KR19990016148A - 보일러의 부식 및 스케일방지용 수처리제 조성물 및 이를 이용한 보일러의 부식 및 스케일 억제방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보일러의 부식 및 스케일방지용 수처리제 조성물 및 이를 이용한 보일러의 부식 및 스케일 억제방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 폴리아크릴레이트계 공중합체와 소디움헥사메타포스페이트, 소디움리그노설포네이트, 수산화나트륨을 함유함으로써 양이온과 음이온이 완전히 제거된 순수를 보일러 급수로 사용하는 저압보일러의 부식 및 스케일방지에 효과적인 보일러의 부식 및 스케일방지용 수처리제 조성물 및 이를 이용한 보일러의 부식 및 스케일 억제방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 보일러의 부식 및 스케일방지용 수처리제 조성물 및 이를 이용한 보일러의 부식 및 스케일 억제방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 폴리아크릴레이트계 공중합체와 소디움헥사메타포스페이트, 소디움리그노설포네이트, 수산화나트륨을 함유함으로써 양이온과 음이온이 완전히 제거된 순수를 보일러 급수로 사용하는 저압보일러의 부식 및 스케일방지에 효과적인 보일러의 부식 및 스케일방지용 수처리제 조성물 및 이를 이용한 보일러의 부식 및 스케일 억제방법에 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 순환시스템에 커다란 장애가 될 뿐 아니라 열효율이 떨어짐과 동시에 심하면 수관이 파열되는 심각한 상황에 까지 이를 수 있다.
최근 들어 신규로 건설되는 아파트 단지들은 중앙난방식에서 열효율측면에서 개선된 지역난방을 선호하고 있으며 이러한 지역 난방은 지역열병합발전소에서 이루어지고 있다.
최근에 건설된 지역열병합발전소들 중에 일부는 보일러 압력이 40kgf/cm2이하이고 급수로 순수를 사용하는 보일러들이 다수 있는데, 이러한 보일러들은 스케일을 유발하는 양이온과 음이온들이 완전히 제거되었기 때문에 스케일억제 보다는 부식관리가 더 중요하다.
종래에는 이러한 저압, 순수보일러의 부식을 방지하는 수처리제 프로그램으로 포스페이트만을 이용하여 pH를 조절하는 방법과 포스페이트와 폴리머를 이용하여 부식 및 부식생성물을 조절하는 방법들이 알려져 왔다(미합중국 특허 제 4,931,206호 참조).
상기의 프로그램중 포스페이트 프로그램은 40kgf/cm2이상의 순수 보일러에서는 알칼리 부식을 억제하면서 보일러의 전체적인 부식을 억제하는 뛰어난 기능이 있으나, 40kgf/cm2미만의 순수 보일러에서는 알칼리 부식이 크게 염려되지 않는 상태에서 보일러 관수의 pH가 상대적으로 낮게 관리되기 때문에 부식억제에 효과적이지 못할 뿐만아니라 제품내에 경도성 스케일이나 금속산화물들을 조절할 수 있는 분산제가 포함되어 있지 않기 때문에 전처리설비의 기능저하나 부식이 야기됐을때 이들 스케일성분을 조절할 수가 없는 단점이 있다.
반면 포스페이트/폴리머 프로그램은 상대적으로 알칼리처리에 속하기 때문에 pH가 높게 유지되어 부식억제에 효과적일 뿐만 아니라 제품내에 스케일억제제가 포함되어 있어 스케일을 조절할 수 있는 장점이 있다. 그러나 스케일억제제로 강철에 부식적인 물질들을 사용하게 되면 오히려 스케일억제제 성분이 부식을 촉진시키는 결과를 가져올 수 있다.
따라서 본 발명은 이와같은 종래의 수처리제 조성물들의 제결점을 완전히 개선시켜서 저압, 순수보일러수계에서 우수한 방식효과와 스케일방지를 나타내는 보일러의 부식 및 스케일방지용 수처리제 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 수처리제 조성물을 이용하여 보일러의 부식 및 스케일을 억제시키는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수처리제 조성물은 보일러의 부식 및 스케일방지용 조성물에 있어서, 물이 잔부를 이루는 전체 조성에 대하여 하기 화학식 1로 표시되는 폴리아크릴레이트계 공중합체 화합물 0.1 내지 30중량%, 소디움헥사메타포스페이트 0.1 내지 30중량%, 소디움리그노술포네이트 0.1 내지 10중량% 및 수산화나트륨 0.1 내지 30중량%로 이루어진다.
여기서, n은 20 내지 100의 정수이고, R1및 R2는 서로 같거나 다르게 수소원자, 알킬기 또는 히드록시기이다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 억제방법은 상기 조성물을 보일러수계에 적용함에 있어서, 수처리프로그램 적용시 상기 화학식 1로 표시되는 폴리아크릴레이트계 공중합체 화합물이 0.5 내지 50ppm 으로 유지되고, 소디움헥사메타포스페이트는 보일러내에서 오르소포스페이트로 분해되어 오르소포스페이트로 0.5내지 100ppm 이 유지되고, 소디움리그노술포네이트는 0.1 내지 20ppm이 유지되고, 수산화나트륨은 0.5 내지 60ppm으로 유지될 수 있도록 첨가시키는 것으로 이루어진다.
이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 수처리제 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 폴리아크릴레이트계 공중합체 화합물 0.1 내지 30중량%, 바람직하게는 1 내지 10중량%, 소디움헥사메타포스페이트 0.1 내지 30중량%, 바람직하게는 0.1 내지 10중량%, 소디움리그노술포네이트 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5중량%, 및 수산화나트륨 0.1 내지 30중량%, 바람직하게는 2 내지 10중량% 및 나머지는 물로 이루어진다.
화학식 1
여기서, n은 20 내지 100의 정수이고, R1및 R2는 서로 같거나 다르게 수소원자, 알킬기 또는 히드록시기이다.
상기 화학식 1로 표시되는 폴리아크릴레이트계 공중합체 화합물의 사용량이 0.1중량% 미만이면 스케일 억제효과가 미비하고, 30중량%를 초과하면 부식에 악영향을 미칠 수 있으며, 상기 소디움헥사메타포스페이트의 사용량이 0.1중량% 미만이면 pH 완충작용이 미비하고, 30중량%를 초과하면 전도도를 상승시키는 단점이 있다. 또한, 상기 소디움리그노술포네이트의 사용량이 0.1중량% 미만이면 금속산화물의 스케일 조절능력이 미비하고, 10중량%를 초과하면 탁도를 상승시키고, 상기 수산화나트륨의 사용량이 0.1중량% 미만이면 pH 조절능력이 미비하고, 30중량%를 초과하면 전도도를 상승시키는 단점이 있다.
상기와 같은 수처리제 조성물을 보일러의 내처리용으로 적용시 보일러 관수의 pH는 10.5 내지 11.5로 적용하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 수처리제 조성물을 보일러 수계에 적용함에 있어서 상기 화학식 1로 표시되는 폴리아크릴레이트계 공중합체는 수처리프로그램 적용시 전체 보일러수계에 0.5 내지 50ppm으로 유지시키고, 소디움헥사메타포스페이트는 Ca염 등이 포함된 경수의 처리에 적합하며 보일러내에서 오르소포스페이트로 분해되어 오르소포스페이트로 0.5 내지 100ppm으로 유지시킨다. 또한, 소디움리그노술포네이트는 금속산화물의 처리에 탁월한 효과를 나타내며, 수처리프로그램 적용시 0.1 내지 20ppm으로 유지시키고, 수산화나트륨은 수처리프로그램 적용시 0.5 내지 60ppm으로 유지시켜 보일러의 부식 및 스케일을 효과적으로 억제시킬 수 있다.
한편, 보일러수계에서 수산화나트륨의 함량이 너무 작으면 pH가 낮게 유지되어 부식억제효과가 미미하고, 너무 많으면 오히려 전도도를 상승시키는 악 영향을 준다. 또한 폴리아크릴레이트, 소디움헥사메타포스페이트 및 소디움리그노술포네이트의 함량이 너무 작으면 스케일 억제효과가 미미하고, 너무 많으면 비경제적이고, 폴리머의 경우에는 오히려 부식에 악 영향을 줄 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 수처리제 조성물은 보일러 압력이 40kgf/cm2이하이고, 보일러 급수로 순수를 사용하는 보일러수계에서 특히 효과적이다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1∼2
보일러 드럼 압력이 13kgf/cm2이고 용량은 30톤/hr이며, 급수로는 양이온과 음이온이 완전히 제거된 순수를 사용하는 난방용 수관형 보일러 시스템을 이용하여 30일동안 운전하였다.
이때 하기 표 1과 같은 보급수 수질에 하기 표 2와 같은 조성으로 이루어진 수처리제 조성물을 제조하여 상기 스팀발생량 1kg당 15mg의 비율로 급수라인에 첨가하고 관수의 pH 및 전철의 농도를 표 4에 기재하였다.
| 항목 | 내용 |
| pH | 5.7 |
| 전도도 (μS/cm) | 2 |
| 칼슘경도 (ppm) | 0.0 |
| 염소농도 (ppm) | 4.0. |
| 철농도 | 0.02 |
| 실리카 (ppm) | 0.5 |
| 성 분 | 함량(중량%) | |
| 실시예 1 | 실시예 2 | |
| 물 | 80.8 | 82.9 |
| 수산화나트륨 | 8 | 8 |
| 소디움헥사메타포스페이트 | 7 | 6 |
| 폴리아크릴레이트 | 4 | 3 |
| 소디움리그노술포네이트 | 0.2 | 0.1 |
비교예 1∼3
하기 표 3에 나타난 바와 같은 조성으로 이루어진 수처리제 조성물을 제조하고, 역시 상기 실시예 1∼2와 동일한 방법으로 테스트하여 그때의 관수의 pH와 전철의 농도를 하기 표 4에 나타내었다.
| 성분 | 함량 (중량%) | ||
| 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | |
| 물 | 93.15 | 86.82 | 79.5 |
| 수산화나트륨 | 1.85 | 0 | 3.5 |
| 소디움트리폴리포스페이트 | 5 | 0 | 6 |
| 소디움헥사메타포스페이트 | 0 | 0 | 15 |
| 디소디움포스페이트 | 0 | 2.52 | 0 |
| 트리소디움포스페이트 | 0 | 10.66 | 0 |
| 히드록시에틸리덴디포스포릭산 | 0 | 0 | 2.0 |
| 구 분 | pH | 전철(ppm) |
| 실시예 1 | 11.0-11.5 | 0.15이하 |
| 실시예 2 | 11.0-11.5 | 0.15이하 |
| 비교예 1 | 9.8-10.2 | 0.3이하 |
| 비교예 2 | 9.8-10.2 | 0.3이하 |
| 비교예 3 | 8.2-8.7 | 0.6이하 |
상기 표 4에 의하면 표 1의 수질에 대한 본 발명에 따른 실시예 1∼2의 결과가 비교예 1∼3의 결과보다 관수내의 부식생성물의 지표인 철의 농도가 상대적으로 낮게 유지됨을 알 수 있다. 40kgf/cm2이하의 저압 순수 보일러에서는 실시예 1∼2에서와 같이 pH의 관리범위(10.5∼11.5)내에서 가능한한 pH를 높게 유지한 상태에서 부식성 없는 분산제를 사용하는 것이 부식억제에 더 효과적임을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 조성물은 특히 부식성이 없는 아크릴레이트 공중합체와 소디움리그노술포네이트가 포함되어 있어 경도성물질과 철산화물의 분산능력이 강하며 특히 pH 조절능력이 뛰어나 40kg이하의 순수보일러의 부식억제에 효과적이다.
Claims (3)
- 보일러의 부식 및 스케일방지용 조성물에 있어서, 물이 잔부를 이루는 전체 조성에 대하여 하기 화학식 1로 표시되는 폴리아크릴레이트계 공중합체 화합물 0.1 내지 30중량%, 소디움헥사메타포스페이트 0.1 내지 30중량%, 소디움리그노술포네이트 0.1 내지 10중량% 및 수산화나트륨 0.1 내지 30중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러의 부식 및 스케일방지용 수처리제 조성물.화학식 1여기서, n은 20 내지 100의 정수이고, R1및 R2는 서로 같거나 다르게 수소원자, 알킬기 또는 히드록시기이다.
- 제 1항에 있어서, 상기 폴리아크릴레이트계 공중합체 화합물이 1 내지 10중량%이고, 소디움헥사메타포스페이트가 0.1 내지 10중량%이며, 소디움리그노술포네이트가 0.1 내지 5중량%이고, 수산화나트륨이 2 내지 10중량%인 것을 특징으로 하는 보일러의 부식 및 스케일방지용 수처리제 조성물.
- 제 1항에 따른 조성물을 보일러수계에 적용함에 있어서, 수처리프로그램 적용시 하기 화학식 1로 표시되는 폴리아크릴레이트계 공중합체 화합물은 0.5 내지 50ppm으로 유지되고, 소디움헥사메타포스페이트는 보일러내에서 오르소포스페이트로 분해되어 오르소포스페이트로 0.5 내지 100ppm으로 유지되며, 소디움리그노술포네이트는 0.1 내지 20ppm으로 유지되고, 수산화나트륨은 0.5 내지 60ppm으로 유지될 수 있도록 첨가시키는 것을 특징으로 하는 보일러의 보일러의 부식 및 스케일 억제방법.화학식 1여기서, n은 20 내지 100의 정수이고, R1및 R2는 서로 같거나 다르게 수소원자, 알킬기 또는 히드록시기이다.
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