KR19990067931A

KR19990067931A - 보일러수처리제

Info

Publication number: KR19990067931A
Application number: KR1019990001113A
Authority: KR
Inventors: 이토모리야스; 타야시로
Original assignee: 타케토시 카즈오; 쿠리타 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1999-01-13
Publication date: 1999-08-25
Also published as: KR100287501B1; DE69906394T2; EP0928778A2; SG73600A1; JPH11197648A; DE69906394D1; PT928778E; ATE236093T1; ES2196653T3; EP0928778B1; JP3578257B2; EP0928778A3

Abstract

본 발명은, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산계의 중합체를 함유하더라도, 취기와 아세트알데히드농도가 낮고, 안전성이 높은 증기를 공급할 수 있는 보일러수처리제를 제공하는 것을 과제로한 것이며, 그 해결수단으로서는, (메타)아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체 및 탈산소제를 함유하는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

보일러수처리제{boiler water treatment agent}

본 발명은, 보일러 수처리제에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산계의 중합체를 함유해도, 취기와 아세트알데히드농도가 낮고, 안전성이 높은 증기를 공급할 수 있는 보일러수처리제에 관한 것이다.

보일러내에 스케일이 발생해서 급수내관이나 그 주변에 부착하면, 열전도가 저해되어 보일러의 열효율이 저하할뿐만 아니라, 스케일의 부착부분이 국부적으로 과열되고, 관재료의 기계적강도가 저하하고, 마침내는 팽출, 파열 등의 사고에 이르는 경우도 있다. 이 때문에, 스케일장해의 방지를 목적으로해서, 여러가지의 스케일석출(析出)억제제나 스케일성장억제제가 보일러수에 첨가된다.

인을 함유하지 않고 환경오염을 유발하지 않는 스케일방지제로서, 카르복실기를 가진 저분자량의 중합체가 널리 사용되고 있다. 이와 같은 중합체로서는, 폴리아크릴산이 가장 일반적이나, 또, 스케일방지효과를 높이기 위해서, 여러가지의 공중합체가 개발되고 있다. 예를 들면, 일본국 특개소 50-86489호 공보에는, 스케일생성염의 침전저행방법으로서, 아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체를 첨가하는 방법이 제안되고 있다.

아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체는, 폴리아크릴산보다도 높은 스케일방지효과를 발휘한다. 그러나, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산의 공중합체를 사용해서 보일러수처리를 행하면, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산의 구조단위의 열분해에 의해, 아민류나, 발암성물질로서의 문을 지니고 있는 아세트알데히드가 생성된다. 아민류는, 후각임계치가 낮으므로, 저농도에서도 취기의 문제를 야기한다. 이 때문에, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산계의 중합체를 함유하고, 증기중의 취기와 아세트알데히드의 문제를 가지지 않는 보일러수처리제가 구하여지고 있다.

본 발명은, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산계의 중합체를 함유하더라도, 취기와 아세트알데히드농도가 낮고, 안전성이 높은 증기를 공급할 수 있는 보일러수처리제를 제공하는 것을 목적으로해서 이루어진 것이다.

도 1은, 실시예에 사용한 모의 보일러계시험장치의 계통도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 저유조2: 모의 보일러

3: 열교환기4: 유량계

5: 샘플링밸브

본 발명자들은, 상기의 과제를 해결하도록 예의 연구를 거듭한 결과, (메타)아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체와 탈산소제를 병용함으로써, 증기중의 취기 및 아세트알데히드농도를 폴리아크릴산을 사용하는 경우와 동일 수준까지 저감할 수 있는 것을 발견하고, 이 지견에 의거해서 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은,

①(메타)아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체 및 탈산소제를 함유하는 것을 특징으로 하는 보일러수처리제, 및

②공중합체의 분자량이, 10,000∼20,000인 제 ①항 기재의 보일러수처리제,

를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 바람직한 태양으로서,

③공중합체의 구성단위인 (메타)아크릴산/2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산의 몰비가, 70/30∼90/10인 제 ①항 기재의 보일러수처리제,

④탈산소제가, 아황산염 또는 숙신산 혹은 그 염(鹽)인 제 ①항 기재의 보일러수처리제,

⑤보일러속의 관수에 대해서, 제 ①항기재의 보일러수처리제를, (메타)아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체의 농도가 10∼200㎎/리터가되도록 첨가하는 것을 특징으로 하는 보일러수의 처리방법, 및

⑥보일러에의 급수에 대해서, 제 ①항기재의 보일러수처리제를, 탈산소제가 급수중의 용존(溶存)산소에 대해서 당량이상이 되도록 첨가하는 것을 특징으로 하는 보일러수의 처리방법,

을 들 수 있다.

[발명의 실시형태]

본 발명의 보일러수처리제는, (메타)아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체및 탈산소제를 함유한다. 여기에, (메타)아크릴산이란, 아크릴산 또는 메타크릴산을 말한다.

본 발명에 있어서, (메타)아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체는, 그 구성단위인 (메타)아크릴산/2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산의 몰비가, 70/30∼90/10인 것이 바람직하고, 75/25∼85/15인 것이 보다 바람직하다. (메타)아크릴산/2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산의 몰비가 70/30미만이면, 아민류나 아세트알데히드가 생성할 염려가 있다. (메타)아크릴산/2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산의 몰비가 90/10을 초과하면, 보일러안에 있어서의 스케일방지효과가 불충분하게될 염려가 있다.

본 발명에 있어서, (메타)아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체의 분자량은, 10,000∼20,000인 것이 바람직하고, 13,000∼20,000인 것이 보다 바람직하다. 공중합체의 분자량이 10,000미만이면, 아민류나 아세트알데히드가 생성할 염려가 있다. 공중합체의 분자량이 20,000을 초과하면, 보일러안에 있어서의 스케일방지효과가 불충분하게 될 염려가 있다.

본 발명의 보일러수처리제는, 보일러안의 관수에 대해서, (메타)아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체의 농도가 10∼200㎎/리터가 되도록 첨가하는 것이 바람직하다. 공중합체의 농도가 10㎎/리터미만이면, 보일러안에 있어서의 스케일방지효과가 불충분하게될 염려가 있다. 공중합체의 농도가 200㎎/리터를 초과하면, 아민류나 아세트알데히드가 생성할 염려가 있다.

본 발명의 보일러수처리제에 사용하는 탈산소제에는 특히 제한은 없고, 예를 들면, 아황산염, 중아황산염, 숙신산 등의 2개이상의 카르복실기를 가지고, 2개의 카르복실기의 사이에 2개이상의 메틸렌기를 가진 화합물 또는 그 염, 수가(水加)히드라진, 황산히드라진 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 아황산염과 숙신산 또는 그 염은, 증기에 착취(着臭)할 염려가 없으므로, 특히 썩알맞게 사용할 수 있다.

본 발명의 보일러수처리제는, 보일러에의 급수에 대해서, 탈산소제가 급수중의 용존산소에 대해서 당량이상이되도록 첨가하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 아황산나트륨과 산소의 반응은,

2Na₂SO₃+O₂→2Na₂SO₄

에 따라서 진행하므로, 용존산소 1㎎/리터에 대해서 아황산나트륨 8㎎/리터이상을 첨가하는 것이 바람직하다. 또, 숙신산과 산소의 반응은,

2HOOCCH₂CH₂COOH+3O₂→2HOOCCH₂COOH+2CO₂+2H₂0

에 따라서 진행하므로, 용존산소 1㎎/리터에 대해서 숙신산 2.5㎎/리터이상을 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 보일러수처리제의 형태에는 특히 제한은 없고, 예를 들면, (메타)아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체 및 탈산소제의 쌍방을 용해한 1액형의 약제로 할 수 있고, (메타)아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체의 용액 및 탈산소제의 용액으로 이루어진 2액형의 약제로 할 수도 있다. 또, (메타)아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체의 분말 및 탈산소제의 분말로 이루어진 2제형의 약제로 할 수도 있고, 혹은, 공중합체와 탈산소제의 어느한쪽이 용액이며, 다른쪽이 분말인 2제형의 약제로 할수도 있다.

본 발명의 보일러수처리제는, 사용에 있어서 다른 약제와 병용할 수 있다. 병용하는 약제에는 특히 제한은 없고, 예를 들면, 다른 스케일방지제, 방식제 등을 들 수 있다. 다른 스케일방지제로서는, 예를 들면, (메타)아크릴산, 말레인산, 이타콘산, 메타크릴산히드록시에틸, 아크릴아미드, 비닐술폰산, 스틸렌술폰산, 2-히드록시-3-알릴옥시프로판술폰산 등의 중합체나 공중합체 등을 들 수 있다. 또, 방식제로서는, 예를 들면, 인산 3나트륨, 인산수소 2나트륨 등의 인산염이나, 헥사메타린산나트륨 등의 폴리린산염 등을 들 수 있다.

본 발명의 보일러수처리제를 적용하는 보일러에는 특히 제한은 없으나, 수온이 25℃를 초과하면, (메타)아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체가 열분해할 염려가 있으므로, 3.0㎫이하로 운전하는 저압보일러에 적용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 보일러수처리제에 의해, 증기중의 취기와 아세트알데히드를 억제할 수 있는 것은, 하기와 같은 기구에 의하는 것으로 추정된다. 즉, 고온, 고압조건하에서 수중에 산소가 존재하면, 산소가 중합체를 공격해서, 중합체분자와 반응함으로써, 중합체의 일부가 분해해서, 아민류와 아세트알데히드가 발생한다. 아민류의 생성량은 적으나, 아민류는 일반적으로 후각임계치가 낮으므로 취기의 원인으로 되기 쉽다. 그러나, 탈산소제를 첨가함으로써, 이와 같은 산소에 의한 중합체에의 공격을 억제할 수 있다. 또, 공중합체의 분자량이 지나치게 작으면, 아세트알데히드의 농도가 높아지는 것은, 공중합체의 말단이 공격을 받아서 분해하기 쉽기 때문이라고 생각된다.

본 발명의 보일러수처리제를 사용함으로써, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산계의 중합체를 사용해서 뛰어난 스케일방지효과를 얻는 동시에, 증기중의 취기및 아세트알데히드농도를 폴리아크릴산을 사용한 경우와 동일 정도로 할 수 있다. 본 발명의 보일러수처리제는, 특히 증기드레인의 회수를 행하는 계에 있어서의 취기의 저감에 유효하다.

[실시예]

이하에, 실시예를 들어서 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 본 발명은 이들 실시예에 의해 하등한정되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예에 있어서는, 도 1에 표시한 모의 보일러계 시험장치를 사용해서 시험을 실시하였다. 실시보일러에서의 드레인회수량은 통상 0∼70%이나, 본 장치는 드레인을 전량회수하고, 순환사용하므로, 공중합체의 분해에 의해 발생한 취기성분및 아세트알데히드는 배출되지 않고, 계내에 축적되어 농축된다.

용량 20리터의 저류조(1)로부터, 보일러수를 5.55리터/hr의 유속으로 모의 보일러(2)에 보내고, 모의 보일러를 압력 2.0㎫, 블로우량 0.55리터/hr에 의해 운전한다. 발생한 증기는, 열교환기(3)에 있어서 드레인이되고, 유량계(4)를 경유해서 5.00리터/hr의 유속으로 저류조로 반송된다. 드레인배관에는 샘플링밸브(5)를 설치해서, 드레인의 샘플링을 행한다. 저류조에는, 보일러수처리제를 용해한 보급수를 0.55리터/hr보급한다.

또, 실시예 및 비교예에 있어서, 취기농도와 아세트알데히드농도는 하기의 방법에 의해 측정했다.

①취기농도

용량 5리터의 테드러팩을 건조공기로 충만시킨 후, 드레인 0.5㎖을 시린지에 의해 주입한다. 시린지의 구멍을 테이프로 폐쇄하고, 실온에서 3일간 방치한다. 드레인이 완전히 휘발한 것을 확인한 후, 취기관능실험을 행한다.

②아세트알데히드농도

헤드스페이스-GC-MS법(CD₃CDO를 사용)에 의해 구한다.

실시예 1

용존산소농도가 6㎎/리터의 연화수에, 아크릴산/2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산공중합체(몰비 80/20, 분자량 13,000)100㎎/리터, 아황산나트륨 60㎎/리터 및 수산화나트륨 10㎎/리터를 첨가해서 조제한 시험수를 사용해서 시험을 실시했다.

40시간 연속운전후의 드레인을 샘플링하여, 취기농도 및 아세트알데히드농도를 측정하였다. 취기농도는 32이고, 아세트알데히드는 검출되지 않았다.

실시예 2

아크릴산/2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산공중합체(몰비 80/20, 분자량 13,000)대신에, 아크릴산/2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산공중합체(몰비 70/30, 분자량 13,000)를 사용한 이외는, 실시예 1과 마찬가지로해서 시험을 실시했다. 취기농도는 250이고, 아세트알데히드는 검출되지 않았다.

실시예 3

아크릴산/2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산공중합체(몰비 80/20, 분자량 13,000)대신에, 아크릴산/2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰공중합체(몰비 60/40, 분자량 13,000)를 사용한 이외는, 실시예 1과 마찬가지로해서 시험을 실시했다. 취기농도는 800이고, 드레인에 약간 취기가 느껴졌으나, 문제가될 수준은 아니였다. 아세트알데히드는 검출되지 않았다.

비교예 1

아황산나트륨을 첨가하지 않은 시험수를 사용해서, 시험을 실시했다. 즉, 용존산소농도가 6㎎/리터의 연화수에, 아크릴산/2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산공중합체(몰비 80/20, 분자량 13,000)100㎎/리터 및 수산화나트륨 10㎎/리터를 첨가해서 조제한 시험수를 사용해서, 실시예 1과 마찬가지로해서 시험을 실시했다.

40시간 연속운전후의 드레인을 샘플링하여, 취기농도 및 아세트알데히드농도를 측정하였다. 취기농도는 5,500이고, 아세트알데히드농도는 6.0㎎/리터이였다.

실시예 1∼3 및 비교예 1의 결과를 표 1에 표시한다.

표 1의 결과로부터, 아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체 및 아황산나트륨을 첨가한 실시예 1∼3에 있어서는, 드레인의 취기농도가 낮고, 아세트알데히드가 검출되지 않고 있으므로, 안전성이 높은 증기가 공급되고 있는 것을 알 수 있다. 또, 공중합체의 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산단위 20∼40몰%의 범위에서는, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산단위가 적은 편이 취기농도가 낮게되어 있다. 한편, 아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체만을 첨가하고, 아황산나트륨을 첨가하고 있지 않은 비교예 1에 있어서는, 취기농도도 아세트알데히드농도도 높고, 증기중에 불순물이 함유되고 있다.

실시예 4

아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체의 분자량과, 드레인속의 아세트알데히드농도와의 관계를 조사했다. 용존산소농도가 7.5∼8.5㎎/리터의 순수(純水)에, 아크리산/2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산공중합체(몰비 80/20)1,000㎎/리터, 아황산나트륨 200㎎/리터, 황산나트륨 74㎎/리터 및 염화나트륨 82㎎/리터를 용해시킨것 1리터를, 수산화나트륨에 의해 pH11.8에 조정한 후, 1.5리터오오토클레이브로 이동하고, 뚜껑을 해서 승온시켜 213℃(압력 2.0㎫)에서 24시간 유지했다. 그후, 50㎖의 드레인을 채취하고, 아세트알데히드의 측정을 행했다.

공중합체의 분자량이 3,000일때 아세트알데히드농도는 35㎎/리터이고, 공중합체의 분자량이 8.200일때 아세트알데히드농도는 2.8㎎/리터이고, 공중합체의 분자량이 9,700일때 아세트알데히드농도는 0.5㎎/리터이였다. 또, 공중합체의 분자량이 12,000, 13,000 및 14,000일때는, 어느것이나 아세트알데히드농도는 0.1㎎/리터이하이였다.

실시예 4의 결과를 표 2에 표시한다

분자량	아세트알데히드(㎎/리터)
3000	35
8200	2.8
9700	0.5
12000	<0.1
13000	<0.1
14000	<0.1

표 2의 결과로부터, 아크릴산과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체는, 분자량이 클수록 아세트알데히드농도를 저하시키는 효과가 크고, 분자량이 10,000을 초과하면, 아세트알데히드가 거의 검출되지 않는 수준까지 저하하는 것을 알 수 있다.

본 발명의 보일러수처리제는, 탈산소제를 함유하므로, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산계의 중합체를 함유해도, 취기농도와 아세트알데히드농도가 낮고, 안전성이 높은 증기를 공급하는 것이 가능해진다.

Claims

(메타)아크릴산과 2-아클아미드-2-메틸프로판술폰산과의 공중합체 및 탈산소제를 함유하는 것을 특징으로 하는 보일러수처리제.
제 1항에 있어서, 공중합체의 분자량이, 10,000∼20,000인 것을 특징으로 하는 보일러수처리제.