KR19980045678A

KR19980045678A - 보일러의 부식 및 스케일방지용 수처리제 조성물

Info

Publication number: KR19980045678A
Application number: KR1019960063888A
Authority: KR
Inventors: 박준원; 유광희; 최동진; 김영기
Original assignee: 김준웅; 에스케이케미칼 주식회사
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1996-12-10
Publication date: 1998-09-15
Also published as: KR100307283B1

Abstract

본 발명은 보일러에서 발생하는 부식 및 스케일방지용 수처리제 조성물에 관한 것으로, 특히 폴리아크릴레이트계 공중합체와 하이드록시에틸리딘디포스포네이트, 하이드로퀴논을 함유하므로써, 경도가 높은 경수를 보일러 급수로 사용하는 저압보일러 또는 급수의 경도성분을 제거하는 연수장치가 설치되어 있지 않은 중소형공장이나 건물용 보일러수계에서의 부식 및 스케일 방지에 효과적인 수처리제 조성물에 관한 것이다.

Description

보일러의 부식 및 스케일방지용 수처리제 조성물

본 발명은 보일러에서 발생하는 부식 및 스케일방지용 수처리제 조성물에 관한 것으로, 특히 폴리아크릴레이트계 공중합체와 하이드록시에틸리딘디포스포네이트, 하이드로퀴논을 함유하므로써 경도가 높은 경수를 보일러 급수로 사용하는 저압보일러의 부식 및 스케일 방지에 효과적인 수처리제 조성물에 관한 것이다.

보일러수가 필요한 각종 산업용 설비와 보일러수를 난방용으로 이용하는 건물 등에 있어서 보일러수계 등이 물과 접촉하는 금속면, 특히 열전달면에는 부식이 발생하거나 스케일이 생성되어 원활한 순환 시스템에 커다란 장애가 될 뿐 아니라 열효율이 떨어짐과 동시에 심하면 수관이 파열되는 심각한 상황에까지 이를 수 있다.

또한, 이와같이 생성된 스케일은 스케일 하부에 국부전지를 생성시켜 부식을 촉진시키는 악영향을 미치기도 한다.

따라서, 보일러의 효율적이고 안전한 운전을 위해서는 부식 및 스케일을 효과적으로 억제하는 것이 필수적이다.

종래에는 이러한 부식이나 스케일을 방지하는 수처리제 조성물로서 하이드라진이나 아황산나트륨 등의 탈산소제를 사용하거나, 인산염, 에틸렌디아민테트라아세트산, 리그닌 등의 스케일억제제를 사용하는 방법들이 알려져 왔다.

그러나 상기와 같은 종래의 수처리제 조성물들은 그 방식효과나 스케일방지효과에 있어서 다소 차이가 있기는 하지만 만족할만한 효과를 기대할 수 없었으며, 특히 탈산소제로 사용되는 하이드라진은 극도로 독성인 화학물질이기 때문에 이러한 화합물에 노출된 작업자는 매우 위험한 상황이 초래될 수 있으며, 아황산나트륨은 탈산소효과는 비교적 양호하나 농축운전을 할 경우에는 오히려 스케일을 가중시키는 악영향을 미치게 된다.

또한, 스케일억제제로 사용되는 인산염은 칼슘경도가 40ppm 이상이 되는 경수를 급수로 사용할 경우에는 스케일을 조절하기보다는 오히려 인산칼슘 형태의 스케일을 생성하게 되며 에틸렌디아민테트라아세트산을 사용할 경우에는 과량 투입시 국부적으로 킬레이트 부식이 발생되는 단점을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.

따라서 본 발명은 이와같은 종래의 수처리제 조성물들의 제결점을 완전히 개선시켜서 보일러의 수계에서 뛰어난 방식효과와 스케일방지를 나타내면서 사용이 간편하고 안전한 수처리제 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본발명은 금속의 부식 및 스케일방지용 조성물에 있어서, 하기 구조식 (1)로 표시되는 폴리아크릴레이트계 공중합체 화합물 0.1 내지 30 중량%, 히드록시에틸리딘디포스포네이트 0.1 내지 50 중량%, 하이드로퀴논 0.1 내지 50 중량% 가 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 보일러의 부식 및 스케일방지용 수처리제 조성물에 관한 것이다.

상기식에서, n, m, ℓ 은 각각 10내지 2,000의 정수이고, R¹과 R⁸은 각각 수소원자, 알킬기 또는 히드록시기를 나타내며, R², R³, R⁶은 각각 수소원자, 메틸기 또는 에틸기를 나타내며, R⁴는 수소원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내며, R⁵와 R⁷은 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 8 내지 10의 아르알킬기(Aralkyl)를 나타내며, X, Y는 각각 수소원자, 1가 금속원자 또는 N(R')(R)(여기에서 R', R)는 각각 수소원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 탄소수 1 내지 5의 히드록시알킬기)를 나타낸다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 수처리제 조성물을 보일러 수계에 적용함에 있어서는 상기 구조식(1)로 표시되는 폴리아크릴레이트계 공중합체는 수처리프로그램 적용시 0.5 내지 100ppm 이 유지되도록 하는 것이 바람직하고, 히드록시에틸리딘디포스네이트는 수처리프로그램 적용시 0.5 내지 150ppm 이 유지되도록 하는 것이 바람직하며, 하이드로퀴논은 수처리프로그램 적용시 0.5 내지 100ppm 이 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

보일러 수계에서 폴리아크릴레이트 및 히드록시에틸리딘디포스포네이트의 함량이 너무 적으면 스케일 형성 억제효과가 미미하고, 너무 많으면 비경제적이다.

또한 하이드로퀴논의 함량이 너무 적으면 산소로 인한 부식이 발생하는 단점이 있고, 너무 많으면 그 자체가 슬러지가 되는 단점이 있다.

또한 수처리프로그램 적용시 보일러내의 pH 가 10.8 내지 11.8 사이로 유지되도록 수산화나트륨을 첨가하여 pH를 조정한다.

상기와 같은 본 발명의 수처리제 조성물은 칼슘경도가 30ppm이상인 경수를 보일러 급수로 사용하는 드럼 압력 10㎏/㎠ 이하의 저압보일러나, 급수의 경도성분을 제거하는 연수장치가 설치되어 있지 않은 중소형공장이나 건물용 보일러수계에서 특히 효과를 볼 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본발명을 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 실시예로 인하여 본발명이 한정되는 것은 아니다.

〈실시예 1∼3〉

보일러 드럼 압력이 3㎏이고 용량은 5톤/hr이고 급수로는 칼슘경도가 41ppm인 경수를 사용하는 수관형 보일러 시스템을 사용하여 농축배수가 10이 되도록 조정하면서 30일동안 운전하였다. 이때 다음 표 1과 같은 급수수질에 표 2와 같은 조성으로 이루어진 수처리제 조성물을 제조하여 상기 급수 1ℓ당 30㎎의 비율로 첨가하고 트랜스포테이션 밸류 (transportation value)를 계산하여 표 4에 나타내었다.

트랜스포테이션 밸류는 급수의 경도성분들이 보일러 관수내에서 농축도만큼 농축되었을 때 블로우다운으로 몇 %가 제거되었는지에 대한 척도로서 트랜스포테이션 밸류가 100이면 농축된 경도성분들이 스케일로 부착되어 있지 않고 계외로 전부 제거되었음을 의미하며, 80이면 20%는 스케일로 보일러 표면에 부착되어 있음을 의미한다.

항 목	급수수질
pH	7.72
전도도 (μmho/㎝)	186
칼 슘 경 도 (ppm)	41
마그네슘경도 (ppm)	11
철 농 도 (ppm)	0.72
총알카리도 (ppm)	34

성 분	함 량 ( 중량% )
성 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3
물	45	54	66
수산화나트륨	15	15	15
히드록시에틸리딘디포스포네이트	10	8	4
폴리아크릴레이트 공중합체	20	15	7
하이드로퀴논	8	8	8

주) 폴리아크릴레이트 공중합체 : Rohm Haas 사의 Acumer 3100

〈비교예 1∼3〉

다음 표 3에 나타난 바와 같은 조성으로 이루어진 수처리제 조성물을 제조하고, 역시 상기 실시예 1∼3과 동일한 방법으로 테스트하여 그 때의 트랜스포테이션밸류를 계산하여 표 4에 비교하여 나타내었다.

성 분	함 량 ( 중량% )
성 분	비교예 1	비교예 2	비교예 3
물	49	69	73
인산염	10	-	-
에틸렌디아민테트라아세트산	15	10	5
리그닌	20	15	15
하이드라진	6	6	6

구 분	트랜스포테이션 밸류 (%)
실시예 1	95
실시예 2	80
실시예 3	70
비교예 1	40
비교예 2	60
비교예 3	50

상기 표 4에 의하면 표 1의 수질에 대한 본 발명에 따른 실시예 1∼3의 트랜스포테이션 밸류가 비교예 1∼3보다 훨씬 높은 수치를 나타내었다.

따라서 본 발명에 의한 수처리제는 금속의 스케일 생성을 방지하는 효과가 매우 우수함을 알 수 있었다.

본 발명의 조성물은 특히 아크릴레이트계 공중합체와 포스포네이트가 2가 금속염의 스케일을 억제하는 능력이 우수하므로 스케일을 조절하는 기능이 뛰어나다.

Claims

금속의 부식 및 스케일방지용 조성물에 있어서, 하기 구조식 (1)로 표시되는 폴리아크릴레이트계 공중합체 화합물, 히드록시에틸리딘디포스포네이트, 하이드로퀴논이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 보일러의 부식 및 스케일방지용 수처리제 조성물.

상기식에서, n, m, ℓ 은 각각 10내지 2,000의 정수이고, R¹과 R⁸은 각각 수소원자, 알킬기 또는 히드록시기를 나타내며, R², R³, R⁶은 각각 수소원자, 메틸기 또는 에틸기를 나타내며, R⁴는 수소원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내며, R⁵와 R⁷은 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 8 내지 10의 아르알킬기(Aralkyl)를 나타내며, X, Y는 각각 수소원자, 1가 금속원자 또는 N(R')(R)(여기에서 R', R)는 각각 수소원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 탄소수 1 내지 5의 히드록시알킬기)를 나타낸다.
제 1항에 있어서, 폴리아크릴레이트계 공중합체 화합물의 함량은 0.1 내지 30 중량%, 히드록시에틸리딘디포스포네이트의 함량은 0.1 내지 50 중량%, 하이드로퀴논의 함량은 0.1 내지 50 중량% 인 것을 특징으로 하는 보일러의 부식 및 스케일방지용 수처리제 조성물.
하기 구조식(1)로 표시되는 폴리아크릴레이트계 공중합체 화합물이 수처리프로그램 적용시 0.5 내지 100ppm 으로 유지되고, 히드록시에틸리딘디포스네이트가 수처리프로그램 적용시 0.5 내지 150ppm 으로 유지되며, 하이드로퀴논이 수처리프로그램 적용시 0.5 내지 100ppm 으로 유지될 수 있도록 제 1항의 조성물을 보일러 수계에 첨가하는 것을 특징으로 하는 보일러의 부식 및 스케일 억제방법.

상기식에서, n, m, ℓ 은 각각 10내지 2,000의 정수이고, R¹과 R⁸은 각각 수소원자, 알킬기 또는 히드록시기를 나타내며, R², R³, R⁶은 각각 수소원자, 메틸기 또는 에틸기를 나타내며, R⁴는 수소원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내며, R⁵와 R⁷은 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 8 내지 10의 아르알킬기(Aralkyl)를 나타내며, X, Y는 각각 수소원자, 1가 금속원자 또는 N(R')(R)(여기에서 R', R)는 각각 수소원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 탄소수 1 내지 5의 히드록시알킬기)를 나타낸다.