JPS6391195A - 地熱水のスケ−ル析出抑制法 - 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、地熱熱水から析出するけい酸（Ｓｉ０２）に
よるスケールの析出を抑制する方法に関するものである
。

〔従来の技術〕

現在、存在量が豊富で無公害の新エネルギーについての
研究開発が盛んである。とくに新エネルギーの中でも地
熱エネルギーは、すでに発電として利用され、比較的研
究が進展しているものである。地熱エネルギーは単に発
電のみならず、熱水供給によシ、園芸、作物栽培、地域
暖房、家畜飼育などに大いに活用されることが期待され
ている。そもそも地熱発電等に用いられるものは、地下
の貯溜層に溜っていた蒸気と熱水よシなる高温流体を、
地上に引出したものである。一般にこの地熱流体は、蒸
気と熱水の２相よシなるが、種々の物質、すなわち、Ｓ
ｔ。

Ｎａ　、　Ｋ　ｔ　Ｃａ　、　ＣＬ　、　Ｓなどが含ま
れてお）、これらの物質が腐食、Ｒ境汚染、スケール付
着などの問題をひきおこすもととなる。

とくにＳｔは、地熱水中でけい酸として２００〜２００
０ｐｐｍ程度含まれているのが一般的である。このけい
酸は地上に噴出する過程での温度降下、蒸発フラッシュ
に伴ない、その溶解度を著しく低下するので、配管等に
スケールとじて付着し、最悪の場合には閉塞という障害
をも生ずる可能性がある。地熱用配管（生産井および還
元井等）が閉塞した場合、その配管のスケールを機械的
または化学的に除去することはきわめて困難であシ、ま
た多大な費用をも要することとなる。とくに還元井の場
合には熱水温度も低下しておシ、スケールがつきやすく
、問題となることが多いが、噴出後の地熱水を還元せず
に河川等に排棄することは環境対策上規制を受けている
。

以上述べたように地熱水のスケールの問題は、地熱エネ
ルギー開発にあたってもつとも重要な課題となってきて
いるが、残念ながら現時点において抜本的な解決法が得
られるに至っていない。一般にシリカスケール対策法と
して、従来法は二つに分けられる。すなわち、その第一
は、地上に噴出した地熱水からけい酸を除去し、スケー
ルが生じにくいようにする方法、ともう一つはけい酸は
除去しないが分散剤の添加、溶液の一制御などによシ、
シリカ（ＳＩＯ２）としての析出を抑制しようとするも
のである。

第一の方法としては、例えば熱水を滞留槽に入れ、この
中に鉄等からなる電極を陽極として挿入し、電解し、溶
出する鉄等の陽イオンを利用して、水酸化鉄のかたちで
凝集沈殿させる際にシリカを同時に捕集沈殿させ除去す
る方法や特公昭５９−９８２０号公報のように地熱水に
ＣＩＲ＋系物質全物質し、カルシウム塩が分離除去され
るときにシリカも同時に捕集沈殿させ、除去する方法な
どが提案されている。

第二の方法としては、分散剤として種々の界面活性剤が
試みられておシ、ある程度の抑制効果のある薬剤も提案
されている（地熱Ｖｏｌ　２１、Ｎｏ、１　（Ｓｅｔ、
　Ｎｏ、　８１）　ｐ、１２　、１９８４年）。上述の
従来のシリカ析出の対策法は、実際的に有効なシリカス
ケール対策とは考えられず、その対策の確立が要請され
ている。

すなわち、前述の第一の方法については、工程が繁雑で
人手を要するためランニング・コストが大となる。また
滞留槽や分離除去装置を設置しなければならず設置コス
トも大なるものが予想される。

また第二の方法については、これまでとくに有効な界面
活性剤が見出されていないうえに、効果発現のためにあ
る程度の量を添加することが必要で添加する薬品代が経
済的に問題となる。

そのためランニングコストが安く、少量添加で効果のあ
る界面活性剤の開発が要望されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、けい酸を多く含む地熱水中に、少量添加でシ
リカスケール抑制に効果のある物質を添加することによ
シ、地熱水が地中から地表に取出されて、けい酸の溶解
度が減少することによって生ずるスケール析出を抑制し
、地熱水利用設備等の配管内などでのスケール付着、ひ
いては閉塞などを回避しようとするものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明者らは、ポリホスホン酸もしくはその塩類が、微
量であってもけい酸を含む地熱水中に添加すればスケー
ル抑制に大きな効果があることを見い出し、本発明を完
成した。

本発明は、けい酸を含む地熱水中に２００　ｐｐｍ以下
、好ましくは１００　ｐｐｍ以下の、ポリホスホン酸も
しくはその塩類を添加することによって、地熱水のスケ
ール析出を抑制する方法である。

本発明で用いるポリホスホン酸やその塩類は、以下■〜
■に示す一般式で表わされるものであシ、これらのうち
から少なくとも１種を添加することによフ、シリカスケ
ール抑制効果が認められる。

（ただし、式中Ｍは水素、ナトリウムまたはカリウムを
表わし、ｎは１〜８の整数、Ｒ１は炭素数４以下のアル
キル基１ＸはＯＨ基またはＮＨ２基麟わす。） 前述の一般式■で表わされる化合物としては、アミノト
リ（メチレンスルホン酸）およびその塩、一般式■で表
わされる化合物としては、例えばエチレンジアミンテト
ラ（メチレンスルホン酸）およびその塩、ヘキサメチレ
ンジアミン（メチレンスルホン酸）およびその塩等をあ
げることかできる。

一般式■で表わされる化合物としては、例えば１−ヒド
ロキシエチリデン−１，１−ホスホン酸、１−アミノエ
チリデン−１，１−ホスホン酸およびその塩をあげるこ
とができる。

上記の、■、■のいずれのタイプでもスケール抑制効果
は、はぼ同程度に認められ、いずれも分子量が増加する
ほどスケール抑御効果も大きくなる傾向にあった。式中
ｎを１〜８としたことおよび、Ｒ１を炭素数４以下のア
ルキル基としたのは、数字が大きくなる程疎水性が増大
し、スケールに対する吸着性が低下し、スケール抑制効
果が落ちるためである。本発明のポリホスホン酸もしく
はその塩類の地熱水に対する添加量としては、５ｐｐｍ
程度からスケール抑制が認められ１０　ｐｐｍでは無添
加時に比べ１／１０以下に抑制できるようになる。従っ
て実用的には安定して効果を発現させるために１０　ｐ
ｐｍ以上添加することが望ましい。上限としては２００
　ｐｐｍをこえて添加しても効果が飽和してくることと
、経済的な面から２　ｏ　ｏ　ｐｐｍ以下とするのがよ
い。

好ましくは１００　ｐｐｍ以下である。ポリフォス７オ
ン酸は、界面活性剤として例えば洗剤などとして使用さ
れているが、一般に加水分解を生じにくく、温度や声の
変化の影響を受けにくいために、長時間の使用で品質の
劣化がないという特徴があシ、総じて取扱いが容易であ
る。

以下に本発明の実施例を示す。

〔実施例〕

実施例 地熱生産井から噴出した地熱水（けい酸濃度６８０　ｐ
ｐｍ　）を対象として、５種類の添加剤の性能評価試験
を実施した。なお比較のために無添加の場合も併せて実
施した。

使用したものは以下の５種類で、そのうちの（４）〜（
０は本発明で、他の（ハ）、■）は比較例である。

（４）アミノトリ（メチレンスルホン酸）６ナトリウム
塩Ｏ （Ｂ）へキサメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホ
ン酸）ＯＨ０Ｈ （Ｃ）　１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ホスホン
酸４カリウム塩■）ホリオキシエチレンノニルフェニル
エーテル（ｎ＝５０）ＯＯＨ Ｐ＝０ ０＝Ｏ ■ ■ Ｐ＝０ ハ ＯＯＨ ｍｙｏ−イノシトールへキサ７オス７エート０６Ｈ１８
０２４Ｐ６ ＭＷ＝　６６０ 性能評価試験は、以下の要領で行なった。地熱生産井か
らの地熱水（ｐＨ８，６）を−旦試験槽にため（地熱水
温度９０℃）、その後６０１ｎＶｍｌｎの流速で流し、
その途中に試験片（鉄片。

１０ｘｌＯｘｌ　ｔａｎ　ｖ　１００メツシユの研磨紙
で予め表面を研磨）を流れの方向にセットし、指定日数
試験した。なお、ＧＡ）〜０）の添加剤は、地熱水中の
濃度が５０　ｐｐｍとなるように途中に添加した。

試験終了後は試験片を乾燥し、コンピューター−マイク
ロアナライザー（ＣＭＡ　）　＋　（Ａｎａｌｙｔｉｃ
ａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ　（日本分析化学会欧文論文誌）
第１巻１１９〜１２４頁）の装置に入れ、試料面上にお
けるｓｉに起因するＸ線強度（カウント）を測定した。

このＸ線強度は試料面（１０ＸＩ　Ｏｗｎ　）を、径２
０μｍに絞った電子線を順次に試料面にあて、発生する
Ｘ線を積算した結果である。なお電子線は縦５００点、
横５００点、各１０ミリ秒間ずつあてる。従って試料面
上のけい酸をすべて高感度に定量することができる。

第１図は試験結果を示すものであシ、添加剤を使用しな
い場合（第１図の（１））はシリカスケールの形成は非
常に多いが添加剤の添加でシリカスケールの形成が少な
くなる。しかし、フィチン酸とポリオキシエチレンノニ
ルフェニルエーテル（第１図の（６）と＠）の添加では
あまシ効来が認められない。これに比べ前述の（４）、
（Ｂ）または（０のポリホスホン酸の添加は、極めて有
効であシ、シリカスケールの形成が抑制されて、スケー
ル形成が極くわずかであることがわかる。

なお、ポリホスホン酸の添加について別に詳細な試験を
行なったが、前述の（４）、（Ｂ）および（０では単独
添加でも、２種以上の複合添加でも同じ濃度の添加では
同じような効果が得られることがわかった。

〔発明の効果〕

本発明は地熱水に微量のポリスルホン酸またはその塩類
を添加するという簡単な操作で、地熱水のシリカスケー
ルを効果的に抑制する方法で、極めて実用的である。本
発明によって、現在の地熱発電設備において大きな問題
となっている地熱水におけるスケール形成による配管の
つまシなどのトラブルが抜本的に解消され、その貢献は
大である。

【図面の簡単な説明】

第１区は、試験片上に付着したシリカスケール量を測定
した結果で、横軸は試験日数、縦軸はＳｔに起因するＸ
線強度（カウント）を示す。 （１）：添加剤を使用しない場合 （４）ｔ　（Ｂ）　Ｉ　（Ｃ）　：本発明実施例Φ）、
（ト））：比較例。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 地熱水に以下に示す一般式［１］〜［３］から選択され
   た少なくとも１種のポリホスホン酸もしくはその塩類を
   ２００ｐｐｍ以下添加することを特徴とする地熱水のス
   ケール析出抑制法。 ［１］▲数式、化学式、表等があります▼ ［２］▲数式、化学式、表等があります▼ ［３］▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし式中Ｍは水素、ナトリウムまたはカリウムを表
   わし、ｎは１〜８の整数、Ｒ＿１は炭素数４以下のアル
   キル基、ＸはＯＨ基またはＮＨ＿２基を表わす。）