JPS6388100A - スケ−ル防止剤 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はシリカを含有する河川水、地下水、温泉水、地
熱水等の生産井、輸送管および熱交換器、還元井等の接
触面におけるシリカを主成分とするスケールを効率よく
防止する方法に関する。

シリカスケールを効率よく防止することにより従来不可
能であった地熱水を利用するバイナリ−発電及び熱交換
器を通して真水との熱交換を行い暖房、温室、養魚、融
雪、温水プール等に多目的の利用ができるようになり、
１００°Ｃ近辺の地熱水の有効利用が計れる。さらに地
下水、水道水等を使う冷却水系においても、溶解　。

しているシリカ成分によるシリカスケールが蓄積してく
る。このシリカスケールの生成および蓄積を防止するこ
とが可能となる。

従来地熱水の利用は蒸気成分のみを利用して発電等を行
っており、熱水の方は含有しているピ素等の有害成分や
、シリカ等のスケール生成成分のために、そのままでは
利用できず真水と熱交換して熱を利用している。

その際管壁へのスケールの付着あるいは伝熱管等の腐食
の事態が生じ熱交換の効率が低下し、さらにはその通路
が閉塞してしまうという大きな問題が生じて、充分に利
用されていなかった。

又地熱水の還元井においてもその管壁にシリカスケール
が生成したり、地中での閉塞が起こっており、定期的に
井戸を掘りなおさねばならない。

そこでスケールの防止対策が種々たてられた。

例えば、Ｃａ　＋＋系化合物を添加する方法（特開昭５
５−１４３３５４、特開昭５７−１５６０９４）等が提
案されているが、前者は非常に多量のＣａ＋＋化合物が
必要でしかもできたケイ酸カルシーウム化合物は分離し
てもその処置に困り、地下に還元すれば還元井を閉塞す
る危険が太きい。

又後者はカルサイト型のスケール（ＣａＣＯ３等）であ
れば効果があるがシリカ等の無定形スケールに対しては
効果は疑問である。

（発明が解決しようとする問題点） 上記で述べたように地熱水を有効に利用しようとすると
真水との熱交換が必要でありその際、熱交換器に大量の
シリカスケールが付着してしまい定期的な掃除が必要で
あり、その利用は限られてくる。

又現在性われている地熱水の地下還元においても、その
管壁へのスケールの付着及び地中での閉塞が進行しつつ
あり早急にその解決がせまられている。

本発明はこれらシリカを主とするスケールを抑制防止す
ることにより、地熱水等の有効利用を図り、又装置の寿
命を坤ばそうとするものである。

（問題点を解決する為の手段） 本発明者はこれらの問題点を解決すべく種々検討を行っ
た結果、第三級アミノ基を持った高分子重合体を少量添
加することにより、シリカを主成分とするスケールの生
成を防止でき長期間にわたって、熱交換器、地熱水輸送
管、還元井の運転利用が可能となることを見出し本発明
を完成した。即ち、本発明は第三級アミノ基を持った高
分子重合体からなるスケール防止剤に関する。

、シリカを主成分とするスケールの付着の機構について
は、地熱水中に溶解しているシリカ分即ち、単量体硅酸
が温度低下等により過飽和状態となり管壁等に付着して
重合し重合体シリカ　　”となりスケールを生成するも
のと考えられる。

本発明のスケール防止剤を用いた場合、管壁に付着する
前に単量体硅酸が第三級アミン基と結合して、そこで重
合をして器壁に付着するのを防ぎ或いは器壁に第三級ア
ミン基をもつ高分子重合体が吸着されていてシリカが付
着するのを防ぐものと考えられる。

更に、本発明のスケール防止剤を用いた場合、高分子重
合体とシリカの結合したものが器壁に付着しない。

本発明において、第三級アミン基をもった高分子重合体
を製造するための原料モノマーとして次のようなものが
あげられる。

第三級アミン基をもつモノマーとしては、Ｎ。

Ｎ−ジメチルアミンエチルアクリレート、Ｎ、Ｎ−ジエ
チルアミノエチルアクリレート、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミ
ノエチルメタクリレート、Ｎ、Ｎ　−ジエチルアミノエ
チルメタクリレート、Ｎ、Ｎ　−ジメチルアミンプロピ
ルアクリルアミド、Ｎ、Ｎジエチルアミンプロピルアク
リルアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリ
ルアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノプロビルメタクリル
アミド、Ｐ−ジメチルアミノスチレン、５−エチル−２
−ビニルピリジン、２−ピリジルメタクリレート、２−
ビニルピリジン、４−ビニルピリジン、２−ビニルキノ
リン、メチルジアリルアミン、３−アクリルアミド−３
−メチルブチルジメチルアミン等があげられる。

第三級アミノ化合物のほかに共重合成分としてアクリル
アミド、メタクリルアミド、Ｎ、Ｎ　−ジメチルアクリ
ルアミド、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−メチロール
アクリルアミド、Ｎ　−ビニルピロリドン、アクリロニ
トリル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル１、アク
リル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリ
ル酸、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル
酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクＩ）ｌＩ４８−
２−ヒドロキシエチル、ジエチレングリコールモノメタ
クリレート、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、ジエチ
レングリコールモノアクリレート、スチレン、酢酸ビニ
ル、ビニルエーテル、アリルアルコール等のモノマーの
一種又は二種以上の混合物を用いることもできる。

第三級アミン基をもつモノマーとその他の共重合成分と
して用いるモノマーの使用割合は、ｉｏｏ：ｏ〜５：９
５の範囲が好ましく、特に１００：０〜３０ニア０の範
囲が好ましい。

これらモノマーを通常の重合法により重合してポリマー
（高分子重合体）を製造するが、重合溶媒としては水が
主に用いられる。

木取外に場合によりメタノール、エタノール、イソプロ
パツール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ジア
セトンアルコール、等のアルコール類及びアセトン、ア
セトニトリル、酢酸メチル、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルスルホキシド等の有機溶媒を用いることもできる
。

又ポパール等を原料にアミノアルデヒド類をアセタール
化反応で反応させて第三級アミノ基をもつポリマーを合
成することもできる。

又第三級アミン基を持つポリマーからなる本発明のスケ
ール防止剤のシリカ含有水溶液への添加量は特に限定さ
れるものではないが、ポリマーの種類及び冷却水、地熱
水、温泉水の種類、シリカ含有量によっても変るが、い
ずれにしても僅少量でよくシリカ含有水溶液のシリカ含
量が最大５００　ｐｐｍの地熱水等に対して３３−２０
０ｐｐでよく特に１０−１００１）ｐｍ　　の範囲が好
ましい。

２００ｐｐｍ以上添加しても期待以上の効果は得られに
（（、効果及び経済性を考慮して２００ｐｐｍ以下の範
囲に止めるのが望ましい。

シリカ含有の水溶液に本発明のスケール防止剤を僅少量
添加して器壁や管壁にシリカスケールが付着することを
防止することが出来る。

該水溶液にポリマー（スケール防止剤）を添加する方法
として、まずポリマーの１−５０重量係の水溶液を調製
しておき、該調製水溶液を前述の使用濃度範囲になるよ
うに添加して均一に攪拌する方法及び配管を流れるシリ
カ含有水　。

溶液に注液ポンプ或いは注射器でもって連続的に注入す
る方法が主に採用される。

本発明のスケール防止剤を添加するシリカ含有水溶液を
取り扱う機器や配管の材質は一般に使用されているもの
ならいかなるものでもよく、その材質も限定されるもの
ではない。例えば鉄、ステンレス、銅、真鍮、アルミニ
ウム、亜鉛メッキ鋼、チタンその他の金属、ガラス、プ
ラスチック、セラミック等のものが挙げられる。

本発明によれば第三級アミノ基をもったポリマーをシリ
カ含有水溶液に添加するだけでそれを取り扱う容器、釜
、熱交換器等の機器及び機器に導くかあるいは排出する
送水管等の配管の壁にシリカスケールが付着することが
ない。したがって定期的に掃除をしていた、あるいは取
り替ていた熱交換器、送水管等の寿命を長くすると共に
、その能力の低下を防ぎ長期間の運転が可能となる。

（実施例） 以下に本発明を実施例によって詳細に・説明するが、本
発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定され
るものではない。

実施例１ ジメチルアミンエチルメタクリレート　　　８０ｇメチ
ルアクリレ−）　　　　　　　　　　２０ｇ次亜リン酸
ソーダー水和物　　　　　　２ｇ脱イオン水　　　　　
　　　　　　１２０ｇ上記組成の混合物を５００ｍ１の
丸底セパラブルフラスコに入れて窒素ガスを吹き込み８
０°Ｃに昇温する。

これに過硫酸アンモニウム２ｇを脱イオン水３０ｇに溶
かした溶液を２時間かげて滴下し重合を行う。触媒の滴
下後温度を１００°仁に上げて３時間加熱し重合を完結
させた。

このポリマーの４０％水溶液の粘度は２５°Ｃで５　Ｑ
　ｃｐｓであった。

上記共重合体（１）を過飽和のシリカ約４００ｐｐｍを
含有する地熱水に対しそれぞれ１０．３０．６ｏｐｐｍ
添加してシリカスケールの付着状態を測定した。

試験装置としては径１２ｍｍ、長さ４００　ｍｍの銅管
の外側にシリカ含有地熱水を１００°Ｃで秒速０．５ｍ
になるように流し内部は真水の冷却水を入口で２０°Ｃ
出口で５０°Ｃになるように流して熱交換を行った。そ
して８時間後のシリカスケールの付着量を測定して、ポ
リマーを添加しないブランクと比較した。

又比較のためポリアクリル酸ソーダ及びポリアクリルア
マイドをａｏｐｐｍ添加したものを比較として挙げた。

第−表 上記の結果からポリマー（１）はシリカスケール付着防
止に対して極めて優れた効果を示している。一方アニオ
ン系ポリマーであるポリアクリル酸ソーダはシリカスケ
ールが、ブランクよりも増加しており、むしろマイナス
効果を示している。

又ノニオン系ポリマーであるポリアクリルアマイドは、
はとんど効果がない。

実施例２−１０ ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド０ｇ ジエチレングリコールモノメタクリレート０ｇ 次亜燐酸ソーダ　−水和物　　　　　　５ｇ過硫酸アン
モニウム　　　　　　　　　５ｇ脱イオン水　　　　　
　　　　　　１５０ｇ上記組成の混合物を５００ｍｌの
丸底セパラブルフラスコに入れて窒素ガスを導入し、９
０°ＣＫ昇温して５時間重合を行い共重合ポリマー（２
）を得た。

このポリマーの４０％水溶液の粘度は２５０ｃｐｓ／２
５°Ｃであった。

以下同様にして、ジメチルアミノプロピルアクリルアミ
ド、アクリルアミド、ジエチレングリコールモノメタク
リレートの割合が２：１７：１の共重合ポリマー（３） ジメチルアミンエチルアクリレートとアクリルアミドの
１０＝１の共重合ポリマー（４）ジメチルアミノエチル
メタクリレートとジエチレングリコールモノメタクリレ
ートの４＝１の共重合ポリマー（５） ジメチルアミンプロピルアクリルアミドと２７ヒドロキ
シエチルメタクリレートの１＝１の共重合ポリマー（６
） ジエチルアミノエチルメタクリレートとエチルアクリレ
ートの５：２の共重合ポリマー（７）ジメチルアミノエ
チルメタクリレートとアク。

リルアミド及びエチルアクリレートの割合が４：１５：
１の共重合ポリマー（８） ジメチルアミノプロピルメタクリルアミドの重合物（９
）及びジメチルアミノエチルメタクリレートとジアリル
ジメチルアンモニウムクロリドの割合が５：１の共重合
物（１０）を合成した。

上記ポリマーを実施例１と同様の装置を使い、地熱水に
対して各３０　ｐｐｍ添加してシリカスケールの付着量
を測定しブランクと比較してシリカスケール防止率を計
算した。その結果とポリマーの粘度を第二衣に示す。

第二衣 ＊４０チ水溶液の２５°Ｃでの粘度 以上の結果からポリマー（２）−（１０）はシリカスケ
ールの付着防止について良好な結果を示している。

（発明の効果） 本発明のスケール防止剤を用いた場合、地熱水、温泉水
、冷却水等を扱う機器、配管へのシリカスケールの付着
が防止できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第三級アミノ基を持った高分子重合体からなるスケール
   防止剤。