JPS63232896A - ボイラ−用水処理剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、主として操業圧力が５０〜１２５Ｋｐ鉤であ
る蒸気ボイラーのプレボイラー系統、ボイラードラム、
水管、薬注配管等の金属材料のスケール及び腐食を防止
する水処理組成物に関する。

Ｂ、従来の技術 ボイラー系統の水に起因する障害としては、スケール、
腐食、キャリオーバー、か性ぜい化などがある。圧力が
５０〜１２５に４ｆ／／１１の中高圧ボイラーでは、イ
オン交換樹脂による金塩脱塩水が一般的に使用されてお
９、カルシウム塩やマグネシウム塩を主成分とすスケー
ルがボイラーに付着することは稀である。しかし、給復
水系統の金属（炭素鋼、銅合金など）の腐食により生じ
た腐食生成物がボイラー内に運び込まれ、伝熱管に付着
するというスケール問題が生じている。復水系統からの
腐食生成物を除去するために復水ボリツシャーや電磁フ
ィルター等の設置が実施されているが完全な解決には至
っていない。

５０〜１２５Ｋｆｂ−のボイラーでは、リン酸塩処理又
は揮発性物質処理のいずれかの水処理方式が一般に行な
われているが、これらは給復水系統からの腐食生成物に
よシ生ずるボイラー内のスケールを防止できない。一部
では、ＥＤＴＡ、ＮＴＡ等のキレート化合物を使用した
例があるが、これらはボイラー内にいわゆるキレート腐
食をひき起こす可能性が太きい。またこれらのキレート
化合物はボイラー水の条件では、鉄や銅イオンと安定な
錯体を形成しない。またアクリル酸系重合体の中和塩を
使用した例がある。このものはキレート化合物よりも腐
食性が小さいが薬注配管等の特定箇所（特にボイラード
ラム内の薬注配管）に激しい腐食が発生している。さら
に同薬剤を高圧ボイラーに適用した場合、ボイラー水の
ＰＨが上昇し過ぎたため、か性ぜい化の恐れがある。

Ｃ８本発明の目的 本発明の目的は、ボイラ袷復水系統からの腐食生成物等
の不純物に起因するボイラー内のスケール付着を防止し
、かつボイラー系統の各機器に対して腐食性を示さない
中高圧ボイラー用水処理組成物を提供することにある。

本発明者等は、特定のアクリル酸系重合体が給復水系統
からの腐食生成物等の不純物に起因するスケール付着の
防止に極めて良好な効果を示すことに着目し、これを利
用した組成物についてボイラー系統の各機器に対する腐
食性、キャリオーバー及びか性ぜい化に対する影響等に
ついて鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成することが
できた。すなわち本発明の水処理組成物は、上記特徴の
ほかキャリオーバーの原因となるボイラー水の溶解固形
分の上昇及びアルカリ濃度の上昇を抑えることができ、
またか性ぜい化の原因となるボイラー水のＰＨの上昇を
抑えることができる。

Ｄ０発明の構成 本発明の水処理剤は、アクリル酸系重合体のか性アルカ
リによる部分もしくは完全中和物と揮発性アミンとを含
むボイラのスケールおよび腐食を防止する従来の水処理
剤において、アクリル酸系重金体をアクリル酸、アクリ
ル酸誘導体およびアクリル酸と重合可能なアニオンおよ
び／またはノニオン性のモノエチレン性不飽和単量体か
らなる群から選ばれる少なくとも１種の単量体を必須単
量体としてなる重合体（ホモ重合体および共重合体を含
む）のうちから少なくとも１種を選択し；ボイラの操業
圧力および操業温度に応じて該アクリル酸系重合体を予
め設定された範囲内の中和度（該アクリル酸系重合体の
中和当量に対する添加されたか性アルカリ画情の比率）
に部分中和し；該ボイラの操業圧力における飽和温度よ
りも低い沸点を有する揮発性アミンの少なくとも１種を
選択し；かつ部分中和された該アクリル酸系重合体を該
揮発性アミンにより、該揮発性アミンが脂肪族アミンお
よび／″！たは脂環式アミンである場合には１１．０か
いし１３．０のＰＨ範囲内に、環状２級アミンである場
合には９．５ないし１３．０のＰ）（範囲内にそれぞれ
中和調整することによって構成される。

重合体中のアクリル酸単量体の好ましい重合比は７０重
量％以上でありより好ましくは８０重量係以上である。

アクリル酸単量体の重合比が７０重ｉ％以下になるとス
ケール防止の効果が低下する。

前記アクリル酸と重合可能なアニオン性及び／又はノニ
オン性のモノエチレン性不飽和単量体の例として（無水
）マレイン酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸
、フマル酸、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メ
タ）アクＩＪシ）、ビニルスルホン酸、アリルスルホン
酸、スチレ゛ンスルホン酸、アクリルアミド、２−ヒド
ロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプ
ロピル（メタ）アクリレート、アリルアルコール、アク
リル酸ヒドラジド等があげられる。共重合体成分である
これらの単量体の種類は、スケール防止効果に顕著な影
響を及ぼさない。

アクリル酸重合体の好ましい分子量は重量平均分子量と
して１．０００〜ｉｏｏ、　ｏｏｏでありより好ましく
は３．０００〜１０，０００である。重合体の分子量が
この範囲を超えるとスケール防止の効果が低下する。こ
こでいう重量平均分子量ハゲルパーミエイションクロマ
トクラフ（ＧＰＯ）の手法によシ、分子量既知のポリエ
チレングリコールを標準物質として測定される。

本発明のアクリル酸重合体はか性ソーダによる部分中和
物を使用することに特徴がある。

中高圧ボイラーではか性ぜい化の危険性が増大するため
、遊離のか性アルカリを生成しないようにボイラー水の
ＰＨを調節する必要がある。例えばＪｒｓ　　Ｂ　　８
２２３　ｒボイラの給水及びボイラ水の水質」ではボイ
ラーの圧力によってボイラー水の最高ＰＩ（が規定され
ている。

特に圧力がｑ５ｂｆ／ｃｄを超えるボイラーではボイラ
ー水のＰＨが９．８を超えることは好ましくない。アク
リル酸重合体の完全中和物を使用した場合、圧力の上昇
に伴ないボイラー水のＰＨを９．８以下に抑えることが
困難となる。また完全中和物を使用すると、蒸発管表面
におけるアルカリの濃縮による局部的な遊離か性アルカ
リの生成を防止できない。また完全中和物は、ボイラー
水中の溶解固形分濃度及びアリカリ濃度の上昇により、
キャリオーバーを起こし易い。

アクリル酸重合体のか性アリカリによる部分中和物は、
アクリル酸重合体の中和当量の３〜８０重量％が中和さ
れたものであるが、より好ましい部分中和物はボイラー
圧力が５０〜７５Ｋｇｆ／、！のとき中和当量の５０〜
８０チが中和された部分中和物であり圧カフ５〜１２５
　Ｋｙｆ／ｃｄのとき３〜５０％が中和された部分中和
物である。

本発明の水処理剤に使用されるか性アルカリは水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム及び水酸化リチウムから選ば
れる少なくとも１種以上である。より好ましいか性アル
カリは水酸化ナトリウムである。

アクリル酸重合体の中和当量は、中和滴定によシ求める
ことができるが、アクリル酸の配合量より計算して求め
ることもできる。

本発明で使用される揮発性アミンは、その沸点がボイラ
ー圧力における飽和温度よりも低いことが必要である。

また揮発性アミンの゛解離定数が低すぎると、処理剤の
ＰＨを所定値に上げることができない。揮発性アミンと
してシクロヘキシルアミン、モルホリン、メトキシプロ
ピルアミン、アミノメチルプロパツール、ジエチルアミ
ノエタノール、ジメチルアミノエタノール、ジメチルイ
ンプロパツールアミン、モノイソグロバノールアミン、
ジイソプロパツールアミン、ピペラジン、ピロリジン、
ピペリジン、ヘキサメテレ／イミ／、ピペコリンの各異
性体、ルペチジンの各異性体等の脂肪族アミン、脂環式
アミン、環状２級アミン類などが挙げられる。

これらの揮発性アミンは単独又は２種以上組合わせて使
用する。好ましい揮発性アミンは、シクロヘキシルアミ
ン、３−メトキシプロピルアミン、ピロリジン、ピペリ
ジン、ピペコリンの各異性体、ヘキサメチレンイミン、
ピペラジ／であシ、よシ好ましくはシクロヘキシルアミ
ン、ピロリジン、ピペリジン、ピペコリンの各異性体で
ある。

これらの揮発性アミンは蒸気中に移行し復水系の腐食防
止に寄与することができる。

揮発性アミンは水処理組成物のｐｕが所定の範囲内にな
るのに必要な量を加える。アクリル酸重合体の部分中和
物において、揮発性アミンの使用量が不足して組成物の
ＰＨが所定の範囲の下限以下になると薬注配管、給水系
統等に激しい腐食が発生する恐れがある。

これらの揮発性アミンは、シクロヘキシルアミン、メト
キシプロピルアミン、アミノメチルプロパツール、ジエ
チルアミノエタノールなどの脂肪族アミンや脂環式アミ
ンについてはＰＨが１１．０〜１３．０の範囲内になる
に必要な量を加え、モルホリン、ピロリジン、ピペリジ
ン、ピペコリンの各異性体、ピペラジン等の環状２級ア
ミン類についてはＰＨが９．５〜１３．０の範囲内に、
なるに必要な量を加える。

本発明の水処理剤は、ボイラーの給水量に対してアクリ
ル酸重合体として０．１〜２０　ｐｐｍを連続的にまた
は間欠的に注入される。

本発明の水処理剤は給水系統又はボイラードラムに直接
注入される。本発明の水処理剤を給水系統に注入する場
合、脱気器以降の脱気水タンク又は給水ラインに注入す
るのが好ましい。また過熱低減器の温度制御に給水を使
用している場合は、その取出口の後に注入するのが好ま
しい。

本発明の水処理剤は原液又は予め水で希釈して注入され
るが、必要に応じて他の化合物と混合して使用すること
もできる。

本発明の水処理剤は通常必要により他の化合物とともに
混合して製剤として提供されるが、集注用のタンク中で
それぞれの化合物の所定量を別個に加えて混合しても良
い。たソし原液の事前希釈の有無、他の化合物の有無、
ボイラー水系への注入個所・注入方法・注入順序の如何
にかかわらず、本発明の主旨と範囲から逸脱するもので
はない。

本発明の水処理剤にさらに脱酸素剤を併用することは、
高温におけるボイラ水中の溶存酸素によるアクリル酸系
重合体の分解が防止できて極めて有効である。脱酸素剤
としてヒドラジン、カルボヒドラジド、セミカルボヒド
ラジド、アクリル酸ヒドラジド、アルキルヒドラジド等
のヒドラジン類、ヒドロキシルアミン、ジエチルヒドロ
キシルアミン等のヒドロキシルアミン類、Ｌ−アスコル
ビン酸、エリソルビン酸等のアスコルビン酸類、ヒドロ
キノン、ジオキン芳香族化合物、アミノフェノール化合
物等が使用できる。

Ｅ、実施例 次に、本発明を実施例によシ更に詳細に説明する。

実施例１ 実施例（本発明）および比較例に用いる組成物を表−１
のとおり調製した。重合体Ｉは重量平均分子量が約５．
０００のアクリル酸ホモポリマーで、重合体■は重量平
均分子量が約ｉｏ、ｏｏｏのアクリル酸−アクリルアミ
ドコポリマー（重合比（重量）７０：３０）である。

本発明の組成物をボイラドラム内 する場合のボイラドラム内と、薬注配管の腐食への影響
を調べた。外径８醪、長さ６００箇の炭素鋼鋼管内に表
−２に示した組成物の１０４希釈液を定量ポンプによシ
１４／ｈの流量で連続的に通液した。鋼管の外周部に円
筒形の電気炉を設置し、鋼管の表面温度が３００℃にな
るように加熱した。試験時間は８時間とし、試験前後の
鋼管の重量減を求めた。その結果を表−２の実験結果の
欄に示す。

（第１６頁以下余白） この実験結果から明らかなとおシＰＨを１１．０以上に
調整された本発明の組成物は、　ＰＨが１１．０未満の
組成物にくらべて腐食防止効果が顕著であり、環状２′
級アミンによって中和された本発明の組成物については
ＰＨが９．５以上であれば相当の効果を生じている。

実施例２ 実験は第１図に示す実験用ボイラーを用いて行なった。

ボイラー伝熱管９は直径２８ｍ＋、長さ３４５　ＩＩＩ
ｍの円筒形で材質は炭素鋼（ｓ２ｓｃ）である。

伝熱管の内側に５ＫＷの電気ヒーターを挿入して連続的
に加熱した。ボイラーの圧力はＦ！ｏＫｇｆ／ｌｙｌに
、ボイラー水の濃縮度は１０に制御した。

補給水として脱イオン水を用い、脱気タンク３で補給水
と復水が１：１０の割合で混合され脱気されたのち給水
ポンプ４によりボイラーへ供給される。脱気タンク３の
出口における給水中の溶存酸素濃度は１Ｑｐｐｂ以下で
あった。ボイラー８より発生した蒸気はミストセパレー
ター１４を経て、復水器１８で凝縮され、強酸性陽イオ
ン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂を混合した復水
脱塩器１９により脱塩、除鉄後、給水として再回収され
る。復水脱塩器１９出口の水中の鉄分濃度が１．０　ｐ
ｐｍになるように塩化第２鉄を添加した。本発明及び比
較例の組成物を定量ポンプ７により給水ラインへ所定量
添加した。脱酸素剤としてヒドラジンを給水量に対して
０．３　ｐｐｍ添加した。実験結果を表−３に示す。

（第頒頁以下余白） Ｆ１発明の効果 本発明の水処理剤によれば、中和度やＰＨを好適値に調
整されていない従来のアクリル酸系重合体と揮発性アミ
ンとからなるボイラ用水処理剤とくらべてボイラ特に中
高圧ボイラおよびその付帯設備のスケール、腐食、キャ
リオーバー、か性ぜい化等の障害が著しく改善せられ、
ボイラおよびその付帯設備の長期連続安全運転に大きく
寄与するものと期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例および比較例に用いた実験用ボ
イラーのフローチャートを示す。 （１）・・・補給水タンク　　　（２）・・・補給水ポ
ンプ（３）・・・脱気タンク　　　　（４）・・・給水
ポンプ（５）・・・給水加熱器　　　　（６）・・・薬
液タンク（力・・・薬注式ポンプ　　　（８）・・・実
験用ボイラー（９）・・・伝熱管　　　　　　（１［）
・・・電気ヒーター（ＩＩ）・・・液面計　　　　　　
Ｏｚ・・・自動液面調節器（ｌＪ・・・プロアに冷却器
　　　αａ・・・ミストセパレーターａ！５）・・・圧
力計　　　　　　（１（ｉ）・・・自動圧力調節８ａ７
）・・・圧力調節弁　　　　（１８１・・・復水器（１
１・・・復水脱塩器　　　　（２０）・・・脱酸素剤タ
ンクＣυ・・・脱酸素剤注入ポンプ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アクリル酸系重合体のか性アルカリによる部分もし
   くは完全中和物と揮発性アミンとを含むボイラのスケー
   ルおよび腐食を防止する水処理剤において、アクリル酸
   系重合体を、アクリル酸、アクリル酸誘導体およびアク
   リル酸と重合可能なアニオンおよび／またはノニオン性
   のモノエチレン性不飽和単量体からなる群から選ばれる
   少なくとも１種の単量体を必須単量体としてなる重合体
   （ホモ重合体および共重合体を含む）のうちから少なく
   とも１種を選択し；ボイラの操業圧力および操業温度に
   応じて該アクリル酸系重合体を予め設定された範囲内の
   中和度（該アクリル酸系重合体の中和当量に対する添加
   されたか性アルカリ当量の比率）に部分中和し；該ボイ
   ラの操業圧力における飽和温度よりも低い沸点を有する
   揮発性アミンの少なくとも１種を選択し；かつ部分中和
   された該アクリル酸系重合体を該揮発性アミンにより、
   該揮発性アミンが脂肪族アミンおよび／または脂環式ア
   ミンである場合には１１．０ないし１３．０のＰＨ範囲
   内に、環状２級アミンである場合には９．５ないし１３
   ．０のＰＨ範囲内にそれぞれ中和調整すること；を特徴
   とするスケール防止および腐食防止の効果を改善された
   ボイラおよびボイラ付帯設備のスケール防止および腐食
   防止用の水処理剤。 ２、アクリル酸系重合体が、重合体中のアクリル酸単量
   体の重合比が７０重量％以上であるホモ重合体、共重合
   体および三量体からなる群から選ばれる少なくとも１種
   の重合体である特許請求の範囲第１項に記載の水処理剤
   。 ３、アクリル酸系重合体の分子量が重量平均分子量とし
   て１，０００ないし１００，０００の範囲である特許請
   求の範囲第１項に記載の水処理剤。 ４、アクリル酸系重合体の中和度が重量基準として、ボ
   イラー操業圧力の５０ないし７５Ｋｇｆ／ｃｍ＾３に対
   して５０ないし８０％の範囲内に、ボイラ操業圧力の７
   ５ないし１２５Ｋｇｆ／ｃｍ＾３に対して３ないし５０
   ％の範囲内にそれぞれ設定される特許請求の範囲第１項
   に記載の水処理剤。 ５、アクリル酸系重合体の部分中和に用いるか性アルカ
   リが水酸化ナトリウムである特許請求の範囲第１項に記
   載の水処理剤。 ６、揮発性アミンが、シクロヘキシルアミン、モルホリ
   ン、ピロリジン、ピペリジン、ピペコリンの各異性体、
   ３−メトキシプロピルアミンのうちのいずれか１種もし
   くは２種以上の組合せである特許請求の範囲第１項に記
   載の水処理剤。 ７、ボイラおよびボイラ付帯設備が該ボイラのドラムと
   水管、プレボイラー系統の機器、薬注配管を含む特許請
   求の範囲第１項に記載の水処理剤。 ８、水処理剤がさらに脱酸素剤の有効量を含む特許請求
   の範囲第１項に記載の水処理剤。 ９、脱酸素剤がヒドラジン類、ヒドロキシルアミン類、
   アスコルビン酸類、ヒドロキノン、ジオキソ芳香族化合
   物およびアミノフェノール化合物からなる群から選ばれ
   る少なくとも１種の化合物である特許請求の範囲第８項
   に記載の水処理剤。