KR101321054B1 - 일액형 화학 세정제 및 이를 이용한 화학 세정 방법 - Google Patents

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Abstract

일액형 화학 세정제로서, 구연산 암모늄 200 내지 300 중량부; 포름산, 아세트산 또는 이들의 혼합물 15 내지 35 중량부; 글리콜산 15 내지 35 중량부; 에틸 카비톨 2.5 내지 10 중량부; 부틸 셀로솔브 2.5 내지 10 중량부; 비이온성 계면활성제 0.1 내지 2 중량부; 부식 방지제 0.1 내지 2 중량부; 암모니아수(25% 농도 기준), 하이드라진 또는 이들의 혼합물 5 내지 20 중량부; 및 상기 일액형 화학 세정제의 총중량을 1,000 중량부로 만드는 잔량의 물을 포함하는 일액형 화학 세정제가 제공된다. 상기한 일액형 화학 세정제를 이용한 화학 세정 방법이 제공된다. 따라서 본 발명의 일 목적은 상기한 종래의 화학세정 공정의 문제점을 해결하기 위하여 일 단계의 화학 세정 단계를 통하여 배관 내에 형성된 스케일, 녹 및 유지 성분을 동시에 제거하고 방청 효과도 달성할 수 있는 화학 세정제를 제공하는 것이다. 본 발명의 상기한 화학 세정제를 이용하여 화학 세정 공정을 실시하면, 친환경적이고 경제적으로 배관 내에 형성된 스케일, 녹 및 유지 성분을 동시에 제거하고 방청 효과도 동시에 부여할 수 있다.

Description

일액형 화학 세정제 및 이를 이용한 화학 세정 방법{One pot chemical cleaning agent and chemical cleaning method using the same}
본 발명은 일액형 화학 세정제 및 이를 이용한 화학 세정 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 일 단계의 화학 세정 단계를 통하여 배관 내에 형성된 스케일, 녹 및 유지 성분을 동시에 제거할 수 있는 화학 세정제 및 이를 이용한 화학 세정 방법에 관한 것이다.
석유 화학 설비, 보일러, 과열기 및 발전 설비 등의 배관 내부에는 제조, 가공, 및/또는 설치시에 혼입되거나 운전 과정중 형성된 모래, 유지 성분, 밀 스케일(mill scale), 금속 산화물(녹) 등이 존재한다. 밀 스케일이란 탄소강과 같은 강재를 800℃ 이상으로 가열, 가공하였을 때, 강재의 표면에 생성되는 흑색 또는 흑갈색의 산화물 피막을 의미한다. 특히 이들 설비의 운전 시간이 경과함에 따라 철 또는 철 합금 등의 부식성 금속으로 이루어진 배관 내에는 부식이 일어나 필연적으로 이들 금속의 산화물, 예를 들면 녹(rust) 또는 스케일 등으로 지칭될 수 있는 철 산화물(이하 편의상 밀 스케일, 녹 또는 스케일을 단순히 '스케일'로 지칭함)이 형성되어 배관의 내부 표면에 퇴적되기 시작한다. 이와 같은 스케일이 배관 내에 퇴적되면 국부적으로 배관 내의 유체 흐름의 정체가 일어나고 이는 설비 설계 효율 저하 및 심지어는 배관 내의 압력 발생에 따른 안전 사고의 원인이 될 수 있다. 또한 스케일 형성에 의한 배관 부식이 가속화되면 설비 손상 및 스케일과 배관 내의 원료 흐름과의 반응이 일어날 수도 있다.
따라서 설비의 정상적인 설계 효율을 얻고 예상되는 사고를 방지하기 위하여 정상 조업을 시작하기 전에 또는 정기적으로 설비의 배관 내부를 청정하게 하여야 한다. 이를 위하여 설비의 특성 및 상태에 따라 가장 적합한 세정 공법을 선택하여 화학 세정을 실시함으로써 설비 중의 배관 내부에 존재하는 스케일, 유지 등의 이물질을 제거하여야 한다.
현재 이와 같은 목적으로 실시되는 화학 세정제를 이용하는 화학 세정 공정은 2 단계 또는 3단계로 진행된다. 예를 들면, 종래의 대표적인 하나의 화학 세정 공정은 다음과 단계로 진행된다.
먼저 세정하고자 하는 배관 내로 물을 순환시켜서 배관 내에서 이의 표면에 형성된 스케일층 위에 존재하는 본 기술분야에서 소위 머드라고 지칭되는 것과 같은 이물질을 예비적으로 제거한다. 이어서 무기산, 유기산 또는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)과 같은 킬레이트제를 이용하여 배관 내의 스케일 및 유지 성분을 제거한다. 상기 배관을 수세한 후, 상기 배관을 구연산과 같은 약산으로 세정하여 녹이 다시 발생하는 현상을 의미하는 재발청을 방지한다. 이어서 상기 배관 내로 80~100℃로 가열된 가성 소다, 암모니아수와 같은 알칼리성 수용액을 약 2시간 정도 순환시켜 배관 내에 남아 있는 산성 세정액을 제거하여 중화한다. 이어서 배관 내에 하이드라진 및/또는 아질산 소다수을 순환시킴으로써 배관 방청 처리를 한다.
그러나 위와 같은 종래의 화학 세정 방법에 의한 탈청 및 방청 공정은 탈지/탈청 공정, 수세 공정 및 방청 공정의 순서로 다단계로 진행되기 때문에 다음과 같은 문제점을 나타낸다.
첫째, 종래의 공정은 유기산 세정 단계, 수세 단계, 약산 처리 단계, 중화 및 방청 단계의 다단계로 이루어지기 때문에 많은 시간이 소요된다.
둘째, 종래의 공정은 다량의 화학 약품 및 물을 사용하므로 다량의 폐수가 발생하기 때문에 친환경적이지 못하다.
셋째, 종래의 공정은 많은 화학 약품 및 물을 소비하고 많은 시간이 소요되는 다단계 공정이므로 고비용 공정이다.
따라서 본 발명의 일 목적은 상기한 종래의 화학세정 공정의 문제점을 해결하기 위하여 일 단계의 화학 세정 단계를 통하여 배관 내에 형성된 스케일, 녹 및 유지 성분을 동시에 제거하고 방청 효과도 달성할 수 있는 화학 세정제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 화학 세정제를 이용함으로써 친환경적이고 경제적으로 배관 내에 형성된 스케일, 녹 및 유지 성분을 동시에 제거하고 방청 효과도 달성할 수 있는 화학 세정 방법을 제공하는 것이다.
상기 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은,
일액형 화학 세정제로서,
구연산 암모늄 200 내지 300 중량부;
포름산, 아세트산 또는 이들의 혼합물 15 내지 35 중량부;
글리콜산 15 내지 35 중량부;
에틸 카비톨 2.5 내지 10 중량부;
부틸 셀로솔브 2.5 내지 10 중량부;
비이온성 계면활성제 0.1 내지 2 중량부;
부식 방지제 0.1 내지 2 중량부;
암모니아수(25중량% 농도 기준), 하이드라진 또는 이들의 혼합물 5 내지 20 중량부; 및
상기 일액형 화학 세정제의 총중량을 1,000 중량부로 만드는 잔량의 물을 포함하는 일액형 화학 세정제를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 물은 증류수, 탈이온수, 및 이온교환수로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면은,
상기한 본 발명의 일 측면에 따른 일액형 화학 세정제를 배관 내로 순환시켜 상기 배관 내에 형성된 스케일, 녹 또는 유지 성분을 제거하는 화학 세정 단계를 포함하는 배관의 화학 세정 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 배관은 예를 들면 발전소, 공장, 석유 화학 플랜트, 보일러, 과열기, 재열기, 또는 제철 설비 중의 배관일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 화학 세정 단계 이전에 상기 배관 내로 물을 순환시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 화학 세정 단계 이후에 상기 배관 내로 알칼리성 수용액을 순화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 알칼리성 수용액은 암모니아수일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 화학 세정 단계는 상기 배관 내에 형성된 스케일, 녹 및 유지 성분을 동시에 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 화학 세정제를 이용하여 화학 세정 공정을 실시하면, 다음과 같은 이점을 실현할 수 있다.
첫째, 배관내의 스케일을 제거하는 탈청 작업, 배관 내의 유지 성분을 제거하는 탈지 작업, 및 배관 내에 스케일이 형성되는 것을 예방하는 방청 작업이 일 단계의 화학 세정 공정으로 달성되므로 화학 세정 작업이 짧은 시간으로 종료될 수 있다.
둘째, 종래의 화학 세정 공정에 비하여 소량의 화학 약품 및 물을 사용하므로 폐수 발생량이 감소하기 때문에 친환경적이다.
셋째, 종래의 화학 세정 공정에 비하여 소량의 화학 약품 및 물을 소비하고 일단계로 단시간에 화학 세정이 종료하므로 저비용의 경제적 공정이다.
이하 하기 실시형태에 기초하여 본 발명의 화학 세정제 및 화학 세정 방법을 더욱 상세하게 설명하지만, 이는 단지 예시를 위한 것이다. 따라서 이들이 다양하게 개조 및 변형될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야의 평균적 기술자에게 명백하다.
본 발명의 일 측면에 따른 일액형 화학 세정제는 상기 일액형 화학 세정제 총 1,000 중량부를 기준으로 구연산 암모늄 200 내지 300 중량부; 포름산, 아세트산 또는 이들의 혼합물 15 내지 35 중량부; 글리콜산 15 내지 35 중량부; 에틸 카비톨 2.5 내지 10 중량부; 부틸 셀로솔브 2.5 내지 10 중량부; 비이온성 계면활성제 0.1 내지 2 중량부; 부식 방지제 0.1 내지 2 중량부; 암모니아수(25% 농도 기준), 하이드라진 또는 이들의 혼합물 5 내지 20 중량부; 및 상기 일액형 화학 세정제의 총중량을 1,000 중량부로 만드는 잔량의 물을 포함한다.
구연산 암모늄은 녹을 제거하는 탈청 및 녹 형성을 방지하는 방청의 주역할을 담당하며 종래의 구연산보다 화학 세정제의 세정력 증대 및 pH 조절에 유리하다. 화학 세정제의 세정력 및 pH 조절의 측면에서 구연산 암모늄의 함량은 200 내지 300 중량부일 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에서 이의 함량은 200 내지 280 중량부, 본 발명의 다른 실시형태에서 이의 함량은 200 내지 260 중량부이다.
포름산 및/또는 아세트산은 탈청 및 방청의 보조 역할을 하며 본 발명의 세정제가 사용되는 세정 온도를 저하시키는 역할을 한다. 포름산, 아세트산 또는 이들의 혼합물의 함량은 15 내지 35 중량부일 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에서 이의 함량은 20 내지 30 중량부, 본 발명의 다른 실시형태에서 이의 함량은 22.5 내지 27.5 중량부이다.
글리콜산은 포름산 및/또는 아세트산과 마찬가지로 탈청 및 방청의 보조 역할을 하며 본 발명의 세정제가 사용되는 세정 온도를 저하시키는 역할을 한다. 글리콜산이 포름산 및/또는 아세트산과 병용되는 것이 탈청 및 방청의 보조 역할 및 세정 온도를 저하시키는 측면에서 바람직하다. 글리콜산의 함량은 15 내지 35 중량부일 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에서 이의 함량은 20 내지 30 중량부, 본 발명의 다른 실시형태에서 이의 함량은 22.5 내지 27.5 중량부이다.
포름산 및/또는 아세트산만을 단독으로 사용하거나 글리콜산만을 단독으로 사용하는 것에 비하여 이들 두 그룹의 화학 약품을 함께 사용하면 탈청 속도가 증가하고 세정온도 저하 효과가 증가한다. 예를 들면, 구연산 암모늄만을 단독으로 사용하는 경우 세정온도는 80±5℃를 유지하여야 하지만, 구연산 암모늄에 포름산과 글리콜산을 혼합하여 사용하는 경우 세정온도는 70±5℃를 유지하여도 만족할 만한 세정 성능을 얻을 수 있다.
에틸 카비톨 및 부틸 셀로솔브는 배관 내에 형성된 유지 성분을 제거하는 데 있어서 주역할을 담당한다. 이러한 탈지 효과 증대의 측면에서 에틸 카비톨 및 부틸 셀로솔브를 병용하는 것이 바람직하다. 에틸 카비톨 및 부틸 셀로솔브의 함량은 각각 2.5 내지 10 중량부일 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에서 이들의 함량은 각각 3 내지 9 중량부, 본 발명의 다른 실시형태에서 이의 함량은 4 내지 8 중량부이다. 에틸 카비톨은 식물성 유지의 제거에 효과적이고 부틸 셀로솔브는 동물성 유지 제거에 효과적이므로 이들을 병용하면 배관 중의 스케일에 혼입된 다양한 종류의 유지를 제거하는 데 효과적이다. 상기 스케일은 배관의 재질에 따라 다양할 수 있다. 스테인레스 스틸 배관의 경우 Fe3O4 및 Fe2O3와 같은 철산화물이 스케일이 주성분이며, 기타 합금 성분 및 배관 중을 흐르는 성분의 종류에 따라 알루미늄 산화물, 아연 산화물, 니켈 산화물, 크롬 산화물, 망간 산화물, 규소 산화물, 마그네슘 산화물, 칼슘 산화물, 황산화물 등이 포함될 수 있다.
비이온성 계면활성제는 독성이 적으며 화학 세정제가 스케일 중으로 침투하는 것을 돕는다. 이는 또한 배관 내에 형성된 금속 산화물 및 유지 성분을 제거하는데 있어서 보조 역할을 담당하며 에틸 카비톨 및 부틸 셀로솔브에 의하여 주로 제거된 금속 산화물 및 유지 성분을 유화시켜서 이들이 배관 표면에 재퇴적되는 것을 방지하고 배관 외로 배출되는 것을 돕는다. 이는 또한 산성 계면활성제 또는 염기성 계면활성제에 비하여 화학 세정제의 pH 조절에 유리하다. 상기 비이온성 계면활성제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 사용될 수 있는 비이온성 계면활성제의 구체적인 예는 폴리옥시에틸렌알킬에테르(예를 들면 폴리옥시에틸렌이소트리데실 에테르 또는 폴리옥시알킬렌분지데실 에테르)와 같은 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 지방산 솔비탄에스테르, 지방산 디에탄올아민, 알킬모노글리세릴에테르, 노닐페놀 에톡실레이트(예: 상품명 TERGITOLTM NP-10)와 같은 에톡시화 알코올 및 알킬페놀, 에톡시화 선형 알코올, 에톡시화 티올, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 블록 공중합체, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 페놀, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 폴리스티릴 페닐 에테르, 또는 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 캐스터오일 등을 들 수 있다. 상기 비이온성 계면활성제의 함량은 0.1 내지 2 중량부일 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에서 이들의 함량은 각각 0.2 내지 1.5 중량부, 본 발명의 다른 실시형태에서 이의 함량은 0.3 내지 1 중량부이다.
부식 방지제는 배관 표면의 부식을 방지하는 역할을 담당한다. 이의 구체적인 예는 C11~C18의 선형 또는 분지형 지방족 알코올의 에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드 부가물(예: 상품명 SOFTANOL 70)을 포함하며, 이는 상기한 비이온성 계면활성제의 역할도 발휘할 수 있다. 부식 방지제의 함량은 0.1 내지 2 중량부일 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에서 이들의 함량은 각각 0.2 내지 1.5 중량부, 본 발명의 다른 실시형태에서 이의 함량은 0.3 내지 1 중량부이다.
암모니아수, 하이드라진 또는 이들의 혼합물은 화학 세정제의 pH를 방청에 적합한 5.5 내지 6으로 조절하는 역할을 담당한다. 화학 세정제의 pH가 너무 낮으면 방청 성능이 불량할 가능성이 크다. 하이드라진 및 암모니아수는 병용이 가능하지만 암모니아수를 단독으로 사용하는 것이 탈성 및 방청 효과를 증가시키는 측면에서 바람직하다. 암모니아수(25% 농도 기준), 하이드라진 또는 이들의 혼합물의 함량은 5 내지 20 중량부일 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에서 이들의 함량은 각각 7 내지 18 중량부, 본 발명의 다른 실시형태에서 이의 함량은 9 내지 16 중량부이다.
본 발명에 따른 일액형 화학 세정제는 이 세정제의 총중량을 1,000 중량부로 하기 위한 잔량의 물을 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 물은 증류수, 탈이온수, 및 이온교환수로부터 선택되는 세정력 증대의 측면에서 바람직하다.
상기와 같은 성분 및 함량으로 이루어진 본 발명의 화학 세정제는 일 단계의 화학 세정 공정으로 탈청, 탈지, 및 방청을 달성할 수 있으므로 종래의 화학 세정 공정에 비하여 소량의 화학 약품 및 물을 사용하여 화학 세정 작업을 단시간 내에 완료할 수 있으므로 친환경적이고 경제적이다. 특히 본 발명의 화학 세정제는 종래의 EDTA와 같은 킬레이트제를 이용하는 화학 세정제가 가동중인 과열기 및 보일러 배관 중의 스케일을 제거하는 탈청 작용만 발휘하고 유지 성분을 제거하지 못하는 것에 비교하여 배관 운전 중에 형성된 스케일, 유지 성분뿐만 아니라 배관 제조시 배관상에 형성된 밀 스케일까지 일 단계의 공정으로 제거할 수 있는 성능을 발휘할 수 있다.
상기한 본 발명의 화학 세정제의 제조 방법은 상기한 성분들을 균일하게 혼합할 수 있는 방법이면 특별히 제한되지 않는다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 화학 세정제의 제조 형태를 아래에 설명한다.
먼저 기계적 교반기가 장착된 스테인레스제 용기 중에 탈이온수 500 중량부를 넣는다. 이어서 상기 용기 중에 구연산 암모늄 200 내지 300 중량부를 넣고 교반하여 이를 완전히 용해한다. 상기 용기 중에 글리콜산 15 내지 35 중량부를 넣고 교반하여 이를 완전히 용해한다. 이어서 상기 용기 중에 포름산, 아세트산 또는 이들의 혼합물 15 내지 35 중량부를 넣고 이를 완전히 용해한다. 계속해서, 상기 용기 중에 에틸 카비톨 2.5 내지 10 중량부를 넣고 이를 완전히 용해한다. 상기 용기 중에 다시 부틸 셀로솔브 2.5 내지 10 중량부를 넣고 이를 완전히 용해한다. 이어서 비이온성 계면활성제 0.1 내지 2 중량부; 부식 방지제 0.1 내지 2 중량부; 암모니아수(25중량% 농도 기준), 하이드라진 또는 이들의 혼합물 5 내지 20 중량부의 순서로 이들을 상기 용기 중에 넣고 완전히 용해하되 하나의 성분이 완전히 용해된 ㅎ후 다음 성분의 혼합에 착수한다. 마지막으로 상기 일액형 화학 세정제의 총중량을 1,000 중량부로 만드는데 필요한 잔량의 탈이온수를 상기 용기 중에 넣고 균일하게 혼합한다. 이에 의하여 본 발명에 따른 일액형 화학 세정제의 제조가 완료된다. 상기 용기 중에 화학 약품 성분들의 투입 순서는 특별히 제한되지 않으나 마지막 단계에서 암모니아수(25중량% 농도 기준), 하이드라진 또는 이들의 혼합물을 이용하여 화학 세정제의 pH를 약 5.5 내지 6으로 조절하고 잔량의 물로 상기 구성 성분들의 농도를 조절하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배관의 화학 세정 방법은 상기한 본 발명의 일 측면에 따른 일액형 화학 세정제를 배관 내로 순환시켜 상기 배관 내에 형성된 스케일, 녹 또는 유지 성분을 제거하는 화학 세정 단계를 포함한다. 이 화학 세정 단계에서 탈청, 탈지 및 방청 작업이 동시에 달성될 수 있다. 본 발명이 일 실시형태에 따르면, 상기 화학 세정 단계 이전에 상기 배관 내로 물을 순환시키는 단계가 먼저 시행될 수 있다. 이에 의하여 스케일 층위에 존재하는 소위 머드 등의 이물질을 먼저 제거한 후, 상기한 화학 세정 단계를 실시하는 것이 바람직하다. 본 발명의 다른 실시형태에 있어서 상기 화학 세정 단계 이후에 상기 배관 내로 암모니아수와 같은 알칼리성 수용액을 순화시킴으로써 배관 내의 pH를 9.5 내지 10.5로 조절한 후 드레인한다. 따라서 본 발명의 다른 측면에 따른 화학 세정 방법에 따르면 화학 세정 단계에서 배관 내에 형성된 스케일, 녹 및 유지 성분을 동시에 제거할 수 있을 뿐만 아니라 방청 성능도 부여될 수 있다. 본 발명의 다른 측면에 따른 화학 세정 방법에 따르면 종래의 탈지/탈청 공정, 수세 공정 및 방청 공정의 다단계공정이 탈지, 탈청 및 방청 공정이 동시에 실시되는 일 단계로 진행될 수 있다. 예를 들면, 약 200 m3 부피의 보일러 세정 작업시 종래의 화학 세정 공정에 따르면 탈지/탈청 공정, 수세 공정 및 방청 공정을 완료하기 위하여 전형적으로 약 36 시간이 소요되는데 비하여 본 발명의 화학 세정 방법에 따르면 탈지, 탈청 및 방청 공정이 일 단계로 약 16시간에 완료될 수 있다. 또한 폐수 발생량을 비교하면, 예를 들면, 약 200 m3 부피의 보일러 세정 작업시 종래의 화학 세정 공정에 따르면 약 800 m3의 폐수가 발생하지만 본 발명의 화학 세정 방법에 따르면 약 200 m3의 폐수만이 발생한다. 이와 같은 폐수 발생량의 감소는 친환경적일 뿐만 아니라 폐수 처리 비용의 상당한 감소로 연결되기 때문에 경제적인 측면에서 큰 의미를 갖는다.
상기 배관은 발전소, 공장, 석유 화학 플랜트, 보일러, 과열기, 재열기, 또는 제철 설비 중의 배관일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 상기 배관 중의 화학 세정제 등의 순환은 압력 펌프를 이용하여 실시될 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 본 발명에 따른 화학 세정제 및 이를 이용한 화학세정방법의 더 구체적으로 설명한다. 다만, 이는 본 발명을 용이하게 재현할 수 있도록 돕기 위하여 제공하는 것에 불과하다. 따라서 본 발명의 보호 범위가 아래 실시예의 기재 범위로 한정되지 않음은 말할 필요도 없다.
제조예 1~4
하기 표 1에 표시된 바와 같은 성분 및 함량의 시약을 실온에서 균일하게 위에서 설명한 방법에 따라 혼합하여 본 발명에 따른 화학 세정제 A 내지 D를 제조하였다.
화학 세정제 A 화학 세정제 B 화학 세정제 C 화학 세정제 D
구연산암모늄 200 250 300 250
포름산 25 25 25 25
글리콜산 25 25 25 25
EC 5 5 5 5
BC 5 5 5 5
비이온성 계면활성제
(TERGITOLTM NP-10)		 1 1 1 1
부식방지제
(SOFTANOL 70)		 1 1 1 1
암모니아(25중량%) 10 10 10 10
물 728 678 628 678
합계(단위: 중량부) 1,000 1,000 1,000 1,000
제조예 5
하기 표 2에 표시된 바와 같은 성분 및 함량의 시약을 실온에서 균일하게 위에서 설명한 방법에 따라 혼합하여 종래 기술에 따른 화학 세정제 E를 제조하였다.
화학 세정제 E
구연산 320
포름산 50
BC 5
비이온성 계면활성제
(TERGITOLTM NP-10)		 1
부식방지제
(SOFTANOL 70)		 1
물 623
합계(단위: 중량부) 1,000
제조예 6
하기 표 3에 표시된 바와 같은 성분 및 함량의 시약을 실온에서 균일하게 위에서 설명한 방법에 따라 혼합하여 종래 기술에 따른 화학 세정제 F를 제조하였다.
화학 세정제 F
EDTA 450
포름산 15
비이온성 계면활성제
(TERGITOLTM NP-10)		 1
부식방지제
(SOFTANOL 70)		 1
암모니아(25중량%) 350
물 183
합계(단위: 중량부) 1,000
실시예 1
제조예 1에서 얻어진 화학 세정제 A를 이용하여 직경 4.5cm, 두께 0.3cm 및 길이 5cm의 탄소합금강제의 밀 스케일(mill scale)만이 형성되고 유지 성분으로 오염된 배관 시험편을 다음과 같은 절차에 따라 화학 세정한 후 내습성 시험을 하여 상기 배관 시험편의 녹 발생 유무를 확인하였다.
(1) 승온 공정
유리제 용기 내의 화학 세정제 A 중에 배관 시험편을 담그고 기계적 교반기를 이용하여 화학 세정제 A를 300 rpm의 회전속도로 교반하면서 상기 화학 세정제 A의 온도를 75±2℃로 승온하였다.
(2) 배관 시험편 투입
화학 세정제 A의 온도가 75±2℃에 도달하면, 반응 용기 중에 배관 시험편을 투입하였다.
(3) 세정 공정
화학 세정제 A의 온도를 75±2℃로 유지하면서 300 rpm의 회전속도로 화학 세정제 A를 4시간 동안 교반하여 배관 시험편을 세정하였다. 이에 의하여 흑갈색의 밀 스케일 및 유지 성분이 모두 제거된 것을 확인하였다.
(4) 건조 공정
그 후, 배관 시험편을 25±1℃, 상대 습도 50±5 %의 환경하에서 약 10분 동안 건조하였다.
(5) 내습성 시험
상기 화학세정된 배관 시험편을 25±1℃, 상대 습도 75±5%의 항온항습 챔버내에서 24시간 동안 방치한 후 상기 배관 시험편에 녹이 발생하는지 여부를 확인하였다. 확인결과, 상기 화학세정된 배관 시험편은 습한 환경에 장시간 방치되었지만 녹이 형성되지 않고 화학 세정후의 외관 상태를 깨끗하게 그대로 유지하였다.
이에 의하여 화학 세정제 A를 이용하면, 탈청 작업, 탈지 작업, 및 방청 작업이 일 단계의 화학 세정 공정으로 달성될 수 있는 것을 확인하였다.
실시예 2
화학 세정제 A 대신 제조예 2에서 얻어진 화학 세정제 B를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 절차 및 조건하에서 밀 스케일만이 형성되고 유지 성분으로 오염된 상기 배관 시험편을 화학 세정한 후 내습성 시험을 하여 상기 배관 시험편의 녹 발생 유무를 확인하였다.
상기 화학세정에 의하여 흑갈색의 밀 스케일 및 유지 성분이 모두 제거된 것을 확인하였다. 또한 내습성 시험후, 상기 화학세정된 배관 시험편은 습한 환경에 장시간 방치되었지만 녹이 형성되지 않고 화학 세정후의 외관 상태를 깨끗하게 그대로 유지하였다.
이에 의하여 화학 세정제 B를 이용하면, 탈청 작업, 탈지 작업, 및 방청 작업이 일 단계의 화학 세정 공정으로 달성될 수 있는 것을 확인하였다.
실시예 3
화학 세정제 A 대신 제조예 3에서 얻어진 화학 세정제 C를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 절차 및 조건하에서 밀 스케일만이 형성되고 유지 성분으로 오염된 상기 배관 시험편을 화학 세정한 후 내습성 시험을 하여 상기 배관 시험편의 녹 발생 유무를 확인하였다.
상기 화학세정에 의하여 흑갈색의 밀 스케일 및 유지 성분이 모두 제거된 것을 확인하였다. 또한 내습성 시험후, 상기 화학세정된 배관 시험편은 습한 환경에 장시간 방치되었지만 녹이 형성되지 않고 화학 세정후의 외관 상태를 깨끗하게 그대로 유지하였다.
이에 의하여 화학 세정제 C를 이용하면, 탈청 작업, 탈지 작업, 및 방청 작업이 일 단계의 화학 세정 공정으로 달성될 수 있는 것을 확인하였다.
실시예 4
화학 세정제 A 대신 제조예 4에서 얻어진 화학 세정제 D를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 절차 및 조건하에서 밀 스케일뿐만 아니라 다량의 황갈색 녹 및 유지 성분으로 오염된 상기 배관 시험편을 화학 세정한 후 내습성 시험을 하여 상기 배관 시험편의 녹 발생 유무를 확인하였다.
상기 화학세정에 의하여 흑갈색의 밀 스케일과 다량의 황갈색 녹 및 유지 성분이 모두 제거된 것을 확인하였다. 또한 내습성 시험후, 상기 화학세정된 배관 시험편은 습한 환경에 장시간 방치되었지만 녹이 형성되지 않고 화학 세정후의 외관 상태를 깨끗하게 그대로 유지하였다.
이에 의하여 화학 세정제 D를 이용하면, 탈청 작업, 탈지 작업, 및 방청 작업이 일 단계의 화학 세정 공정으로 달성될 수 있는 것을 확인하였다.
비교예 1
제조예 5에서 얻어진 화학 세정제 E를 이용하여 직경 4.5cm, 두께 0.3cm 및 길이 5cm의 탄소합금강제의 밀 스케일뿐만 아니라 다량의 황갈색 녹이 형성되고 유지 성분으로 오염된 배관 시험편을 다음과 같은 절차에 따라 화학 세정한 후 내습성 시험을 하여 상기 배관 시험편의 녹 발생 유무를 확인하였다.
(1) 승온 공정
유리제 용기 내의 화학 세정제 E 중에 배관 시험편을 담그고 기계적 교반기를 이용하여 화학 세정제 E를 300 rpm의 회전속도로 교반하면서 상기 화학 세정제 E의 온도를 65±2℃로 승온하였다.
(2) 배관 시험편 투입
화학 세정제 E의 온도가 65±2℃에 도달하면, 반응 용기 중에 배관 시험편을 투입하였다.
(3) 세정 공정
화학 세정제 E의 온도를 65±2℃로 유지하면서 300 rpm의 회전속도로 화학 세정제 E를 3시간 동안 교반하여 배관 시험편을 세정하였다. 이에 의하여 흑갈색의 밀 스케일뿐만 아니라 다량의 황갈색 녹 및 유지 성분이 대부분 제거된 것을 확인하였다.
(4) 시험편 세척
상기 배관 시험편을 흐르는 물에 가볍게 세척하였다.
(5) 건조 공정
그 후, 배관 시험편을 25±1℃, 상대 습도 50±5 %의 환경하에서 약 10분 동안 건조하였다.
(6) 내습성 시험
상기 배관 시험편을 25±1℃, 상대 습도 75±5%의 항온항습 챔버내에서 24시간 동안 방치한 후 상기 배관 시험편에 녹이 발생하는지 여부를 확인하였다. 확인결과, 배관 시험편에 부분적으로 녹이 발생한 것을 확인할 수 있었다.
이에 의하여 화학 세정제 E를 이용하면, 탈청 작업 및 탈지 작업은 양호하게 이루어지지만 방청 성능은 부여할 수 없는 것을 확인하였다.
비교예 2
화학 세정제 E 대신 제조예 6에서 얻어진 화학 세정제 F를 이용한 것을 제외하고는 비교예 1에서와 동일한 절차 및 조건하에서 밀 스케일뿐만 아니라 다량의 황갈색 녹이 형성되고 유지 성분으로 오염된 상기 배관 시험편을 화학 세정한 후 내습성 시험을 하여 상기 배관 시험편의 녹 발생 유무를 확인하였다.
상기 화학세정에 의하여 흑갈색의 밀 스케일과 다량의 황갈색 녹 및 유지 성분이 대부분 제거된 것을 확인하였다. 그러나, 내습성 시험후, 상기 화학세정된 배관 시험편은 습한 환경에 방치된 결과, 배관 시험편에 부분적으로 녹이 발생한 것을 확인할 수 있었다.
이에 의하여 화학 세정제 F를 이용하면, 탈청 작업 및 탈지 작업은 양호하게 이루어지지만 방청 성능은 부여할 수 없는 것을 확인하였다.
아래 표 4는 위에서 설명한 실시예 1~4 및 비교예 1~2에서의 시험 결과를 종합한 것이다. 상기 시험은 모두 한국화학융합시험연구원 영남 본부에 의뢰하여 실시된 것이다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
탈청 성능 있음 있음 있음 있음 있음 있음
탈지 성능 있음 있음 있음 있음 있음 있음
방청 성능 있음 있음 있음 있음 없음 없음
표 4를 참조하면, 본원 발명에 따른 화학 세정제 A~D를 사용한 실시예 1~4의 경우에는 일 단계의 화학 세정 공정으로 탈청, 탈지 및 방청 기능을 동시에 부여할 수 있지만, 종래의 유기산 세정제에 해당하는 화학 세정제 E 및 킬레이트 세정제에 해당하는 화학 세정제 F를 사용한 비교예 1~2의 경우에는 탈청 및 탈지 성능은 일 단계의 화학 세정 공정으로 부여할 수 있으나 방청 성능은 동시에 부여할 수 없는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (8)

  1. 일액형 화학 세정제로서,
    구연산 암모늄 200 내지 280 중량부;
    포름산, 아세트산 또는 이들의 혼합물 15 내지 35 중량부;
    글리콜산 15 내지 35 중량부;
    에틸 카비톨 2.5 내지 10 중량부;
    부틸 셀로솔브 2.5 내지 10 중량부;
    비이온성 계면활성제 0.1 내지 2 중량부;
    부식 방지제 0.1 내지 2 중량부;
    암모니아수(25중량% 농도 기준), 하이드라진 또는 이들의 혼합물 5 내지 20 중량부; 및
    상기 일액형 화학 세정제의 총중량을 1,000 중량부로 만드는 잔량의 물을 포함하는 일액형 화학 세정제.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 물은 증류수, 탈이온수, 및 이온교환수로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 일액형 화학 세정제.
  3. 청구항 1에 따른 일액형 화학 세정제를 배관 내로 순환시켜 상기 배관 내에 형성된 스케일, 녹 또는 유지 성분을 제거하는 화학 세정 단계를 포함하는 배관의 화학 세정 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 배관은 발전소, 공장, 석유 화학 플랜트, 보일러, 과열기, 재열기, 또는 제철 설비 중의 배관인 것을 특징으로 하는 배관의 화학 세정 방법.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 화학 세정 단계 이전에 상기 배관 내로 물을 순환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관의 화학 세정 방법.
  6. 청구항 3 또는 5에 있어서, 상기 화학 세정 단계 이후에 상기 배관 내로 알칼리성 수용액을 순화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관의 화학 세정 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 알칼리성 수용액은 암모니아수인 것을 특징으로 하는 배관의 화학 세정 방법.
  8. 청구항 3에 있어서, 상기 화학 세정 단계는 상기 배관 내에 형성된 스케일, 녹 및 유지 성분을 동시에 제거하는 것을 특징으로 하는 배관의 화학 세정 방법.
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