は重要な検査手
段である。ここで、多数のスチーム発生源を使用する場
合、スチーム源を特定できることは検査方法を大きく改
良するであろう。例えば、腐食問題が全てではないスチ
ーム発生源で進行するならば、所与の源または源の群か
らの凝縮水の比率を定量できることは、特に多数のスチ
ームのルートと多数の凝縮水コレクターがある場合には
極めて有益であろう。これは問題とする凝縮水の不純物
（２以上のこともある）が由来する発生源を特定するこ
とを可能にするであろう。また、複数のスチーム発生源
の一つからの凝縮水の比率を測定することは、その不純
物を含む凝縮水の他の凝縮水による希釈の程度が分かる
であろうから、問題の範囲のより正確な状況を逐次測定
することを可能にするであろう。したがって、発生から
凝縮水の集合までスチームを識別できることは極めて有
益であろう。スチームを定量的にきちんと識別すること
は極めて有益であろう。不純物源を特定する目的のため
またはその他の理由により、連続的監視装置によってス
チームを識別することは極めて有益であろう。例えば、
所与の凝縮水が、系の或る箇所で、所与の量の或る源ま
たは途中で生じた凝縮水の所与の比率を含むように設計
された系においては、スチームを定量的に識別できる能
力は、系の或る源または系の或る途中箇所からのスチー
ムの量が低下しているか増加しているかの警告信号とし
て採用することができる。
【０００７】要するに、所与の箇所（スチーム源または
他の箇所）からサンプリング箇所までのスチームの移動
を定量的に確認し、そのスチームからの凝縮水またはそ
の比率を他のスチームの凝縮水から識別できることは、
スチーム使用系における化学的問題と装置的問題の両方
を検査する能力を著しく向上させるであろう。本発明の
目的の一つはそのようなスチームを特定するための手段
と方法の提供であり、その手段と方法は有益性の高い連
続監視装置に適応できる。本発明のこれら及び他の目的
を次により詳細に説明する。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明はス
チーム使用系の凝縮水サンプルについて、所与のスチー
ム源からの凝縮水の比率を確認する方法を提供し、この
比率は凝縮水サンプル中の成分の濃度値に関係する。こ
の方法は、選択的にスチームに同伴(carry over)され、
系の環境的及び化学的条件下で、添加箇所よりサンプリ
ング箇所まで、使用する成分の投与量において十分に不
活性で十分に安定であるトレーサーを、成分として用い
ることを含んでなる。この方法は、添加箇所における既
知の初期濃度ＣI の成分の添加、サンプリング箇所にお
ける系の流体のサンプリング、凝縮水サンプル中のトレ
ーサーの濃度ＣF に比例する凝縮水サンプル中のトレー
サー特性の検出の過程を含んでなる。次いで検出した特
性はＣF 値に換算され、ＣF ／（ＣI −ＣD ）の比が求
められる。ここでＣD は、添加箇所とサンプリング箇所
の間の系の中で成分の濃度について平均的に特性を失っ
た成分の量である。トレーサー特性は輻射率、吸光度、
電流電圧特性(voltammetricity) 、電位差特性(potenti
ometricity) の一つである。
【０００９】スチーム発生系とスチーム使用系は、腐食
問題を検出するため及び／又は腐食防止プログラムを監
視するためにしばしばかつ定期的に監視される。サンプ
リングは系の重要な箇所でしばしば行われ、水サンプル
がパイプの壁の近くで採取されないように、スチームの
流れの中に噴出するラインに設置された横管で採取され
る。サンプルのpHと導電率は定期的に測定される。サン
プルはしばしば二酸化炭素含有量と硬度についてテスト
される。テスト用ニップルが系の状態の目視検査と腐食
の測定の両方を可能とするようにスチーム中または凝縮
水ライン中に設置されることがある。板状テストピース
を凝縮水の腐食状態を評価するために使用する。凝縮水
中の腐食生成物、例えば鉄や銅の濃度は、広く用いられ
る腐食動向の測定手段である。これらあるいはこの他の
測定は、凝縮水または水サンプルがそれらが由来するス
チーム源の混合物の場合、検査手段としての機能がかな
り低下することがある。上記のように、評価されるサン
プルが多数のスチーム源を有し（種々のボイラーで生成
または種々のルートを持つスチーム）、問題が全てでは
ないボイラーまたは全てではないルートに存在するなら
ば、そのサンプルへの各々のボイラーまたはルートの凝
縮水の寄与率の正確な測定が必要である。本発明の以前
には、スチームとその凝縮水を識別し、その寄与率を測
定するための合理的な手段は存在しなかったように考え
られる。
【００１０】本発明のトレーサーは、ボイラーのような
スチーム発生装置、または系の他の箇所（２箇所以上の
こともある）で選択的にスチームに同伴されるように、
気化される物質であることが必要である。したがって、
トレーサーは適度な揮発性を有する必要がある。トレー
サーはスチーム発生及び／又はスチーム使用設備の高温
において適度に高い安定性を有し、推奨の投与量におけ
る使用条件下で実質的に不活性であることが必要であ
る。好ましくは、トレーサーは全ての所望の供給箇所
で、また推奨の投与量において、系への供給が容易であ
るべきである。トレーサーは精度と正確さを供えて容易
に検出されるべきであり、好ましくは連続的に使用でき
る手段によって短時間に検出されるべきである。またト
レーサーは、問題となるスチーム源（「源」は凝縮水が
生成するスチームを意味する）に確定できる値で比例す
る特定の凝縮水に分配されることができる物質であるべ
きである。
【００１１】本発明のトレーサーは、スチーム使用装置
のスチームに選択的に同伴されるための十分な揮発性を
有するべきである。このような選択的な同伴は、添加箇
所におけるトレーサーの初期濃度の全て、あるいは時に
は殆どが、添加箇所におけるその濃度に比例してスチー
ム中に同伴されることを必要としない。あるいは、所与
の初期濃度のトレーサーについて、確定できかつ実質的
に一定の割合のトレーサーを系の運転条件下のスチーム
に同伴させるべきであり、その結果、所与の添加箇所の
凝縮水中のトレーサーの濃度とその添加箇所でのトレー
サーの初期濃度の確定できる関係を得ることができる。
物質の高揮発性、例えば蒸気／液体（Ｖ／Ｌ）の比が１
から約10または15以上を有する物質が好ましいが、この
ような高揮発性は本質的ではない。このような高揮発性
物質は、比例的に高い濃度で凝縮水中に存在できるた
め、低い濃度で使用することができ、高揮発性の物質に
ついては、添加箇所の濃度と凝縮水の濃度の関係がより
安定であることができる。しかしながら、本発明に実際
に利用できる検査方法はいくつかの物質の濃度を数重量
ppb(part per billion) のレベルまで正確に検出できる
ため、例えば0.1 か0.2 のＶ／Ｌを有する物質でも、凝
縮水中で容易かつ正確に検出できるためには添加箇所に
おいて数重量ppm(part per million) の濃度だけが必要
である。高揮発性でない物質は、例えば揮発性以外の理
由により、例えば使用条件下での安定性、あるいは凝縮
水のバックグラウンド特性に対するその検出性のために
好まれることがある。
【００１２】トレーサーは推奨の投与量における使用条
件下で安定かつ実質的に不活性であるべきである。いく
つかの特定のトレーサー物質の例に関して以下に議論す
るように、トレーサーが使用条件下で完全に不活性であ
ることは本質的ではない。例えば、トレーサーがいくつ
かのスチーム使用系に存在することができる特定の種と
反応し、その反応が反応に入り込む分子の特性を低下さ
せるならば、トレーサー物質の適切な投与量はＣI −Ｃ
D が０より大きいように十分に高いべきであろう。即
ち、ＣD の値で表される特性低下反応によって失う物質
の量は、投与によって提供される初期濃度ＣI より小さ
い必要がある。
【００１３】特性低下反応は０以外のＣD 値に帰結する
唯一の現象ではない。例えば、トレーサーは、例えば添
加箇所におけるその滞留時間に依存する或る予測可能な
特性を失う不安定性を有することがあり、そのような損
失は、例えば０ではない適切な値をＣD に使用してうま
く計算される。いくつかの系及び／又はいくつかの環境
下において、特性を失うトレーサー物質の損失は、０以
外のＣD を使用する代わりに、添加箇所における物質の
供給の損失を、ＣI 値の中に含まない物質の初期投入に
よって補償することにより釣り合わせることができる。
【００１４】トレーサーは好ましくは水溶液または水性
分散液として添加箇所に供給すべきであり、その溶液ま
たは分散液は、添加箇所における通常の運転条件下で、
その添加箇所における系の水によって容易に分散される
ように十分に流動的であるべきである。好ましい態様に
おいて、スチーム使用系の添加箇所は主要なスチーム発
生系、ボイラー、またはスチーム使用系の複数のボイラ
ーの１または２以上である。このような好ましい態様に
おいて、所与のトレーサーをそれらの全部ではないボイ
ラーに使用し、１以上のボイラーの凝縮水を、トレーサ
ーを有しないか別のトレーサーを有する１以上のボイラ
ーから識別するために所与のトレーサーが使用される複
数のボイラーを有するスチーム使用系の検査方法とし
て、本発明の方法はその最も一般的で恐らく最も直ちに
重要である用途が見出されるであろう。
【００１５】
【実施例】次に本発明に使用する具体的な分析方法を述
べる。一般に、分析方法は測定する特性の強度または強
さによってトレーサーの量を定量し、等価の濃度に変換
することができる。採用するトレーサーが蛍光剤であれ
ば、フルオロメーターで測定する蛍光輻射率特性の利用
が特に有用であろう。蛍光剤トレーサーは極めて低い濃
度まで選択的に検出することができ、一般に輻射率はア
ナログに変換することができる。一般に、本発明の目的
に必要な濃度のトレーサーは、スチーム使用系に有利な
導電率に実質的に影響しないであろう。凝縮水中の天然
の蛍光物のようないくつかのバックグラウンド障害は常
に存在する。そのような天然蛍光物が所与のトレーサー
を検出するために使用する所望の同じ励起／発光の波長
を対してかなりの障害を生じるならば、そのような障害
はトレーサーの使用濃度を増やすか、別の励起／発光波
長の設定または別のトレーサーを採用することによって
克服またはかなり減少させることができる。
【００１６】一般に全ての分析方法についての監視は、
間欠またはバッチベースよりも連続ベースで行うことが
好ましい。図１に示すように、スチーム使用系は略図に
より一般的に描くことができ、系全体は参照番号10で示
されている。一般に系10は、少なくとも一つのボイラー
12、スチームヘッダー14、スチーム使用ゾーン16、凝縮
水戻り系18、脱気水タンク20（凝縮水戻り系18と補給水
系22の両方からの水を受ける）、脱気水降下ライン24、
供給水ゾーン26を含んでなる。また図１に、凝縮水中の
トレーサー濃度を連続的に監視するための計装28を略図
で示した。この計装28は、主な構成要素として、トレー
サーのスチーム中の特性からサンプル中のその濃度を測
定するためのセンサーまたは検出器30を含み、その分析
に対応する電気信号（電圧）を発生する変換器、及びト
レーサー濃度のアナログ値を時間の関数として連続的に
記録する出力記録計またはその他の記録計32を含む。
【００１７】染料のようなトレーサーについては比色ま
たは分光測光が採用でき、その方法における電圧のアナ
ログ濃度は蛍光輻射率よりも吸光値に基づく。略図の配
置を図２に示す。サンプル溶液をフローセル62に入れ、
その中に二つのファイバー状光学素子64を沈める。一つ
のファイバー状光学素子ケーブルは入射光を照らし、こ
の光はサンプル液を通ってセルの内側の鏡66まで達し、
その反射光は矢で示したようにサンプル液を通ってファ
イバー状光学素子ケーブルに戻り、もう一つのファイバ
ー状光学素子ケーブルより比色分析装置に送られる。比
色計60は、反射光の電気的アナログ信号をトレーサー濃
度の特性に変える変換器を有する。変換器から送られた
電圧によりダイヤル指示器67と連続的な線レコーダープ
リントアウト計68が作動する。
【００１８】イオン選択性電極を、電極によって発生し
た電気的信号とトレーサー濃度との関係によってトレー
サーイオンの濃度の測定に採用することができる。キャ
リブレーション（電位または電流に対する濃度）によっ
て、サンプル電極のイオン濃度はトレーサーイオンに不
感受性の比較（基準）との対比により数値化できる。ト
レーサーイオンの連続的な監視を提供するために、電極
をフローセルを集合的に構成するサンプルのスチームの
流れの中に直接浸すか、あるいはイオン選択性電極と比
較電極を挿入しているフローセルの内部にサンプルを通
過させることができる。
【００１９】イオン選択性電極系を組み込んだフローセ
ルの例を図３に示した。これはそれぞれ72、74と表示し
た比較電極とサンプル電極（セル）を含むポリ塩化ビニ
ルのセンサーベースまたはモジュール70を含んでなる。
各々の電極は銀／塩化銀の電極ワイヤ、及び選択された
イオンの活性の対数に比例して電位がその反対側に現れ
る接地用のセルを含む。８つのピンDIP ソケット78を二
つのEFT(電界効果トランジスタ）演算増幅器を立てるた
めに取り付けることがある。サンプルはフレキシブルチ
ューブ80により電極にまたがって導く。トレーサーイオ
ンはサンプル（イオン選択性）電極セル74のみに浸透す
る。EFT 演算増幅器（二つのMOSFET演算増幅器）をイン
ピーダンス変換を行うためにこのように図４に示すフロ
ーセルに接続し、それにより比較電極とサンプル電極と
の間の電位差が増幅器を使用して得られる。変換器は事
実上、選択されたイオン活性（濃度）を弱い電圧に変換
することができるサンプル電極のイオン搬送(ionophor
e) 薄膜74M であり、弱い電圧は増幅されたときに整定
値の間で監視できる。
【００２０】次の本発明の方法においてトレーサーとし
て採用できる物質の記載は、潜在的なトレーサーの排他
的なリストではない。そのような記述の代わりに本発明
の目的に適する物質の存在を例証し、特定の好ましい態
様に関しそのような物質の特性のより詳細な説明と、ス
チーム凝縮水中のそのような物質の濃度に比例するその
ような物質の特性を測定するために使用できる適切な分
析方法を提供する。以下、化合物種で区分して示す。
【００２１】１．N,N,N,N-テトラ置換フェニレンジアミ
ン N,N,N,N-テトラ置換フェニレンジアミンは、本発明の目
的に十分なスチーム中への選択的な同伴を提供する揮発
度比を有する。これらの化合物はHarderらの米国特許第
5091180号 (1992年２月25日発行) に記載されており、
この特許はここで参照して含まれる。これらの化合物
は、運転中のボイラーまたはスチーム使用系の類似の添
加箇所に供給したときに、高い蒸気／液（Ｖ／Ｌ）の比
が得られるような揮発度を有する。これらの化合物は好
都合なことに、 250°F 〜 900°Fかそれ以上の温度範
囲で運転される高圧ボイラー系の中で分解固形物(disso
lvedsolid) を形成しない。また、これらの化合物は好
都合なことに毒性が低く、水ベースの溶液に溶かすかま
たは必要により分散させて容易に配合することができ
る。これらは一般に妥当な価格で入手可能である。
【００２２】このようなN,N,N,N-テトラ置換フェニレン
ジアミンの一種、即ちN,N,N,N-テトラメチルフェニレン
ジアミン(TMPD)は揮発度が高く、表示のＶ／Ｌの比は２
〜８の範囲である。この毒性はハイドロキノンや未置換
フェニレンジアミンよりも低い。上記の米国特許第 509
1180号に記載されているように、N,N,N,N-テトラ置換フ
ェニレンジアミンは酸素脱除剤であり、このためN,N,N,
N-テトラ置換フェニレンジアミンはＣD 値が１よりやや
(genially)大きい化合物の例である。系の水に酸素が存
在する場合、N,N,N,N-テトラ置換フェニレンジアミンの
投与量は、酸素脱除過程で消費されるN,N,N,N-テトラ置
換フェニレンジアミンの理論量よりも多くなければなら
ない。酸素脱除で消費される量は、本発明の方法におい
ては、問題とする凝縮水の比率を計算するために用いる
初期投与を供給する前に酸素脱除に必要な理論量を供給
することによって相殺することができる。あるいは、本
発明の目的においては、酸素脱除で消費される量を特性
を失った量と考えることもできる。
【００２３】本発明の目的に有用なN,N,N,N-テトラ置換
フェニレンジアミンは式１に示す構造を有する化合物を
含む。
【００２４】
【化１】
【００２５】ここで、R1、R2、R3、R4は１〜４の炭素原
子を有する独立した線状または枝分かれアルキル基、１
〜４の炭素原子を有するカルボキシレートアルキル基、
または次の構造で表される基である。
【００２６】
【化２】
【００２７】ここで、ｎは約１〜約３の数、Ｍは水素、
アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、ア
ンモニウムカチオン、酸性化または４級化アミノカチオ
ン、それらの混合物、及び電荷を中和する量で存在する
等価なカチオン種である。カルボキシレート基を含む式
１のN,N,N,N-テトラ置換フェニレンジアミンは、アルキ
ル置換の対抗品（脱カルボキシル化して得られたN,N,N,
N-テトラ置換フェニレンジアミン）よりも好都合に極め
て水溶性であり、このためボイラー系に容易に供給され
る。ここで、このようなカルボキシレート含有N,N,N,N-
テトラ置換フェニレンジアミンは典型的なボイラーの環
境の中で脱カルボキシル化を受けると考えられる。カル
ボキシレート含有N,N,N,N-テトラ置換フェニレンジアミ
ンがスチーム使用系に添加され、スチームに同伴される
種が脱カルボキシル化種である環境においては、脱カル
ボキシル化種はそのような脱カルボキシル化前駆体の添
加によってスチームに添加されたと考えられる。前駆体
を含む特定のN,N,N,N-テトラ置換フェニレンジアミンの
例を、それぞれのR1、R2、R3、R4基の組み合わせによっ
て次の表１に示した。
【００２８】 表１ 例 No. R1 R2 R3 R4 １ CH3 CH3 CH3 CH3 ２ (CH3)3C CH3 CH3 CH3 ３ C2C(O)OH C2C(O)OH C2C(O)OH C2C(O)OH ４ C2C(O)OH CH3 C2C(O)OH C2C(O)OH ５ C2C(O)OH CH3 CH3 C2C(O)OH ６ C2C(O)OH CH3 CH3 CH3 ７ C2C(O)OH CH3 C(CH3)3 CH3 ８ CH3CH2 C2C(O)OH CH3 CH2CH(CH3)2 ９ CH3 CH3 C2C(O)OH C2C(O)OH 10 CH3 C2H5 CH(CH3)2 C2C(O)OH 上記の米国特許第 5091180号に記載のように、N,N,N,N-
テトラ置換フェニレンジアミンはスチーム使用系に好都
合に採用される有効な酸素脱除剤であり、系のボイラー
（２以上のこともある）から酸素を除去するだけでな
く、選択的にスチームに同伴されるため凝縮水系からも
酸素を除去する。本発明の方法において、その系に酸素
脱除剤の使用が必要であれば、選ばれるN,N,N,N-テトラ
置換フェニレンジアミンは酸素の除去に必要な量より多
い量で使用されるべきであろう。TMPDは米国特許第 509
1180号に記載のように好ましい酸素脱除剤であるが、ま
た同時に本発明の方法に好ましいトレーサー物質であ
る。
【００２９】殆どのN,N,N,N-テトラ置換フェニレンジア
ミン化合物は吸光度を使用して検出できると考えられ
る。例えば、一つの電子により酸化されたTMPDは強い青
色を呈し、図５に示すように、その酸化されたTMPDの吸
光度は可視光波長範囲の分光計を使用して容易に測定さ
れる。また、TMPDとその他のN,N,N,N-テトラ置換フェニ
レンジアミン化合物は、最新の高圧ボイラーの高温高圧
条件下であっても好都合に安定である。
【００３０】未置換フェニレンジアミンは、ボイラー、
及びスチームへの同伴による凝縮水系、の両方にとって
有効な酸素脱除剤であるための十分な揮発性を有すると
は考えられないが、その揮発性（約 0.1〜約 0.2のＶ／
Ｌ比）は本発明のトレーサーとしての使用に十分なこと
がある。凝縮水中のそのような物質の濃度は腐食防止に
十分である必要はなく、検出に十分であるだけでよい。
【００３１】２．置換キノリン 置換キノリン化合物は、本発明の目的に十分なスチーム
への選択的な同伴を一般的に提供するもう一つの種類の
物質である。またこれらは一般に、極めて高圧のボイラ
ー系でも分解固形物を生成しない。これらの化合物は水
ベースの溶液に溶かすか必要により分散させて容易に配
合でき、また一般に妥当な価格で入手できる。これらは
一般に、最新の高圧ボイラーの高温高圧条件下にあって
も安定である。
【００３２】このようなキノリンの一つ、即ちエトキシ
キン(ethoxyqui) は揮発性が高く、約３〜約６のＶ／Ｌ
比を有する。エトキシキンは蛍光により容易に検出でき
る。図６に、濃度15ppm の水溶液中のエトキシキンの三
次元蛍光スペクトルを、約200 〜約380nm(ナノメータ)
の範囲の励起波長と約220 〜約580nm の発光波長につい
て示す。明瞭な蛍光発光のピークが約400 〜520nm の発
光波長の範囲に見られる。
【００３３】本発明の目的に有用なキノリン化合物は、
式２に示す構造を有する化合物を含む。
【００３４】
【化３】
【００３５】ここで、R5、R6、R7、R8、R9はそれぞれ独
立した水素、それぞれ１〜４の炭素原子を有する線状ま
たは枝分かれアルキル基、１〜６の炭素原子を有するア
ルコキシル基、または次の構造で表される基である。
【００３６】
【化４】
【００３７】ここで、ｎは約１〜約３の数、Ｍは水素、
アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、ア
ンモニウムカチオン、酸性化または４級化アミノカチオ
ン、それらの混合物、電荷を中和する量で存在する等価
のカチオン種である。好ましいエトキシキン化合物は上
記の式２の構造を有し、R5は炭素原子が二つのエトキシ
基(CH3CH2O) 、R6は水素、それぞれのR7、R8、R9はメチ
ル基(CH3) である。
【００３８】３．キナゾリン キナゾリンと置換キナゾリン化合物は、本発明の目的に
十分なスチームへの選択的な同伴を一般的に提供する更
にもう一つの種類の物質である。またこれらは一般に、
極めて高圧のボイラー系でも分解固形物を生成しない。
これらの化合物は、これらの化合物は水ベースの溶液に
概して溶かすか必要により分散させて容易に配合でき、
また一般に妥当な価格で一般的に入手できる。これらは
一般に、最新の高圧ボイラーの高圧高温条件下にあって
も安定である。また、これらの化合物は蛍光発光によっ
て容易に検出できる。キナゾリンは式３に示す構造を有
する。
【００３９】
【化５】
【００４０】一般に、置換キナゾリンは上記の式３に示
すヘテロ環キナゾリン構造を有する化合物であり、１〜
４の炭素原子を有する線状または枝分かれアルキル基、
１〜６の炭素原子を有するアルコキシル基、または次の
構造で表される基によって置換された化合物である。
【００４１】
【化６】
【００４２】ここで、ｎは約１〜約３の数、Ｍは水素、
アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、ア
ンモニウムカチオン、酸性化または４級化アミノカチオ
ン、それらの混合物、電荷を中和する量で存在する等価
のカチオン種、及びそれらの置換基の組み合わせであ
る。本発明は、スチームを発生及び／又は使用する多数
の工業であって、スチームを原動力または加熱の目的に
使用するいずれの工業にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なスチーム使用系と一般的なトレーサー
濃度の連続監視用計装の略図である。
【図２】分光測光器の略図である。
【図３】選択性電極装置の略図である。
【図４】選択性フローセルの略図である。
【図５】トレーサーの分光測光吸光スペクトルである。
【図６】トレーサーの三次元蛍光スペクトルである。
【符号の説明】
１０…スチーム使用系 １２…ボイラー ３０…センサーまたは検出器 ６２…フローセル ７４…サンプル電極セル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウディア シー．ピアース アメリカ合衆国，イリノイ 60532，リス ル，ベイサイド コート 2324 (72)発明者 ブライアン エフ．ポスト アメリカ合衆国，イリノイ 60563，ナパ ービル，ロイヤル セント．ジョージ 799，ナンバー 603

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スチーム使用系から採取された凝縮水サ
    ンプルに含まれる特定のスチーム源からのスチーム凝縮
    水の比率を該凝縮水サンプル中の或る成分の濃度値との
    関係によって測定する方法であって、使用する成分の投
    与量においてスチーム中に選択的に同伴され、かつ添加
    箇所よりサンプリング箇所までの該系の環境的及び化学
    的条件下で実質的に不活性かつ実質的に安定である成分
    をトレーサーとして使用し、次の各過程を含んでなるス
    チーム使用系から採取された凝縮水に含まれる特定のス
    チーム源の凝縮水の比率を測定する方法： (1) 該成分を該添加箇所にて既知の初期濃度ＣI で添加
    し、(2) 該サンプリング箇所にて該系の凝縮水を採取
    し、(3) 該凝縮水サンプル中の該成分の濃度ＣF に比例
    する該凝縮水サンプル中の該トレーサーの特性を検出
    し、(4) 該検出した特性を該ＣF 値に換算し、(5) ＣF
    ／（ＣI −ＣD ）の比（ＣD は該成分の濃度について該
    添加箇所と該サンプリング箇所の間の該系の中で特性を
    失った該成分の量）を求める。
  2. 【請求項２】 該トレーサーの該特性が輻射率、吸光
    度、電流電圧特性、または電位差特性の一つである請求
    項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 該系が水を含む給水器、水を含むボイラ
    ー、水を含むスチームヘッダーを含んでなり、該添加箇
    所が該給水器、該ボイラー、または該スチームヘッダー
    にある請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 該トレーサーが蛍光剤であり、該トレー
    サーの検出特性が該トレーサーの蛍光輻射率である請求
    項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 該トレーサーの該検出特性が可視光また
    は紫外線波長の範囲の該トレーサーの吸光度である請求
    項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 該系が複数のボイラーを有し、該添加箇
    所が該ボイラーの全てにはないが１以上のボイラーにあ
    る請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 該トレーサーがN,N,N,N-テトラ置換フェ
    ニレンジアミンである請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 該トレーサーがN,N,N,N-テトラメチルフ
    ェニレンジアミンである請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 該トレーサーが置換キノリンである請求
    項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】 該トレーサーがエトキシキンである請
    求項１記載の方法。
  11. 【請求項１１】 該トレーサーがキナゾリンである請求
    項１記載の方法。
  12. 【請求項１２】 該トレーサーが置換キナゾリンである
    請求項１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 ＣI を連続的に監視する請求項１記載
    の方法。
  14. 【請求項１４】 該トレーサーが少なくとも約1.0 の蒸
    気／液の比を有する請求項１記載の方法。
  15. 【請求項１５】 一つより多いスチーム源がスチーム凝
    縮水を生成する系においてスチーム凝縮水中の或る物質
    の源を特定する方法であって、使用する成分の投与量に
    おいてスチーム中に選択的に同伴され、かつ添加箇所よ
    りサンプリング箇所までの該系の環境的及び化学的条件
    下で実質的に不活性かつ実質的に安定であるトレーサー
    を全てではないが少なくとも一つの該スチーム源に添加
    し、次の各過程を含んでなるスチーム凝縮水中の物質の
    源を特定する方法： (1) 該トレーサーを該添加箇所にて既知の初期濃度ＣI
    で添加し、(2) 該サンプリング箇所にて該スチームの凝
    縮水を採取し、(3) 該凝縮水サンプル中の該トレーサー
    の濃度ＣF に比例する該スチーム凝縮水サンプル中の該
    トレーサーの特性を検出し、(4) 該検出した特性を該Ｃ
    F 値に換算し、(5) ＣF ／（ＣI −ＣD ）の比（ＣD は
    該成分の濃度について該添加箇所と該サンプリング箇所
    の間の該系の中で特性を失った該成分の量）を求める。
  16. 【請求項１６】 該トレーサーの該特性が輻射率、吸光
    度、電流電圧特性、または電位差特性の一つである請求
    項１５記載の方法。
  17. 【請求項１７】 該トレーサーが蛍光剤であり、該トレ
    ーサーの検出特性が該トレーサーの蛍光輻射率である請
    求項１５記載の方法。
  18. 【請求項１８】 該トレーサーの該検出特性が可視光ま
    たは紫外線波長範囲の該トレーサーの吸光度である請求
    項１５記載の方法。
  19. 【請求項１９】 該トレーサーがN,N,N,N-テトラメチル
    フェニレンジアミンである請求項１５記載の方法。
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