JPS589836B2 - 循環冷却水またはブライン用腐食防止剤 - Google Patents

循環冷却水またはブライン用腐食防止剤

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JPS589836B2
JPS589836B2 JP52062087A JP6208777A JPS589836B2 JP S589836 B2 JPS589836 B2 JP S589836B2 JP 52062087 A JP52062087 A JP 52062087A JP 6208777 A JP6208777 A JP 6208777A JP S589836 B2 JPS589836 B2 JP S589836B2
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JP
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water
chloride
cooling water
corrosion
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JP52062087A
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菅野良士
石田秀夫
村山静男
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C23F11/08Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
    • C23F11/10Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids using organic inhibitors

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は淡水、海水等の循環冷却水またはブライン中に
添加して冷却水と接触している金属表面の腐食を防止す
る腐食防止剤、更に詳しくは重金属類を含有しなく、低
濃縮あるいは高濃縮の再冷却循環水においても、鉄、鉄
合金、銅、銅合金およびその他の金属に対して優れた防
食効果を示す腐食防止剤に関するものである。
近年、地下水の取水制限および水使用量増加に伴う水不
足、更にまた工場廃水の流出規制等により冷却水の循環
使用が行われ、冷却水の濃縮倍数も3倍〜6倍になって
いる。
冷却水の濃縮倍数の増加に伴い、これに溶解しているカ
ルシウムおよびマグネシウムの炭酸塩、硫酸塩、珪酸塩
、および塩素イオン、硫酸イオン等が濃縮含有され、こ
れと接触する例えは熱交換器類、管類等の金属を腐食さ
せ、またスケールとして沈着し腐食を更に促進させる。
すなわち、濃縮された塩素イオン、硫酸イオンおよび循
環水中に溶存する酸素は金属を激しく腐食し、またカル
シウム、マグネシウムの炭酸塩、硫酸塩、珪酸塩は濃縮
されると金属表面上に析出沈着してスケールとなり、熱
伝導の低下をもたらすばかりでなく、スケール沈着部分
の酸素濃淡電池形成による局部腐食をおこす。
また細菌類の栄養塩類が増加し、スライム発生の危険性
も増す等の問題点が多い。
従来の循環水用腐食防止剤としては、クロム酸塩、重ク
ロム酸塩、無機重合燐酸塩、有機燐酸エステル、有機燐
酸塩および亜鉛、ニッケル、モリブデン等の重金属塩類
の1種または2種以上を配合したものが中心であった。
しかしながら、6価のクロム化合物は毒性および環境汚
染を起こす問題点があるため、重合燐酸塩または有機隣
酸エステルと重金属塩との配合組成物が使用されるよう
になった。
これらの配合組成物はクロム化合物の腐食防止剤に比較
してその効果が劣り、また燐化合物は水中で不安定なた
め、加水分解して水に不溶性の塩になりスケール沈着の
原因となる。
また重金属類の排出は環境汚染の点からも問題となる。
本発明はこれらの問題点を解決すべくなされたもので、
その目的は重金属を含有せず、しかも低濃縮、高濃縮の
冷却循環水中への添加によりすぐれた防食効果を有する
腐食防止剤を提供するにある。
本発明者はこの問題点を解決すべく研究の結果、後記す
るようなポリアミンスルホン化合物に、ホスホノカルボ
ン酸またはその水溶性塩、トリアゾール化合物及びチア
ゾール化合物から選ばれた1種または2種以上の化合物
を混合使用するときは鉄および鉄合金、銅および銅合金
およびその他の金属に対して、それぞれ単独使用の場合
よりもはるかに優れた防食効果を得られることを究明し
得た。
また本発明の防食剤をパイロット装置で使用した場合、
スケール生成の抑制効果が高く、かつ循環水系が清浄化
されるという利点があることも判明した。
循環水系の清浄化に関しての理由は不明であるが、それ
ぞれを単独で使用した場合には見られない現象である。
本発明はこれらの究明事実に基いて完成したものである
ポリアミンスルホンとしては一般式 (式中、XはCl,Br,I,HSO4,HSO3,H
COOまたはCH3COO;R1およびR2はH,炭素
数1乃至18の直鎖または分枝のアルキル基、フエニル
基、ベンジル基、シクロヘキシル基、フエネチル基、β
−シアノアルキル基、β−ヒドロキシアルキル基、β−
スルホアルキル基、カルボキシアルキル基またはホスホ
アルキル基を示し、ただし、R1,R2により環を形成
しピペリジンまたはモルホリン環を形成してもよい。
nは1〜2500の整数を示す。
)で表わされる化合物である。
適当なポリアミンスルホンの平均分子量は100〜35
0,000であり、特に250,000〜300,00
0の平均分子量のものが好ましい。
該ポリアミンスルホンは下記のジアリル化合物と二酸化
硫黄との共重合によって得られる。
例えば、該ポリアミンスルホンは、下記のジアリル化合
物と二酸化硫黄とを、両者を溶解する溶剤、例えばアル
コール、アセトンと有機ヒドロパーオキサイドを触媒と
し、あるいはジメチルスルホオキサイド、ジメチルホル
ムアミドの溶剤と過硫酸塩を触媒とし、温度−10゜C
〜50゜Cの下で共重合することにより得られる(特公
昭45−343号公報参照)。
ジアリル化合物の代表的なものを挙げると次の通りであ
る。
1 ジアリルアミン、N−メチルジアリルアミン、N−
エチルジアリルアミン、N−n−プロビルジアリルアミ
ン、N−イソプロビルジアリルアミン、N−n−ブチル
ジアリルアミン、N−n−アミルジアリルアミン、N−
ヘキシルジアリルアミン、N−ラウリルジアリルアミン
、N−(β−シアノエチル)ジアリルアミン、N−(β
−ヒドロキシエチル)ジアリルアミン、N−(β−カル
ボキシエチル)ジアリルアミン、N−ホスホノメチルジ
アリルアミン、N−フエニルジアリルアミン、N,N−
ジアリルベンジルアミン等の塩酸、臭化水素酸、沃化水
素酸、硫酸、亜硫酸、蟻酸または酢酸の塩。
ジメチルジアリルアンモニウムクロライド(クロライド
に代えブロマイドまたはアイオダイドも同様、以下同じ
) ジエチルジアリルアンモニウムクロライドジーn−プロ
ビルジアリルアンモニウムクロライド、 メチルエチルジアリルアンモニウムクロライド、 メチルプロピルジアリルアンモニウムクロライド、 メチルブチルジアリルアンモニウムクロライド、 メチル(β−シアノエチル)ジアリルアンモニウムクロ
ライド エチル(β−シアノエチル)ジアリルアンモニウムクロ
ライド メチル(β−ヒドロキシエチル)ジアリルアンモニウム
クロライド エチル(β−ヒドロキシエチル)ジアリルアンモニウム
クロライド ジアリルモルホリニウムクロライド ジアリルビペリジニウムクロライド 本発明において使用されるホスホノカルボン酸とは、一
般式 式中、RはH、各々が4までの炭素原子を有する任意に
置換したアルキル基、アルケニル基またわす。
(XはH、炭素数1〜4のアルキル基またはカルボキシ
ル基;YはHまたはメチル基:Zはカルボキシル基を表
わす。
)で示されるものである。
その代表的なものとして、例えば、ホスホノエタンジカ
ルボン酸、2−ホスホノプ0/くンー1.2−ジカルボ
ン酸、2−ホスホノブタン1.2−ジカルボン酸、2−
ホスホノブタン−1.2.4−トリカルボン酸、2−ホ
スホノブタン−3−メチル−1.2.4−トリカルボン
酸、2−ホスホノブタン−1.2.3.4−テトラカル
ボン酸があげられ、特に好ましいものは2−ホスホノブ
タン−1.2.4−トリカルボン酸である。
マタその水溶性塩としては、アルカリ金属、アルカリ土
類金属、アンモニア、アミンまたは抵級アルカノールア
ミン塩があげられる。
また、本発明において混合使用するトリアゾール化合物
としては、例えば1.2.3−ベンゾトリアゾール、4
−フエニル−1.2.3−トリアゾール、1.2−ナフ
トトリアゾール及び4−ニトロベンゾトリアゾールが挙
げられる。
チアゾール化合物としては、例えば2−メルカプトベン
ゾチアゾール、2−メルカプトチアゾール及びベンゾチ
アゾールが挙げられる。
これらの混合割合は循環冷却水の接触する金属の種類ま
たは冷却水中に含まれる塩類、イオン等の種類によって
適宜変更し得られ、ホスホノカルボン酸またはその水溶
性塩においてはポリアミンスルホン1〜99重量%に対
し、99〜1重量%、トリアゾール化合物においては5
0〜0.1重量%と大きく変化し得られる。
本発明の腐食防止剤の循環冷却水に対する添加濃度は1
〜10,000ppm,好ましくは水には10〜2 0
0ppm,ブラインには500〜5000ppm.海
水には100〜2 0 0 0 ppmである。
添加方法は系内に個々の成分を別々に連続的または間歇
的に注入してもよく、また添加前混合してから系内に連
続的または間歇的に注入してもよい。
また、本発明の腐食防止剤には必要に応じ、ポリアクリ
ルアマイド、ポリアクリルアマイドの部分加水分解物、
ポリアクリル酸、ポリメタアクリル酸、ジホスホン酸、
アミノホスホン酸またはそれらの水溶性塩のスケール沈
着抑制または防止剤の1種または2種以上を混合使用し
得られる。
これによりスケール沈着による腐食の防止も行うことが
できる。
以下の実施例により本発明の効果を明らかにする。
以下の実施例における試験は次のようにして行った。
防食効果は回転円板腐食試験によって行い、エメリーク
ロスで#400まで研磨した軟鋼(SS−41)と純銅
(D CuP−1 )の試験片(70φ×2tmm)を
温度50’Cで腐食試験液中に浸漬し、120rpmの
回転数で48時間回転させ、試験片の重量減から腐食速
度MDD(■/dm2/day)を求めた。
試験に用いた試験液の水質分析値は次の通りのものであ
る。
実施例 I N,N−ジメチルポリアミンスルホン塩化物(平均分子
量250,000〜300,000(n:1109〜1
330)日東紡績社製)と2−ホスホノブタン−1.2
.4−トリカルボン酸の腐食速度を示すと次の通りであ
る。
この結果からN,N−ジメチルポリアミンスルホン塩化
物は2−ホスホノブタン−1.2.4−トリカルボン酸
よりも軟鋼、銅に対する防食効果が優れているが、両者
を混合使用するときは、優れた相乗的効果を発揮し、特
にN,N−ジメチルポリアミンスルホン塩化物対2−ホ
スホノブタンー1.2.4−トリカルボン酸が3対1の
比率で混合したものが最も優れていることがわかる。
実施例 2〜6 N,N−ジメチルポリアミンスルホン塩化物以外のポリ
アミンスルホン化合物と2−ホスホノブタン−1.2.
4−トリカルボン酸との組合わせによる腐食速度を示す
と次の通りである。
本試験結果よりポリアミンスルホン化合物又は2−ホス
ホノブタン−1.2.4−トリカルボン酸を単独で使用
するより、両者を混合使用するとき、優れた相乗的効果
を発揮する。
尚、実施例においては代表的化合物を使用したものを示
したが、他の化合物を使用した場合も殆んど同様の防食
効果が得られる。
実施例 7 実施例1のN,N−ジメチルポリアミンスルホン塩化物
(平均分子量250,0.00〜300,000)と2
−ホスホノブタン−1.2.4−トリカルボン酸と1.
2.3−ベンゾトリアゾールまたは2−メルカプトベン
ゾチアゾールとの組合わせによる腐食速度を示すと次の
通りである。
本試験結果と実施例10表に示す試験結果を対比してみ
れば明らかのように、N,N−ジメチルポリアミンスル
ホン塩化物、2−ホスホノブタン−1.2.4−トリカ
ルボン酸とトリアゾール類の3者を混合使用する場合が
更に腐食防止効果が増す。
その混合割合はN,N−ジメチルポリアミンスルホン塩
化物10〜11重量部、2−ホスホノブタン−1.2,
4−トリカルボン酸3〜4重量部、トリアゾール類1重
量部の比率が最も好ましい。
実施例 8 本実施例は試験を行う前に試験片に重合燐酸塩150p
pm,50゜C,24時間で燐酸塩被膜を形成させ(こ
れを初期高濃度処理と呼ぶ)でから試験に供し、腐食試
験液を毎日交換して4日間試験した。
その他の試験条件は前記実施例1〜7と同じである。
被膜を形成することにより防食効果は上昇する。
次の実施例9〜10は実装置の条件にできるだけ近い再
冷水用のパイロットプラントを使用して腐食防止効果お
よびスケール防止効果を試験した。
パイロットプラントの仕様は以下の如くである。
クーリングタワー 水量 260l/min冷却能力
78,000kcal/hr 加熱器(SS材製)チューブ20A×1600mm×3
9本冷却水 シエル 300A×2.500mn7kgスチーム 循環ポンプ10m3/hr 1.5kg/cm2保有水
量約1m3 試験片設置場所 50℃ の温度 試験片設置場所 1.2m/sec の流速 試 験 片 軟鋼(SS−41), 純銅(D CuP−1):50×30 ×2tmm スケール防止効果は5.5mの二重管を用い、マイクロ
メータで内管の外径を測定してスケールの沈着の厚さを
求めた。
内管の材質はSUS304、伝熱面線は約0.5cm2
,SUSチューブの内側に蒸気を、外側に冷却水を流し
て、蒸気と冷却水とを向流式で熱交換を行なった。
冷却水の流速は0.4m/sec、蒸気の入口温度は1
30〜140゜C,出口温度は100〜110℃、冷却
水の入口温度は30〜40℃、出口温度は60〜70℃
で伝熱量は約73,000kcal/m2/hrである
実施例 9 N,N−ジメチルポリアミンスルホン塩化物(平均分子
量250,000〜300,000)60重量%と2−
ホスホノブタン−1.2.4−トリカルボン酸20重量
%と水20重量%の配合組成物を循環水中の腐食防止剤
の濃度が約40ppm(純分換算で約32ppm)とな
るように連続注入し、横浜工業用水をベースに濃縮倍数
を約3.5倍に上げて15日間試験した。
(初期2日事は本実施例の腐食防止剤200ppmで高
濃度処理を実施)。
循環水の水質はpH8.0、導電率490μ0/cm、
全硬度154ppm(CaCO3として)、カルシウム
硬度100ppm(CaCO3として)および塩素イオ
ン25ppmである。
試験結果を次に示す。実施例 10 N,N−ジメチルポリアミンスルホン塩化物(平均分子
量250,000〜300,000)60重量%と2−
ホスホノブタン−1.2.4−トリカルボン酸20重量
%と1.2.3−ベンゾトリアゾール2重量%と水18
重量%の配合組成物を循環水中の腐食防止剤の濃度が約
40ppm(純分で約33ppm)となるように連続注
入し、横浜工業用水をベースに濃縮倍数を約7倍に上げ
て15日間試験した(初期2日間は本実施例の腐食防止
剤200ppmで高濃度処理を実施)。
循環水のpHは8.0、導電率875μ■/cm,全硬
度325ppm(CaC03として)、カルシウム硬度
200ppm(CaCO3として)および塩素イオン5
0ppmである。
濃縮倍数が増加しても良好な腐食防止効果を示している
実施例9〜10の試験結果より本発明の防食剤は優れた
防食効果、スケール抑制効果を奏すると同時に循環水系
が清浄化されることも判明した。
実施例 11 回転円板腐食試験により本発明の腐食防止剤N,N−ジ
メチルボリアミンスルホン塩化物(平均分子量250,
000〜300,000),(90,000〜120,
000)と2−ホスホノブタン1.2.4−トリカルボ
ン酸の混合物の塩化カルシウムブラインに対する防食効
果を試験した。
試験片は軟鋼(SS−41)70φ×2tmmを用いエ
メリークロス≠400まで研摩後、腐食試験中に浸漬し
、温度15±3゜C,pH7.0〜7.5、回転数12
0rpmで7日間試験し、試験前後の試険片の重量減か
ら腐食速度MDD(mg/dm2/day)を求めた。
塩化カルシウムの腐食液は74%工業用塩化カルシウム
を横浜工業用水で溶解して調製した。
腐食防止剤の腐食試験液中への添加濃度はそれぞれ表に
示した通りである。
以上の実験結果から明らかなように、本発明の腐食防止
剤はすぐれた防食効果を奏するものである。
なお、実施例においては代表的化合物を使用したものを
示したが、他の化合物を使用した場合も殆んど同様の防
食効果が得られる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 (式中、XはCl,Br,I,HSO4,HSO3,H
    COOまたはCH3COO:R1およびR2はH、炭素
    数1乃至18の直鎖または分枝のアルキル基、フエニル
    基、ベンジル基、シクロヘキシル基、フエネチル基、β
    −シアノアルキル基、β−ヒドロキシアルキル基、β−
    スルホアルキル基、カルボキシアルキル基またはホスホ
    ノアルキル基を示し、ただしR1とR2により環を形成
    しビペリジンまたはモルホリン環を形成してもよい。 nは1乃至2500の整数を示す。 )で表わされるポリアミンスルホンに、ホスホノカルボ
    ン酸及びその水溶性塩、トリアゾール化合物及びチアゾ
    ール化合物から選ばれた1種または2種以上の化合物を
    混合したものからなる循環冷却水またはブライン用腐食
    防止剤。
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