KR20230018382A - 가압 물-스팀 시스템에 부식 방지를 제공하기 위한 방법 - Google Patents
가압 물-스팀 시스템에 부식 방지를 제공하기 위한 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 N-아실사르코신 또는 이의 염을 매우 적은 양으로 사용하여 가압 물-스팀 시스템에 부식 방지를 제공하기 위한 방법, 및 수성 용액 또는 에멀젼 중의 N-아실사르코신의 농도를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 N-아실사르코신 또는 이의 염을 매우 적은 양으로 사용하여 가압 물-스팀 시스템에 부식 방지를 제공하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 수성 용액 또는 에멀젼 중의 N-아실사르코신의 농도를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다.
물-스팀 시스템, 특히 물-스팀 회로 및 스팀 발생기, 일반적으로 예를 들어 전력 플랜트 내의 스팀 발생기는, 물과 접촉하는 표면의 부식에 의한 손상을 막기 위해 수처리가 필요하다.
필름-형성 아민 (FFA)에 기반한 유기 수첨가제(water additive)는 물-스팀 시스템에 탁월한 부식 방지 보호를 제공한다. 이는 특히, 셧다운(shutdown) 동안 보존이 필요하고 건조 상태의 부분 및 물과 접촉하는 부분 둘 모두의 보호가 유지되어야 하는 사이클 모드로 작동하는 플랜트의 경우 그러하다. 필름 형성 아민은 적어도 1개의 장쇄 알킬- 또는 알케닐 기를 보유하고 1개 이상의 아미노 기를 갖는 것을 특징으로 한다. 필름-형성 아민은 금속 또는 금속 산화물 표면과 부식성 매질 사이에 보호층을 형성한다. 극성 아미노 기가 금속(산화물) 표면에 대한 화학 흡착을 일으키고 친지성 장쇄 알킬- 또는 알케닐 기가 표면을 물에 대해 비습윤성이 되도록 하여 부식성 물질의 발생을 막는 것으로 추정된다.
그러나, 파워 플랜트 제조업체 또는 운영자의 관점에서 볼 때, 스팀-물 사이클 내의 임의의 유기 물질은 유해한 부작용의 위험이 있다. 가능한 부작용으로는 부식성 분해 산물, 양이온 전도도 모니터링의 간섭, 비등 및 응축에 대한 영향, 또는 오손이 포함된다. 유기 아민은, 예를 들어, (무손상 아민의 아미노 기가 산도를 다소 상쇄시킬 수 있지만) pH를 낮추어 부식을 촉진하는 휘발성 산성 분해 산물을 생성한다. 따라서, 일반적인 유기 첨가제 사용을 가능한 최소한으로 제한하는 것이 바람직하다.
그러나, FFA의 농도는 활성의 허용불가능한 손실 없이 특정 한도를 초과하여 제한될 수 없다.
FFA에 대한 또 다른 우려는 그의 독성이다. 올레일 아민은 예를 들어 건강 및 환경 위험요소로 분류된다. 그것은 장시간 또는 반복 노출을 통해 장기에 손상을 야기할 수 있으며, 삼키거나 흡입하는 경우 치명적일 수 있다. 또한 그것은 오래 지속되는 영향으로 수중 생물에 매우 유독하다. 이와 같은 위험은 예를 들어 전력 플랜트 내의 폐쇄형 스팀-물 회로에서 관리가능할 수 있지만, 식품, 화장품 또는 제약의 가공과 관련해서 직접적으로 또는 간접적으로 사용되는 물-스팀 사이클의 경우 그러한 위험을 피하는 것이 바람직함은 명백하다. 그러나, 독성이 허용되지 않는 재료와 직접 또는 간접 접촉이 전혀 없는 시스템에서도, 모든 물이 결국 환경 내로 방출되기 때문에 유해 재료의 사용을 피하는 것이 바람직하다. 이는, 파워 생산/가열 후 물이 환경 내로 방출되고, 종종 그의 추가의 이동 및 영향이 제어될 수 없는 깊은 지하 내로, 예를 들어 지하수 상으로/그 내로 방출되는 지열 시스템, 예컨대 지열 파워 플랜트 또는 지열 난방 유닛(unit)의 경우 더욱 더 그러하다.
N-아실사르코신은 카르복실산과 사르코신 (N-메틸글리신)과의 카르복스아미드이다. 그것들은 부식 억제제 조성물의 구성요소로 기재된 바 있다.
DE-A-1916628에는, A) 술포클로라이드와 암모니아 또는 1차 저급 아민과의 반응 생성물에 이어 할로겐 카르복실산과의 반응에 의한 것 또는 염기 존재 하의 2-9개의 탄소 원자를 갖는 아미노카르복실산과 술포클로라이드와의 반응 생성물, 또는 이들 반응 생성물의 염 57-89.5 중량%; B) 지방산 아실 사르코시네이트와 알칼리 금속 또는 암모늄 중화물 5-30 중량%; C) 시클로헥실 아민 5-10 중량%; 및 D) 부식 방지제로서의 벤조트리아졸 및/또는 2-메르캅토벤조티아졸 0.5-3 중량%를 함유하는 혼합물이 기재되어 있다. 혼합물은 0.05-5 중량%의 양으로 첨가되며; 이는 적어도 25 ppm의 사르코시네이트의 양에 상응한다. 실시예에서, 사르코시네이트는 250-750 ppm의 양으로 사용된다 (청구된 조성물의 형태로 사용되는 경우). 그것이 단독으로 사용되는 비교예에서, 투여량은 5000 ppm이다. 실시예에서, 가압 시스템은 이용되지 않는다.
JP S57-185988은, 폴리말레산 또는 이의 염 및 사르코신 화합물 R-C(O)-N(CH3)-CH2-COOH (여기서, R은 C8-C22-히드로카르빌임)를 포함하는 방식성 조성물에 관한 것이다. 실시예에서, 사르코신 화합물은 4-30 ppm의 양으로 사용된다 (청구된 조성물의 형태로 사용되는 경우). 그것이 단독으로 사용되는 비교예에서, 투여량은 40 ppm이다. 실시예에서, 연강 테스트 단편이 50℃ 또는 90℃의 테스트 물 중에서 5일 동안 회전된다. 가압 시스템은 기재 또는 이용되지 않는다. 방식 효과는 테스트 물이 비등되는 비이커의 벽에 대해 그리고 보일러 물 중의 강(steel) 테스트 단편에 대해서만 테스트된다. 스팀 또는 응축물 또는 이와 접촉하는 부분에 있어서의 부식 방지 거동은 테스트되지 않는다.
EP-A-1092788은 아실 아미노산 및 트리아졸 유도체를 함유하는 부식-억제 제형에 관한 것이다. 아실 아미노산의 정의는 N-아실사르코신을 포괄한다. 실시예에서, 제형은 0.2 중량%의 전체 양으로 사용된다. 이 참고문헌의 표 1에 주어진 바와 같은 N-아실사르코신 및 트리아졸 유도체의 혼합비를 고려하면, N-아실사르코신은 약 0.09 내지 0.13 중량% (900-1300 ppm에 상응함)의 양으로 사용된다.
본 발명의 목적은, 현저하게 더 적은 양의 활성제를 사용하여 가압 물-스팀 시스템에서의 부식 방지를 가능케 하는 부식 방지제를 제공하는 것이었다. 부식 방지는 또한 및 특히 스팀 및 응축물과 접촉하는 시스템의 해당 부분에 제공되어야 한다 (제제가 급수(feed water)에만 첨가된 경우에도). 아울러, 제제는 무독성이거나 또는 독성이 적어도 FFA보다 현저하게 더 적어야 한다. 효과적인 부식 방지는 또한, 단독으로 또는 기껏해야 알칼리화 아민과 조합하여 사용되는 제제를 사용하여 수득가능해야 한다 (즉, 이들 효과의 수득을 위해 DE-A-1916628, JP S57-185988 및 EP-A-1092788 조성물의 혼합 파트너가 필요해서는 안됨).
상기 목적은, 특정 N-아실사르코시네이트를 부식 방지제로서 최대 10 ppm의 (전체) 양으로 사용함으로써 달성된다.
따라서, 본 발명은 가압 물-스팀 시스템에 부식 방지를 제공하기 위한 방법에 관한 것으로, 이 방법은 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 화학식 (I)의 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염을 첨가하는 것을 포함하며:
R-C(=O)-N(CH3)-CH2-COOH (I)
여기서,
R은 10 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 비-시클릭 탄화수소 기이고; 화학식 (I)의 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물이 사용되는 경우에는, 혼합물의 총 중량을 기준으로 최대 30 중량%의 N-아실사르코신 화합물 (I)에서, R은 또한 4 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 비-시클릭 탄화수소 기일 수 있고;
화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물, 화학식 (I)의 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염은, 물-스팀 시스템에 함유된 물 중의 화학식 (I)의 1종 이상의 화합물의 평균 총 농도가 0.01 내지 10 mg/kg의 범위이도록 하는 양으로, 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가된다.
본 발명은 또한, 가압 물-스팀 시스템에 부식 방지를 제공하기 위한 상기 및 하기 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염의 용도에 관한 것으로, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염을, 물-스팀 시스템에 함유된 물 중의 화학식 (I)의 화합물의 평균 총 농도가 0.01 내지 10 mg/kg의 범위, 바람직하게는 0.01 내지 8 mg/kg의 범위, 보다 바람직하게는 0.02 내지 6 mg/kg의 범위, 특히 0.02 내지 5 mg/kg의 범위, 보다 특히 0.05 내지 5 mg/kg의 범위, 보다 더 특히 0.1 내지 5 mg/kg의 범위, 예컨대 0.5 내지 5 mg/kg; 구체적으로 0.1 내지 3.5 mg/kg의 범위, 보다 구체적으로 0.5 내지 3.5 mg/kg의 범위, 보다 더 구체적으로 0.5 내지 3 mg/kg의 범위, 매우 구체적으로 0.8 내지 2.5 mg/kg의 범위이도록 하는 양으로, 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가하는 것을 포함한다.
또 다른 목적은, 가압 물-스팀 시스템에 존재하는 부식 방지제의 농도를 결정하기 위한 방법을 제공하는 것이었다. 오랜 FFA 경험으로부터, 시간 경과에 따라 부식 방지제의 농도의 고갈이 발생할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, 농도의 모니터링은 안전한 및 효율적인 부식 제어를 위해 중요한 도구이다. 처리 효과의 제어는 일반적으로 물-스팀 사이클 시스템의 물 상 중의 잔여 부식 방지제를 측정함으로써 수행되며, 이는 표면의 완전한 보호에 대한 간접적인 증거로 간주된다.
이 목적을 위해서 생각할 수 있는 방법은 예를 들어 적정, 볼트전류측정법, 분광광도법, 센서-기반 방법, 유동-주입 방법 또는 크로마토그래피이다. 크로마토그래피 방법은 매우 민감하고 정확하지만, 지나치게 복잡하고 비용이 많이 들어 대부분의 목적에 적합하지 않다. 분광광도 방법이 좋은 절충안이다. 광도계의 방출 스펙트럼에서 흡수하지 않는 물질의 농도의 결정을 위해 사용되는 분광광도 방법은 일반적으로, 요망되는 범위에서 높은 흡수를 보이는 화합물과 테스트-대상 물질과의 착물 형성을 사용한다. 예를 들면, B. Wyrwas 등은 문헌[J. Surfact. Deterg. 2014, 17, 191-198]에서 강물 중의 음이온성 계면활성제 (예컨대, 도데실벤젠 술포네이트)를 결정하는 것을 기재하고 있다. 이 목적을 위해서, 도데실벤젠 술포네이트-함유 물을 메틸렌 블루와 혼합하고, 형성된 착물을 클로로포름 상 내로 추출한 다음, 이를 분광광도계로 검사한다. 그러나, 클로로포름은 유해 물질로, 보다 정확하게는 흡입 시 유독하고 암 및 유전적 결함을 야기한다고 생각되는 것으로 범주화된다. 따라서, 본 발명의 목적은, 유해 용매의 사용을 필요로 하지 않으면서 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물의 결정을 가능케 하는 방법을 제공하는 것이었다.
따라서, 본 발명의 추가 측면은, 화학식 (I)의 화합물 (또는 그의 염)의 수성 용액 또는 에멀젼 중의 화학식 (I)의 화합물 (그의 산 형태이든지 또는 그의 염 형태이든지)의 농도를 결정하기 위한 방법에 관한 것으로, 이는 하기 단계를 포함한다:
i) 화학식 (I)의 화합물 또는 이의 염을 함유하는 수성 용액 또는 에멀젼의 정의된 양에 양이온성 페노티아진 염료를 첨가하는 단계;
ii) 단계 i)의 혼합물에 대해, 액체 추출제를 사용하여 추출을 수행하는 단계로서, 상기 액체 추출제는 추출제 총 량의 적어도 95 중량%의 C8-C10 알칸올, 특히 1-노난올을 포함하는 것인 단계;
iii) 수성 상으로부터 액체 추출제를 분리하는 단계; 및
iv) 추출제 중의 페노티아진 염료의 농도를 광도측정으로 결정하는 단계.
[도 1] 도 1은 실시예 2에 따라 수행된 t = 100 min의 제5 측정점에서의, pH 9.0에서 50 ppm의 올레일 사르코신 (C-1) 또는 코코일 사르코신 (C-2)을 함유하거나; 또는 44.7 ppm의 올레일 아민 (Cmp-1)을 함유하는 탈이온수 중의 연강 전극의 전기화학적 임피던스 측정 (벵갈 로즈(Bengal rose) 방법을 사용하여 측정됨)에 대한 나이퀴스트(Nyquist) 플롯을 나타낸다.
[도 2] 도 2는 실시예 9에 따른 C-2의 5개의 정의된 농도와 메틸렌 블루로 형성된 착물의 측광 흡수 측정에 의해 확립된 클로라이드 이온 부재 하의 코코일 사르코신 (화합물 C-2)의 농도의 결정을 위한 보정 곡선을 나타낸다. C-2의 5개 농도를 사용하여 수득된 흡수가 C-2의 농도 [mg/l]에 대해 플롯팅되어 있고 회귀 라인 A로 연결되어 있다. 도 2는 추가로, 실시예 10에 따른 클로라이드의 다양한 정의된 양의 존재 하의 C-2의 5 또는 6개의 정의된 농도의 결정을 위한 보정 곡선을 나타낸다. C-2의 5개의 농도를 사용하여 수득된 흡수가 C-2의 각 농도 [mg/l]에 대해 플롯팅되어 있고 회귀 라인 B 내지 F로 연결되어 있으며, 여기서 B는 conc.Cl - = 31 mg/l에 대한 회귀 라인이고; C는 conc.Cl - = 62 mg/l에 대한 회귀 라인이고; D는 conc.Cl - = 156 mg/l에 대한 회귀 라인이고; E는 conc.Cl - = 218 mg/l에 대한 회귀 라인이고; F는 conc.Cl - = 311 mg/l에 대한 회귀 라인이다.
[도 3] 도 3은 conc.C-2 = 0 mg/l에서의 도 2 내의 라인 A 내지 F의 흡수 값이 y축 (수직 축) 상의 흡수에 대해 플롯팅되어 있는 그래프이며; 회귀 라인이 작성되어 있다.
[도 2] 도 2는 실시예 9에 따른 C-2의 5개의 정의된 농도와 메틸렌 블루로 형성된 착물의 측광 흡수 측정에 의해 확립된 클로라이드 이온 부재 하의 코코일 사르코신 (화합물 C-2)의 농도의 결정을 위한 보정 곡선을 나타낸다. C-2의 5개 농도를 사용하여 수득된 흡수가 C-2의 농도 [mg/l]에 대해 플롯팅되어 있고 회귀 라인 A로 연결되어 있다. 도 2는 추가로, 실시예 10에 따른 클로라이드의 다양한 정의된 양의 존재 하의 C-2의 5 또는 6개의 정의된 농도의 결정을 위한 보정 곡선을 나타낸다. C-2의 5개의 농도를 사용하여 수득된 흡수가 C-2의 각 농도 [mg/l]에 대해 플롯팅되어 있고 회귀 라인 B 내지 F로 연결되어 있으며, 여기서 B는 conc.Cl - = 31 mg/l에 대한 회귀 라인이고; C는 conc.Cl - = 62 mg/l에 대한 회귀 라인이고; D는 conc.Cl - = 156 mg/l에 대한 회귀 라인이고; E는 conc.Cl - = 218 mg/l에 대한 회귀 라인이고; F는 conc.Cl - = 311 mg/l에 대한 회귀 라인이다.
[도 3] 도 3은 conc.C-2 = 0 mg/l에서의 도 2 내의 라인 A 내지 F의 흡수 값이 y축 (수직 축) 상의 흡수에 대해 플롯팅되어 있는 그래프이며; 회귀 라인이 작성되어 있다.
정의
달리 명시되지 않는 한, 하기 정의는 본 발명의 방법 및 용도 둘 모두에 관한 것이다.
부식 방지를 제공하기 위한 방법은 일반적으로 하기에서 간단히 "(본 발명의) 방법"이라 지칭되며, 여기서 화학식 (I)의 화합물의 농도를 결정하기 위한 방법은 일반적으로 "(본 발명의) 결정 방법"이라 지칭된다.
화학식 (I)의 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염이 사용되는 경우, 0.01 내지 10 mg/kg의 농도 범위 (및 상기, 하기 및 청구범위에 명시된 바람직한 범위)는 혼합물에 함유된 단일 화합물 (I)에 관한 것이 아니라 화합물 (I)의 전체 양에 관한 것임은 물론이다.
농도 범위에 있어서, 화합물 (I)의 중량은 그의 산 형태에 관한 것이다.
"평균 총 농도"는 농도의 시간 평균으로 이해된다. 추가의 세부사항은 하기에 주어져 있다.
본 발명의 견지에서 10 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 비-시클릭 탄화수소 기는 10 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 지방족 기이다. 지방족 기는 포화 알킬 기 또는 불포화 알케닐 또는 알키닐 기일 수 있다. 일반적으로, 불포화 지방족 기는 알케닐 기이다. 따라서, 10 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 비-시클릭 탄화수소 기는 일반적으로 C10-C24-알킬 또는 C10-C24-알케닐이다.
C1-C6-알킬은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 포화 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소 라디칼이다. C1-C6-알킬에 대한 예는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, 1-메틸프로필 (sec-부틸), 2-메틸프로필 (이소부틸), 1,1-디메틸에틸 (tert-부틸), 펜틸, 1-메틸부틸, 2-메틸부틸, 3-메틸부틸, 2,2-디메틸프로필, 1-에틸프로필, 1,1-디메틸프로필, 1,2-디메틸프로필, 헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 4-메틸펜틸, 1,1-디메틸부틸, 1,2-디메틸부틸, 1,3-디메틸부틸, 2,2-디메틸부틸, 2,3-디메틸부틸, 3,3-디메틸부틸, 1-에틸부틸, 2-에틸부틸, 1,1,2-트리메틸프로필, 1,2,2-트리메틸프로필, 1-에틸-1-메틸프로필, 또는 1-에틸-2-메틸프로필이다.
C10-C11-알킬은 10 또는 11개의 탄소 원자를 갖는 포화 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소 라디칼이다. C10-C11-알킬에 대한 예는 n-데실, n-운데실 및 이의 위치 이성질체, 예를 들어 2-프로필헵틸 등이다. C12-C18-알킬은 12 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 포화 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소 라디칼이다. C12-C18-알킬에 대한 예는 n-도데실, n-트리데실, n-테트라데실, n-헥사데실, n-헵타데실, n-옥타데실 및 이의 위치 이성질체이다. C12-C20-알킬은 12 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 포화 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소 라디칼이다. C12-C20-알킬에 대한 예는 n-도데실, n-트리데실, n-테트라데실, n-헥사데실, n-헵타데실, n-옥타데실, n-노나데실, n-에이코실 및 이의 위치 이성질체이다. C10-C24-알킬은 10 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 포화 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소 라디칼이다. C10-C24-알킬에 대한 예는 n-데실, n-운데실, n-도데실, n-트리데실, n-테트라데실, n-헥사데실, n-헵타데실, n-옥타데실, n-노나데실, n-에이코실, n-헤니코실, n-도코실 및 이의 위치 이성질체이다.
엄밀히 말하면, 용어 "알케닐"은 단일불포화 (즉, 1개의 C-C 이중 결합 함유) 직쇄 또는 분지형 지방족 탄화수소 라디칼을 가리키며, 여기서 C-C 이중 결합은 임의의 위치에 있을 수 있다. 그러나, 본 발명에서 사용된 바와 같이, 상기 용어는 또한 "알카폴리에닐" 기 (즉, 2개 이상의 공액형 또는 단리형, 그러나 비-누적형 C-C 이중 결합을 갖는 직쇄 또는 분지형 지방족 탄화수소 라디칼)를 포괄한다.
C10-C11-알케닐은 10 또는 11개의 탄소 원자 및 1개 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 공액형 또는 단리형, 그러나 비-누적형 C-C 이중 결합을 갖는 직쇄 또는 분지형 지방족 탄화수소 라디칼이다. 엄밀한 의미에서 C10-C11-알케닐 (단지 1개의 C-C 이중 결합)에 대한 예는 1-데세닐, 2-데세닐, 3-데세닐, 4-데세닐, 5-데세닐, 1-운데세닐, 2-운데세닐, 3-운데세닐, 4-운데세닐, 5-운데세닐 및 이의 위치 이성질체이다. C10-C11-알카폴리에닐 기 (즉, 2개 이상, 바람직하게는 2 또는 3개의 C-C 이중 결합을 갖는 "알케닐")에 대한 예는 n-데카-1,3-디에닐, n-데카-1,4-디에닐, n-데카-1,5-디에닐, n-데카-1,6-디에닐, n-데카-1,7-디에닐, n-데카-1,8-디에닐, n-데카-1,9-디에닐, n-데카-2,4-디에닐, n-데카-2,5-디에닐, n-데카-2,6-디에닐, n-데카-2,7-디에닐, n-데카-2,8-디에닐, n-데카-2,9-디에닐, n-데카-3,5-디에닐, n-데카-3,6-디에닐, n-데카-3,7-디에닐, n-데카-3,8-디에닐, n-데카-3,9-디에닐, n-데카-4,6-디에닐, n-데카-4,7-디에닐, n-데카-4,8-디에닐, n-데카-4,9-디에닐, n-데카-5,7-디에닐, n-데카-5,8-디에닐, n-데카-5,9-디에닐, n-데카-6,8-디에닐, n-데카-6,9-디에닐, n-데카-7,9-디에닐, n-운데카-1,3-디에닐, n-운데카-1,4-디에닐, n-운데카-1,5-디에닐, n-운데카-1,6-디에닐, n-운데카-1,7-디에닐, n-운데카-1,8-디에닐, n-운데카-1,9-디에닐, n-운데카-1,10-디에닐, n-운데카-2,4-디에닐, n-운데카-2,5-디에닐, n-운데카-2,6-디에닐, n-운데카-2,7-디에닐, n-운데카-2,8-디에닐, n-운데카-2,9-디에닐, n-운데카-2,10-디에닐, n-운데카-3,5-디에닐, n-운데카-3,6-디에닐, n-운데카-3,7-디에닐, n-운데카-3,8-디에닐, n-운데카-3,9-디에닐, n-운데카-3,10-디에닐, n-운데카-4,6-디에닐, n-운데카-4,7-디에닐, n-운데카-4,8-디에닐, n-운데카-4,9-디에닐, n-운데카-4,10-디에닐, n-운데카-5,7-디에닐, n-운데카-5,8-디에닐, n-운데카-5,9-디에닐, n-운데카-5,10-디에닐, n-운데카-6,8-디에닐, n-운데카-6,9-디에닐, n-운데카-6,10-디에닐, n-운데카-7,9-디에닐, n-운데카-7,10-디에닐, n-운데카-8,10-디에닐, n-데카-1,3,5-트리에닐, n-데카-1,3,6-트리에닐, n-데카-1,3,7-트리에닐, n-데카-1,3,8-트리에닐, n-데카-1,3,9-트리에닐, n-데카-1,4,6-트리에닐, n-데카-1,4,7-트리에닐, n-데카-1,4,8-트리에닐, n-데카-1,4,9-트리에닐, n-데카-1,5,7-트리에닐, n-데카-1,5,8-트리에닐, n-데카-1,5,9-트리에닐, n-데카-1,6,8-트리에닐, n-데카-1,6,9-트리에닐, n-데카-1,7,9-트리에닐, n-데카-2,4,6-트리에닐, n-데카-2,4,7-트리에닐, n-데카-2,4,8-트리에닐, n-데카-2,4,9-트리에닐, n-데카-2,5,7-트리에닐, n-데카-2,5,8-트리에닐, n-데카-2,5,9-트리에닐, n-데카-2,6,8-트리에닐, n-데카-2,6,9-트리에닐, n-데카-2,7,9-트리에닐, n-데카-3,5,7-트리에닐, n-데카-3,5,8-트리에닐, n-데카-3,5,9-트리에닐, n-데카-3,6,8-트리에닐, n-데카-3,6,9-트리에닐, n-데카-3,7,9-트리에닐, n-데카-4,6,8-트리에닐, n-데카-4,6,9-트리에닐, n-데카-4,7,9-트리에닐, n-데카-5,7,9-트리에닐, n-운데카-1,3,5-트리에닐, n-운데카-1,3,6-트리에닐, n-운데카-1,3,7-트리에닐, n-운데카-1,3,8-트리에닐, n-운데카-1,3,9-트리에닐, n-운데카-1,3,10-트리에닐, n-운데카-1,4,6-트리에닐, n-운데카-1,4,7-트리에닐, n-운데카-1,4,8-트리에닐, n-운데카-1,4,9-트리에닐, n-운데카-1,4,10-트리에닐, n-운데카-1,5,7-트리에닐, n-운데카-1,5,8-트리에닐, n-운데카-1,5,9-트리에닐, n-운데카-1,5,10-트리에닐, n-운데카-1,6,8-트리에닐, n-운데카-1,6,9-트리에닐, n-운데카-1,6,10-트리에닐, n-운데카-1,7,9-트리에닐, n-운데카-1,7,10-트리에닐, n-운데카-1,8,10-트리에닐, n-운데카-2,4,6-트리에닐, n-운데카-2,4,7-트리에닐, n-운데카-2,4,8-트리에닐, n-운데카-2,4,9-트리에닐, n-운데카-2,4,10-트리에닐, n-운데카-2,5,7-트리에닐, n-운데카-2,5,8-트리에닐, n-운데카-2,5,9-트리에닐, n-운데카-2,5,10-트리에닐, n-운데카-2,6,8-트리에닐, n-운데카-2,6,9-트리에닐, n-운데카-2,6,10-트리에닐, n-운데카-2,7,9-트리에닐, n-운데카-2,7,10-트리에닐, n-운데카-2,8,10-트리에닐, n-운데카-3,5,7-트리에닐, n-운데카-3,5,8-트리에닐, n-운데카-3,5,9-트리에닐, n-운데카-3,5,10-트리에닐, n-운데카-3,6,8-트리에닐, n-운데카-3,6,9-트리에닐, n-운데카-3,6,10-트리에닐, n-운데카-3,7,9-트리에닐, n-운데카-3,7,10-트리에닐, n-운데카-3,8,10-트리에닐, n-운데카-4,6,8-트리에닐, n-운데카-4,6,9-트리에닐, n-운데카-4,6,10-트리에닐, n-운데카-4,7,9-트리에닐, n-운데카-4,7,10-트리에닐, n-운데카-4,8,10-트리에닐, n-운데카-5,7,9-트리에닐, n-운데카-5,7,10-트리에닐, n-운데카-5,8,10-트리에닐, 및 이의 위치 이성질체이다.
C12-C18-알케닐은 12 내지 18개의 탄소 원자 및 1개 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 공액형 또는 단리형, 그러나 비-누적형 C-C 이중 결합을 갖는 직쇄 또는 분지형 지방족 탄화수소 라디칼이다. 엄밀한 의미에서 C12-C18-알케닐 (단지 1개의 C-C 이중 결합)에 대한 예는 1-도데세닐, 2-도데세닐, 3-도데세닐, 4-도데세닐, 5-도데세닐, 6-도데세닐, 1-트리데세닐, 2-트리데세닐, 3-트리데세닐, 4-트리데세닐, 5-트리데세닐, 6-트리데세닐, 1-테트라데세닐, 2-테트라데세닐, 3-테트라데세닐, 4-테트라데세닐, 5-테트라데세닐, 6-테트라데세닐, 7-테트라데세닐, 1-펜타데세닐, 2-펜타데세닐, 3-펜타데세닐, 4-펜타데세닐, 5-펜타데세닐, 6-펜타데세닐, 7-펜타데세닐, 1-헥사데세닐, 2-헥사데세닐, 3-헥사데세닐, 4-헥사데세닐, 5-헥사데세닐, 6-헥사데세닐, 7-헥사데세닐, 8-헥사데세닐, 1-헵타데세닐, 2-헵타데세닐, 3-헵타데세닐, 4-헵타데세닐, 5-헵타데세닐, 6-헵타데세닐, 7-헵타데세닐, 8-헵타데세닐, 1-옥타데세닐, 2-옥타데세닐, 3-옥타데세닐, 4-옥타데세닐, 5-옥타데세닐, 6-옥타데세닐, 7-옥타데세닐, 8-옥타데세닐 및 이의 위치 이성질체이다. C12-C20-알카폴리에닐 기 (즉, 2개 이상, 바람직하게는 2 또는 3개의 C-C 이중 결합을 갖는 "알케닐")에 대한 일부 선택 예는 n-옥타-9,12-디에닐, n-옥타-9,12,15-트리에닐 등이다.
C12-C20-알케닐은 12 내지 20개의 탄소 원자 및 1개 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 공액형 또는 단리형, 그러나 비-누적형 C-C 이중 결합을 갖는 직쇄 또는 분지형 지방족 탄화수소 라디칼이다. 엄밀한 의미에서 C12-C20-알케닐 (단지 1개의 C-C 이중 결합)에 대한 예는, C12-C18-알케닐에 대해 열거된 것들에 추가로, 9-옥타데세닐, 1-노나데세닐, 2-노나데세닐, 3-노나데세닐, 4-노나데세닐, 5-노나데세닐, 6-노나데세닐, 7-노나데세닐, 8-노나데세닐, 9-노나데세닐, 1-에이코사데세닐, 2-에이코사데세닐, 3-에이코사데세닐, 4-에이코사데세닐, 5-에이코사데세닐, 6-에이코사데세닐, 7-에이코사데세닐, 8-에이코사데세닐, 9-에이코사데세닐 및 이의 위치 이성질체이다. C12-C20-알카폴리에닐 기 (즉, 2개 이상, 바람직하게는 2 또는 3개의 C-C 이중 결합을 갖는 "알케닐")에 대한 일부 선택 예는 n-옥타-9,12-디에닐, n-옥타-9,12,15-트리에닐 등이다.
C10-C24-알케닐은 10 내지 24개의 탄소 원자 및 1개 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 공액형 또는 단리형, 그러나 비-누적형 C-C 이중 결합을 갖는 직쇄 또는 분지형 지방족 탄화수소 라디칼이다. C10-C24-알케닐에 대한 예는 C10-C11-알케닐 및 C12-C20-알케닐에 대해 상기 열거된 것들, 및 부가적으로 또한 트리코실, 테트라코실 및 이의 위치 이성질체이다.
알케닐 기 내의 C-C 이중 결합은 시스 또는 트랜스-치환될 수 있다. 알케닐 라디칼이 천연 지방산에서 유래되는 경우, C-C 이중 결합은 일반적으로 시스이다.
C1-C6-히드록시알킬은, 1개의 수소 원자가 히드록실 기로 교체된, 상기 정의된 바와 같은 C1-C6-알킬 기이다. C1-C6-히드록시알킬에 대한 예는 히드록시메틸, 1-히드록시에틸, 2-히드록시에틸, 1-히드록시프로프-1-일, 1-히드록시프로프-2-일, 2-히드록시프로프-1-일, 2-히드록시프로프-2-일, 3-히드록시프로프-1-일, 1-히드록시부트-1-일, 1-히드록시부트-2-일, 1-히드록시부트-3-일, 2-히드록시부트-1-일, 2-히드록시부트-2-일, 2-히드록시부트-3-일, 3-히드록시부트-1-일, 4-히드록시부트-1-일, 1-히드록시-2-메틸-프로피-1-일, 2-히드록시-2-메틸-프로피-1-일, 3-히드록시-2-메틸-프로피-1-일 또는 2-(히드록시메틸)-2-메틸-에트-1-일이다.
C1-C6-알콕시는 산소 원자를 통해 부착된, 상기 정의된 바와 같은 C1-C6-알킬 기이다. C1-C6-알콕시에 대한 예는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-메틸에톡시 (이소프로폭시), 부톡시, 1-메틸프로폭시 (sec-부톡시), 2-메틸프로폭시 (이소부톡시), 1,1-디메틸에톡시 (tert-부톡시), 펜톡시, 1-메틸부톡시, 2-메틸부톡시, 3-메틸부톡시, 1,1-디메틸프로폭시, 1,2-디메틸프로폭시, 2,2-디메틸프로폭시, 1-에틸프로폭시, 헥속시, 1-메틸펜톡시, 2-메틸펜톡시, 3-메틸펜톡시, 4-메틸펜톡시, 1,1-디메틸부톡시, 1,2-디메틸부톡시, 1,3-디메틸부톡시, 2,2-디메틸부톡시, 2,3-디메틸부톡시, 3,3-디메틸부톡시, 1-에틸부톡시, 2-에틸부톡시, 1,1,2-트리메틸프로폭시, 1,2,2-트리메틸프로폭시, 1-에틸-1-메틸프로폭시 또는 1-에틸-2-메틸프로폭시이다.
C8-C10-알칸올은 임의의 위치에서 히드록실 기로 치환된, 상기 정의된 바와 같은 선형 또는 분지형 C8-C10-알킬 기이다. 예는 n-옥탄올, n-노난올, n-데칸올, 2-에틸헥산올, 네오노난올, 2-프로필헵탄올, 네오데칸올 및 이의 다른 위치 이성질체이다.
여러 화합물 I의 혼합물이 사용되는 경우, 화합물은 일반적으로 그의 R에 대한 정의가 상의하다.
달리 명시되지 않는 한, 구성요소의 양 또는 농도가 "ppm"으로 주어지는 경우, 이는 참조 물질 1,000,000 g 당 구성요소 1 g (또는 1 mg/kg)에 상응한다. 물 중의 구성요소의 농도를 정의하기 위해 단위 "ppm"이 사용되는 경우, 물의 밀도가 1 g/l에 가까운 것에 미뤄볼 때, 1 ppm은 또한 물 1 m3 당 구성요소 1 g (또는 1 mg/l)으로 이해될 수도 있다.
본 발명의 실시양태
달리 명시되지 않는 한, 본 발명의 일반적인 및 바람직한 실시양태에 대한 하기 설명은 본 발명의 방법 및 용도 둘 모두에 관한 것이다.
특정 실시양태에서는, 본 발명의 방법 및 용도에서 가압 물-스팀 시스템에 존재 또는 사용할 물에, (예를 들어 JP S57-185988의 제형에 함유된 바와 같은) 폴리말레산 또는 이의 염이 첨가되지 않는다.
특정 실시양태에서는, 본 발명의 방법 및 용도에서 가압 물-스팀 시스템에 존재 또는 사용할 물에, 12-24개의 탄소 원자를 갖는 방향족, 알킬방향족, 지방족 또는 지환족 탄화수소의 술포클로라이드와 암모니아 또는 1차 지방족 아민과의 반응 생성물에 이어 생성된 술파미드와 2-9개의 탄소 원자를 갖는 할로겐 카르복실산과의 반응에 의한 것, 및 염기 존재 하의 2-9개의 탄소 원자를 갖는 아미노카르복실산과 술포클로라이드와의 반응 생성물, 및 이들 반응 생성물의 염 (DE 1916628의 구성요소 A))이 첨가되지 않는다.
특정 실시양태에서는, 본 발명의 방법 및 용도에서 가압 물-스팀 시스템에 존재 또는 사용할 물에, 폴리말레산 또는 이의 염, 및 12-24개의 탄소 원자를 갖는 방향족, 알킬방향족, 지방족 또는 지환족 탄화수소의 술포클로라이드와 암모니아 또는 1차 지방족 아민의 반응 생성물에 이어 생성된 술파미드와 2-9개의 탄소 원자를 갖는 할로겐 카르복실산과의 반응에 의한 것, 및 염기 존재 하의 2-9개의 탄소 원자를 갖는 아미노카르복실산과 술포클로라이드와의 반응 생성물, 및 이들 반응 생성물의 염 (DE 1916628의 구성요소 A))이 첨가되지 않는다.
또 다른 특정 실시양태에서는, 본 발명의 방법 및 용도에서 가압 물-스팀 시스템에 존재 또는 사용할 물에, 하기 화학식의 N,N'-이치환된 아미노메틸 트리아졸 유도체 (EP 1092788 A2의 구성요소 b))가 첨가되지 않는다:
T-CH2-NR2
여기서, T는 임의로 치환된 1,2,3-벤조티아졸 기 또는 임의로 치환된 1,2,4-트리아졸 기이고, R은 히드록시알킬 기이다.
매우 특정한 실시양태에서는, 가압 물-스팀 시스템에 존재 또는 사용할 물에, 상기한 폴리말레산 또는 이의 염 중 어느 것도, 그리고 12-24개의 탄소 원자를 갖는 방향족, 알킬방향족, 지방족 또는 지환족 탄화수소의 술포클로라이드와 암모니아 또는 1차 지방족 아민과의 상기한 반응 생성물에 이어 생성된 술파미드와 2-9개의 탄소 원자를 갖는 할로겐 카르복실산과의 반응에 의한 것 중 어느 것도, 그리고 염기 존재 하의 2-9개의 탄소 원자를 갖는 아미노카르복실산과 술포클로라이드와의 상기한 반응 생성물, 또는 이들 반응 생성물의 염 중 어느 것도, 그리고 상기한 트리아졸 유도체 중 어느 것도 첨가되지 않는다.
N-아실사르코신 화합물 (I)
여러 화합물 I의 혼합물이 사용되는 경우, 화합물은 그의 R에 대한 정의가 상의하다. 이러한 혼합물은, 여러 N-아실사르코신 (I)을 혼합함으로써 또는 여러 카르복실산 R-C(=O)OH의 혼합물에 대해 사르코신과의 아미드화 반응을 수행함으로써 또는 여러 카르복실산 R-C(=O)OH의 혼합물에 대해 메틸아민과의 아미드화 반응에 이어 생성된 아미드를 포름알데히드와 반응시킴으로써 수득될 수 있다. 여러 카르복실산의 혼합물은 여러 카르복실산을 혼합함으로써 수득될 수 있지만, 보다 편리하게는 천연 오일 또는 지방의 가수분해로부터 수득된다. 천연 오일 및 지방은 일반적으로 여러 트리글리세리드의 혼합물이며, 여기서 단일 트리글리세리드 분자는 여러 지방산에서 유래될 수 있다. 그러한 천연 트리글리세리드의 가수분해, 및 수득된 지방산 혼합물과 사르코신과의 후속 아미드화는 물론, 여러 라디칼 R을 갖는 화합물 I의 혼합물을 초래한다.
여러 화합물 (I)의 혼합물이 유래될 수 있는 천연 오일 (식물성 오일)에 대한 예는 해바라기 오일, 평지씨 오일, 대두 오일, 코코넛 오일, 팜 오일, 팜 커넬 오일, 옥수수 오일 (곡물 오일), 올리브 오일, 땅콩 오일, 목화씨 오일, 린시드 오일, 참깨 오일, 홍화 오일 등이다. 여러 화합물 (I)의 혼합물이 유래될 수 있는 천연 지방에 대한 예는 탈로우 지방이다.
화학식 (I) 내의 R은 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 C=C 이중 결합을 갖는 C12-C20-알케닐 및 C12-C20-알킬로 이루어진 군으로부터 선택되며; 여기서 화학식 (I)의 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물이 사용되는 경우에는, 혼합물의 총 중량을 기준으로 최대 25 중량%의 N-아실사르코신 화합물 (I)에서, R은 또한 C5-C9 알킬일 수 있으며; 혼합물의 총 중량을 기준으로 최대 55 중량%의 N-아실사르코신 화합물 (I)에서, R은 또한 1개의 C=C 이중 결합을 갖는 C10-C11-알케닐 및 C10-C11-알킬로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
바람직하게는, 화학식 (I) 내의 R은 평균적으로 12 내지 18개의 탄소 원자를 갖는다.
특정 실시양태에서, 단일 화합물 I (즉, 화합물 I의 혼합물이 아님)이 사용되고, 이 화합물에서 R은 바람직하게는 1개의 C=C 이중 결합을 갖는 C12-C18-알케닐 또는 C12-C18-알킬이며; 여기서 R은 보다 바람직하게는 1개의 C=C 이중 결합을 갖는 C14-C18-알케닐이고, 특히 1개의 C=C 이중 결합을 갖는 C16-C18-알케닐이다. 구체적인 실시양태에서, R은 올레산 ((9Z)-옥타데센산)에서 유래된다 (즉, R은 (8Z)-헵타데세닐임).
또 다른 특정 실시양태에서, R이 여러 의미를 갖는 여러 화합물 I의 혼합물이 사용된다. 이 혼합물에서, R은 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 C=C 이중 결합을 갖는 C12-C20-알케닐 및 C12-C20-알킬로 이루어진 군으로부터 선택되며; 여기서, 혼합물의 총 중량을 기준으로 최대 25 중량%의 N-아실사르코신 화합물 (I)에서, R은 또한 C5-C9 알킬일 수 있고; 혼합물의 총 중량을 기준으로 최대 55 중량%의 N-아실사르코신 화합물 (I)에서, R은 또한 1개의 C=C 이중 결합을 갖는 C10-C11-알케닐 및 C10-C11-알킬로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 다시 말해서, 그러한 혼합물에서, 혼합물의 총 중량을 기준으로 적어도 20 중량%의, 혼합물에 존재하는 화합물 I에서, R은 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 C=C 이중 결합을 갖는 C12-C20-알케닐 및 C12-C20-알킬로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, 여러 화합물 (I)의 혼합물이 사용되는 경우, 아실 사르코신 (I) 내의 기 R-C(=O)는 천연 오일 또는 지방, 특히 식물성 오일에서 유래된다. 적합한 식물성 오일에 대한 예는 해바라기 오일, 평지씨 오일, 대두 오일, 코코넛 오일, 팜 오일, 팜 커넬 오일, 옥수수 오일 (곡물 오일), 올리브 오일, 땅콩 오일, 목화씨 오일, 린시드 오일, 참깨 오일 및 홍화 오일이다. 이들 중에는, 해바라기 오일, 평지씨 오일, 대두 오일, 코코넛 오일, 팜 오일, 팜 커넬 오일, 옥수수 오일 (곡물 오일) 및 올리브 오일이 바람직하다. 구체적인 예는 코코넛 오일이다. 따라서, 여러 화합물 I의 혼합물에 대한 구체적인 예는, 코코넛 오일의 가수분해, 및 가수분해로부터 수득된 지방산과 사르코신과의 후속 아미드화에 의해 (형식적으로) 수득가능한 혼합물이다.
단일 화합물 (I) 및 여러 화합물 (I)의 혼합물을 사용하는 것 중에는, 여러 화합물 (I)의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 여러 화합물 (I)의 혼합물 중에는, 식물성 오일, 예컨대 해바라기 오일, 평지씨 오일, 대두 오일, 코코넛 오일, 팜 오일, 팜 커넬 오일, 옥수수 오일 (곡물 오일), 올리브 오일, 땅콩 오일, 목화씨 오일, 린시드 오일, 참깨 오일 또는 홍화 오일에서 유래된 혼합물, 바람직하게는 해바라기 오일, 평지씨 오일, 대두 오일, 코코넛 오일, 팜 오일, 팜 커넬 오일, 옥수수 오일 (곡물 오일) 또는 올리브 오일에서 유래된 혼합물, 특히 코코넛 오일에서 유래된 혼합물이 바람직하며, 보다 정확하게는 식물성 오일, 예컨대 해바라기 오일, 평지씨 오일, 대두 오일, 코코넛 오일, 팜 오일, 팜 커넬 오일, 옥수수 오일 (곡물 오일), 올리브 오일, 땅콩 오일, 목화씨 오일, 린시드 오일, 참깨 오일 또는 홍화 오일의 가수분해, 바람직하게는 해바라기 오일, 평지씨 오일, 대두 오일, 코코넛 오일, 팜 오일, 팜 커넬 오일, 옥수수 오일 (곡물 오일) 또는 올리브 오일의 가수분해, 구체적으로 코코넛 오일의 가수분해, 및 가수분해로부터 수득된 지방산과 사르코신과의 후속 아미드화에 의해 수득가능한 혼합물인 것이 바람직하다.
N-아실사르코신 화합물 (I)은 공지되어 있으며 상업적으로 입수가능하다. 그것들은 관련 기술분야에 공지된 방법, 예컨대, 카르복실산 R-C(=O)OH 또는 이의 보다 반응성이 큰 유도체, 예컨대 이의 할라이드, 특히 클로라이드 또는 무수물 또는 에스테르와 사르코신 또는 이의 염과의 아미드화에 의해 수득될 수 있다. 또 다른 접근법은 아미드 R-C(=O)-NHCH3와 포름알데히드와의 반응에 의한 R-C(=O)-N(CH3)-CH2OH, 및 적합한 카르보닐화 촉매를 사용한 CO와의 후속 카르보닐화이다.
화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물, 화학식 (I)의 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염은, 물-스팀 시스템에 함유된 물 중의 화학식 (I)의 화합물의 평균 총 농도가 0.01 내지 10 mg/kg의 범위, 즉, 물-스팀 시스템에 함유된 물 1 kg 당 모든 화합물 (I) (산 형태로 계산 시) 0.01 내지 10 mg의 범위이도록 하는 양으로, 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가된다. 바람직한 실시양태에서, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물, 화학식 (I)의 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염은, 물-스팀 시스템에 함유된 물 중의 화학식 (I)의 화합물의 평균 총 농도가 0.01 내지 8 mg/kg의 범위, 보다 바람직하게는 0.02 내지 6 mg/kg의 범위, 특히 0.02 내지 5 mg/kg의 범위, 보다 특히 0.05 내지 5 mg/kg의 범위, 보다 더 특히 0.1 내지 5 mg/kg의 범위, 예컨대 0.5 내지 5 mg/kg의 범위; 구체적으로 0.1 내지 3.5 mg/kg의 범위, 보다 구체적으로 0.5 내지 3.5 mg/kg의 범위, 보다 더 구체적으로 0.5 내지 3 mg/kg의 범위, 매우 구체적으로 0.8 내지 2.5 mg/kg의 범위이도록 하는 양으로, 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가된다.
이와 관련해서, 용어 "평균 총 농도"는 농도의 시간 평균으로 이해되며, 이는 물-스팀 시스템의 작동 시간 동안에, 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물 중의 화학식 (I)의 모든 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염의 전체 농도가 평균적으로 상기 범위 내에 있음을 의미한다. 사실상, 물 중의 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염의 농도는, 물-스팀 시스템이 작동되는 모든 시점에서 반드시 상기 범위 내에 있는 것은 아니다. 그보다는, 농도가 특정 기간 동안 상기 범위를 벗어날 수 있음이 가능하다. 그러나, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염의 농도가 상기 범위를 벗어나는 임의의 기간은 통상 4 h, 특히 2 h를 초과하지 않을 것이다. 아울러, 이들 기간 동안에 농도는 통상 상기 주어진 상한치의 2배를 초과하지 않을 것이고, 0으로 떨어지지 않거나 단지 잠깐, 바람직하게는 4 h 이하 동안만 0으로 떨어질 것이다.
상기 주어진 농도 범위는, 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물이 액체 상태인 물-스팀 시스템의 해당 부분에서의 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염의 농도에 관한 것이다. 통상의 기술자라면 또한, 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물 중의 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염의 농도는 물-스팀 시스템 내에서 어느 정도 다양하게 할 수 있으며, 물-스팀 시스템의 각각의 및 모든 지점에서 동일하지 않을 수 있음을 이해할 것이다. 그러나, 편차는 그다지 크지 않을 것이며, 일반적으로 상기 주어진 평균 농도 범위는 물이 액체 상태인 물-스팀 시스템의 임의의 부분에서 유지된다.
화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염의 농도를 모니터링하고 이를 상기 범위로 유지하기 위해, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염의 농도는 통상 물-스팀 시스템의 적어도 1개의 지점에서, 특히 물-스팀 시스템의 적어도 2개의 지점에서 주기적으로 또는 연속적으로 결정된다. 예를 들면, 물-스팀 시스템이 물-스팀 회로인 경우, 문헌[IAPWS Technical Guidance Document 8 16(2016)]의 포인트 8.2 및 그 안에 인용된 참고문헌을 참조한다. 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염의 농도를 결정하기에 적합한 지점은 특히 물이 액체 상태인 것들이다. 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염의 농도를 제어하기에 바람직한 지점은 예를 들어 하기를 포함한다:
- 급수, 즉, 공급 탱크에서부터 물-스팀 회로로 공급되는 물;
- 응축수, 및
- 스팀 드럼의 물, 즉, 보일러의 스팀 발생 부분에 함유된 물.
화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염의 실제 농도의 모니터링을 위해, 통상 샘플을 취하고 샘플 중의 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염의 농도를 음이온성 계면활성제의 농도를 결정하기 위한 표준 방법, 예컨대, 예를 들어 문헌[S. Chitikela et al., Analyst, July 1995, 120, 2001-2004] 또는 [B. Wyrwas et al., J. Surfact. Deterg. 2014, 17, 191-198] 또는 그 안에 인용된 참고문헌에 기재된 방법에 의해 결정한다. 그러나 바람직하게는, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염의 농도의 결정은 하기에 보다 상세히 기재되어 있는 본 발명의 신규 결정 방법에 의해 수행된다. 물론, 예를 들어 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물의 일부를 관통형 측정 셀 또는 관통형 센서를 갖는 우회로를 통해 통과시킴으로써, 예를 들어 문헌[B. Wyrwas et al., J. Surfact. Deterg. 2014, 17, 191-198]의 방법에 의해 또는 문헌[M. Lendi et al. Power Plant Chemistry 2015, 17(1), pp. 8-13]의 방법과 유사한 방법으로, 인라인 측정에 의해 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 그의 염의 농도를 결정하는 것이 또한 가능하다. 이와 관련하여, 문헌[IAPWS Technical Guidance Document 8 16(2016)]의 포인트 8.4 및 그 안에 인용된 참고문헌을 추가로 참조한다.
대안적으로, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염의 농도는 시스템의 총 물 함량 및 첨가량으로부터 계산될 수 있다. 이는 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염이 단지 1회 첨가되는 시스템에 대해서 뿐만 아니라, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염이 시스템 고유의 손실을 보상하도록 주기적으로 또는 연속적으로 첨가되는 시스템에 대해서도 매우 실용적인 방법이며, 그러한 계산은 손실된 양을 결정, 계산 또는 산정할 수 있는 경우 가능하다.
화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염의 농도를 상기 범위로 유지하기 위해, 소비되는 임의의 N-아실사르코신 화합물 (I) 또는 이의 염은 화합물 (I)이 상기 주어진 농도 범위로 존재하도록 하는 양으로 보충될 것이다. 이를 위해, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 그의 염은, 적어도 물-스팀 시스템의 작동 동안 상기 농도가 달성되도록 하는 양으로, 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 투여된다.
물-스팀 회로의 작동을 위해 사용되는 물 중의 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 그의 염의 적절한 농도를 유지하기 위해, 화합물은 나누어 또는 연속적으로 첨가될 수 있다. 첨가 속도 또는 양은 물론, 대조군 측정에서 결정된 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 그의 염의 농도에 따라 달라질 것이다. 물-스팀 시스템이 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염 없이 미리 작동된 경우에는, 초기 첨가되는 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 그의 염의 양이 단지 상기 주어진 하한치에 가까운 저농도를 초래하는 것, 및 바람직한 농도 범위를 달성하기 위해 추가의 첨가가 이루어지는 것이 바람직하다. 특히 초기 과량투여는 피해야 한다.
이를 위해, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 그의 염은 주로, 물-스팀 시스템의 임의의 지점에서, 특히 물이 액체 형태로 존재하는 지점에서 첨가될 수 있다. N-아실사르코신 화합물의 첨가를 위해 적합한 지점은 주로, 필름 형성 아민 또는 기타 방식 첨가제에 대한 것과 동일하며, 주로 통상의 기술자에게 공지되어 있으며; 물-스팀 회로의 경우에는 예를 들어 문헌[A. Bursik et al., Power Plant Chemistry 2015, 17(6), pp. 342-353] 및 [IAPWS Technical Guidance Document 8 16(2016), point 8.5] 및 그 안에 인용된 참고문헌으로부터 공지되어 있다. 적합한 지점은, 급수 탱크와 보일러 사이의 임의의 지점, 예컨대, 보일러의 급수 펌프 입구, 탈기 히터 (탈기기), 특히 탈기기 출구, 이코노마이저, 특히, 저압 또는 고압 이코노마이저 회로의 공급 펌프 입구, 응축기, 및 공랭식 응축기로의 파이프라인 내, 응축물 추출 펌프 및/또는 드럼을 포함한다. 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염의 적어도 일부를 응축물 내로, 특히 응축물 배출 펌프에서 첨가하는 것이 유용할 수 있지만, 그것들을 급수를 통해서만, 예를 들어 보일러의 급수 펌프 입구 또는 급수 탱크에 첨가하는 것이 또한 가능하다.
본 발명자들은, 화합물 (I)에 대한 증기/물 분포비는 휘발성이 증기 상 내로의 수송 및 후속적으로 또한 응축물 내로의 수송을 가능케 할 만큼 충분히 높지만, 충분한 부분이 잔류하여 해당 부분에 보호를 제공하도록 하는 정도임을 관찰하였다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 방법 및 용도는, 스팀 및/또는 응축물과 접촉하는 가압 물-스팀 시스템의 해당 부분에 (또한) 부식 방지를 제공하는데 기여한다. 선호되는 증기/물 분포비 때문에, 이 보호 효과는 화합물 (I)이 급수만을 통해 시스템 내로 도입되는 경우에도 달성된다.
한 실시양태에서, 화학식 (I)의 화합물 또는 이의 혼합물은 그의 산 형태로 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가된다.
또 다른 실시양태에서, 화학식 (I)의 화합물 또는 이의 혼합물은 염 형태로 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가된다. 적합한 염은 알칼리 금속 양이온과의 염, 예컨대 Li, Na 또는 K 염, 및 암모늄 (NH4 +) 또는 치환된 암모늄 염이다. 암모늄 및 치환된 암모늄 염이 바람직하다. 적합한 치환된 암모늄 양이온은 화학식 [NHR1R2R3]+의 양이온이며, 여기서 R1, R2 및 R3은 서로 독립적으로 수소, C1-C6-알킬, C1-C6-히드록시알킬 및 C1-C6-알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되거나 (단, R1, R2 및 R3 중 적어도 하나는 수소가 아님); 또는 R1 및 R2는 N과 함께, 고리 구성원으로서의 O 및 N으로부터 선택된 헤테로원자를 추가로 함유할 수 있는 모노시클릭 또는 바이시클릭 5원 내지 10원 고리를 형성하고, R3은 수소, C1-C6-알킬, C1-C6-히드록시알킬 및 C1-C6-알콕시로 이루어진 군으로부터 선택된다. 치환된 암모늄 양이온이 유래 (H+의 첨가에 의해)되는 아민에 대한 예는 디메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 디에틸아민, 모노에탄올아민 (= 2-아미노에탄올), 디에틸히드록실아민, N,N-디메틸-2-아미노에탄올, N,N-디에틸-2-아미노에탄올 (= 디에틸에탄올아민; DEAE), 2-아미노-2-메틸프로판올, 메톡시프로필아민, 이소프로폭시프로필아민, 3-메톡시프로필렌아민, 5-아미노펜탄올, 디메틸아미노에틸프로판올, 1,2-디아미노에탄 및 모르폴린이다. 특정 아민은 모노에탄올아민 (= 2-아미노에탄올), N,N-디메틸-2-아미노에탄올, N,N-디에틸-2-아미노에탄올 (= 디에틸에탄올아민), 메톡시프로필아민 및 2-아미노-2-메틸프로판올이다. 구체적인 아민은 N,N-디에틸-2-아미노에탄올이다.
구체적인 실시양태에서, 화학식 (I)의 화합물 또는 인의 혼합물은 그의 산 형태로 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가된다.
또 다른 구체적인 실시양태에서, 화학식 (I)의 화합물 또는 이의 혼합물은 그의 염, 특히 그의 암모늄 또는 치환된 암모늄 염의 형태로 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가된다.
구체적인 실시양태에서, 화학식 (I)의 화합물은, 산 형태로 사용되든지 또는 염 형태로 사용되든지, 화학식 (I)의 화합물의 산 형태의 수성 용액 또는 에멀젼의 형태로 또는 이의 염으로 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가되며, 여기서 염은 바람직하게는 암모늄 또는 치환된 암모늄 염이다. 바람직하게는, 수성 용액 또는 에멀젼 중의 화학식 (I)의 화합물의 농도는 화학식 (I)의 화합물의 산 형태로 계산 시 및 수성 용액 또는 에멀젼의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 10 중량%의 범위이다. 바람직하게는, 수성 용액 또는 에멀젼은 최종적으로, 화학식 (I)의 화합물, 물 및 임의로 또한 암모니아 및/또는 적어도 1종의 유기 아민으로 이루어진 혼합물 99.9%로 이루어진다. 화학식 (I)의 화합물이 적어도 부분적으로 암모늄 또는 치환된 암모늄 염의 형태로 첨가되어야 한다면, 암모니아 및/또는 적어도 1종의 유기 아민이 존재한다.
가압 물-스팀 시스템
"가압" 물-스팀 시스템이란, 시스템이 주위 압력보다 더 높은 압력에서, 일반적으로 적어도 2 bar (0.2 MPa)로 작동됨을 의미한다. 바람직하게는, 작동 동안 물-스팀 시스템 내 압력은 적어도 10 bar (1 MPa), 특히 적어도 20 bar (2 MPa), 구체적으로 적어도 30 bar (3 MPa)이다. 일반적으로, 압력은 2 내지 300 bar (0.2 내지 30 MPa), 바람직하게는 10 내지 200 bar (1 내지 20 MPa), 보다 바람직하게는 20 내지 150 bar (2 내지 15 MPa), 구체적으로 30 내지 100 bar (3 내지 10 MPa), 예를 들어 30 내지 70 bar (3 내지 7 MPa) 또는 30 내지 50 bar (3 내지 5 MPa)이다. 그러나, 물-스팀 시스템의 일부 부분 내 압력은 예를 들어 급수 탱크 또는 전처리 시스템 (존재하는 경우)에서 더 낮을 수 있다.
본 발명의 관점에서 물-스팀 시스템은, 주로 부식되기 쉬운 내부 표면을 함유하며 스팀이 생성되는 임의의 시스템이다. "내부 표면"은, 물-스팀 시스템에서 순환하거나 그를 통과하는 물 또는 스팀과 접촉하여 주로 부식을 야기할 수 있는 조건이 가해지는 물-스팀 시스템의 표면이다. 그러한 시스템 내의 취약한 부분에 대한 예는 보일러 (= 스팀 발생기), 스팀 라인, 보다 일반적으로, 상이한 구성요소를 연결하는 파이프, 응축기, 냉각기, 터빈, 터빈 블레이드, 급수 탱크, 탈기 히터, 이코노마이저, 플래쉬 탱크, 전처리 시스템 등이며, 이는 주로 부식되기 쉬운 철계(ferrous) 및 비철계 재료, 예컨대 강, 알루미늄 및 이의 합금, 또는 구리 및 이의 합금으로 제조되거나 그를 함유한다. 시스템은 스팀-물 회로 (WSC)에서와 같이 스팀이 응축되고 다시 한바퀴 돌아서 재증발되는 회로일 수 있거나 그를 포함할 수 있거나; 또는 스팀이 재순환되지 않는 비-시클릭 시스템일 수 있다. 물-스팀 시스템은 예를 들어 산업적 플랜트의 부분으로서, 예를 들면 파워 플랜트, 예를 들어 화석 파워 플랜트, 예컨대 석탄-화력 파워 플랜트 및 가스 터빈 파워 플랜트의 부분으로서, 바이오가스 파워 플랜트의 부분으로서, 원자력 플랜트의 부분으로서, 지열 유닛의 부분으로서, 열 회수 스팀 발생기 (HRSG) 또는 희석 스팀 발생기를 포함하는 플랜트 등의 부분으로서 산업적 치수를 가질 수 있거나; 또는 유틸리티 크기를 가질 수 있다. 물-스팀 시스템은 일반적으로 적어도 스팀 발생기/보일러, 예를 들어 드럼 보일러 또는 관류(once-through) 스팀 발생기를 포함한다. 지열원으로부터의 고압수의 압력 해제에 의해 형성된 스팀을 사용하는 지열 플랜트는 예외일 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 물-스팀 시스템은 물-스팀 회로이다. 상기 언급된 바와 같이, 물-스팀 시스템은, 파워 플랜트, 예를 들어 화석 파워 플랜트, 예컨대 석탄-화력 파워 플랜트 및 가스 터빈 파워 플랜트의 부분, 바이오가스 파워 플랜트의 부분, 원자력 플랜트의 부분, 열 회수 스팀 발생기 (HRSG) 또는 희석 스팀 발생기를 포함하는 플랜트 등의 부분일 수 있다. 본 발명의 방법은 연속 모드로 작동되는 플랜트에 적합할 뿐만 아니라, 순환 모드로 작동되는 파워 플랜트의 부분인 물-스팀 회로의 고수요를 충족시키는 데에도 적합하다. 연속 모드와 달리, 순환 모드는 빈번한 단기 대기 기간 (오프 기간)을 갖는 불연속 작동으로 이해된다. 파워 플랜트에서 순환 모드는 유사하게 이해되며, 이는 시스템 부하 (수요) 요건의 변화에 응답한, 낮은 부하 변동 및 온/오프를 비롯하여 다양한 부하 수준 (파워 수요)에서의 발전 유닛의 작동을 의미한다. 본 발명의 방법은 이들 까다로운 조건 하에서의 효율적 및 경제적 부식 방지를 허용한다.
유리하게는, 본 발명에서 사용된 바와 같은 N-아실사르코신 (I) 및 그의 염은 실제로 무독성이다. 따라서 그것들은, 예를 들어 식품 (식품 첨가제, 음료 및 동물용 사료 포함), 화장품 또는 제약의 저온살균, 패킹 또는 저장을 비롯하여 멸균, 정제, 생산과 같은, 민감한 용품의 가공과 직접 또는 간접 관련된 물-스팀-시스템에서 사용하기에 적합하다. 따라서, 특정 실시양태에서, 본 발명의 방법 및 용도는, 식품 (식품 첨가제, 음료 및 동물용 사료 포함), 화장품 또는 제약의 직접 또는 간접 가공을 위한 스팀의 발생을 위해 사용되는 가압 물-스팀 시스템에 부식 방지를 제공하는데 기여한다.
"가공"이란 생산 현장에서부터 용품의 사용자/소비자까지의 임의의 단계, 예컨대 용품의 생산, 정제, 멸균, 저온살균, 세정, 퍼비싱(furbishing), 포장, 저장 및 운반을 의미한다.
"직접 가공"이란, 생산 현장에서부터 사용자/소비자까지의 일부 단계에서 스팀이 용품 또는 이의 구성요소와 직접 접촉함을 의미한다. "간접 가공"이란, 스팀과 용품 또는 이의 구성요소와의 직접 접촉이 없음을 의미한다. 예를 들면, 그러한 제품의 생산, 정제, 퍼비싱, 포장 또는 저장 동안 추출, 증류, 건조, 멸균 또는 저온살균 공정에서 스팀이 민감한 용품 또는 이의 구성요소와 직접 접촉한다. 간접 접촉이란, 스팀이 민감한 용품 또는 이의 구성요소와 직접 접촉하지는 않지만, 이후에 상기 용품 또는 이의 구성요소와 접촉하는 기타 용품, 재료 또는 표면과 직접 접촉함을 의미한다. 예는, 그 내부에서 또는 그와 함께 민감한 용품 또는 이의 구성요소가 가공 (예를 들어, 생산, 정제, 멸균, 저온살균, 세정, 퍼비싱, 패킹 또는 저장)되는, 포장 재료와의 또는 상부의 표면, 영역, 공간, 장치 또는 재료와의 스팀 접촉이다. 민감한 용품 또는 이의 구성요소와의 직접 또는 간접적인 스팀 접촉은 예를 들어, 식품, 식품 첨가제, 음료, 사료, 화장품 또는 제약의 생산 시 추출 또는 증류 공정에서, 고압 식품 보존 시에, 식품, 식품 첨가제, 음료, 사료, 화장품 또는 제약의 포장 시에, 베이커리, 유제품 플랜트, 설탕이 생산 또는 가공되는 플랜트, 통조림 공장, 양조장, 정육점, 제약 또는 화장품을 위한 생산 및 포장 현장 등에서의 영역, 공간, 표면, 장치 또는 작업 재료의 세정 또는 멸균 시에 발생한다.
식품과의 직접 접촉을 단지 예시하자면, 예를 들어 캔 밀봉, 홍합 조리 동안, 육류 및 가금류 가공, 예를 들어 (닭, 오리, 거위, 칠면조 등의) 플러킹(plucking) 또는 돼지 강모의 제거 등의 동안; 표백, 해동 또는 조리 동안 스팀이 식품과 직접 접촉한다.
간접 접촉의 한 예는, 식품, 사료, 화장품 또는 제약과의 접촉에 적합한 종이, 예를 들어 포장지의 생산을 위해 사용되는 제지기에서 사용되는 물-스팀 회로이다. 따라서, 바람직한 실시양태에서 물-스팀 시스템은, 제지기, 특히 식품, 사료, 화장품 또는 제약과의 접촉에 적합한 종이, 예를 들어 포장지의 생산을 위해 사용되는 제지기에서 사용되는 물-스팀 회로이다. 간접 접촉의 또 다른 예는, 양조장 (예: 터널 저온살균기) 또는 기타 음료 산업 (주스, 청량 음료, 미네랄 워터, 시럽 등) 또는 통조림 공장에서의 병 또는 캔과 같은 포장 재료의 정제 및/또는 멸균에서 사용되는 스팀이다.
대안적인 실시양태에서, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염은, 지열 파워 플랜트, 예컨대 건식 스팀 발전소, 플래쉬 스팀 발전소 또는 2원 사이클 발전소, 또는 지열 난방 유닛, 예를 들어 지열 지역 난방 유닛의 생산 웰, 주입 웰, 열 교환기, 스팀 분리기, 지상 및 지하 파이프라인 등에 첨가된다. 전력 생산/가열 사이클 후에 취약한 성분을 함유하는 물을 환경 내로 방출하는 것이 바람직하지 않음은 분명하다.
화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염은 그러한 설비에서 전형적으로 사용되는 물질, 예를 들어 포스폰산, 중합체 첨가제 또는 킬레이트제와 조합하여 사용할 수 있다. 적합한 포스폰산의 예는 EDTMP [에틸렌디아민 테트라(메틸렌 포스폰산)], ATMP [아미노트리스(메틸렌포스폰산)], PBTC (포스포노부탄트리카르복실산), TDTMP [테트라메틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산)], HDTMP [헥사메틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산)], 에티드론산, HEDP (1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산), DMMP (디메틸 메틸포스포네이트), 비닐포스폰산, AMP [아미노트리스(메틸렌포스폰산)], HPAA (2-히드록시포스포노카르복실산), 또는 CEPA (2-카르복시에틸 포스폰산)이다. 적합한 중합체 첨가제의 예는 아크릴산 단일중합체, 공중합체 및 삼원공중합체, 포스피노폴리카르복실산, 아크릴레이트/아크릴아미드 공중합체, 아크릴아미드 및 이의 염의 단일중합체, 공중합체 및 삼원공중합체, 폴리에틸렌 글리콜, 아크릴산 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산 (AMPS)에 기반한 공중합체 및 삼원공중합체, (메트)아크릴산 및 알릴에테르에 기반한 공중합체 및 삼원공중합체 등이다.
그러한 지열 시스템의 압력은 2 내지 60 bar (0.2 내지 6 MPa) 사이에서 다양할 수 있다. 시스템에 따라, 온도는 55 내지 300℃ 사이에서 다양할 수 있다. pH 값은 전형적으로 4 내지 10의 범위이다.
또 다른 실시양태에서, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염은 희석 스팀 발생기 (DSG)에 첨가된다. 희석 스팀 발생기는 에틸렌 플랜트에서 통상 사용되는 저압 보일러이며, 여기서 그것들은 크래킹 공정을 위한 희석 스팀을 전달한다. 대부분의 경우 물 시스템은, 크래킹 로(furnace)에서부터 오일 켄치 유니티(unity)에 이어 물 켄치 유니티, 오일/물 분리기 및 스트리퍼에서 DSG 및 다시 로로 순환되는 폐쇄형 루프이다. DSG 처리의 문제점은 많은 경우 고농도의 C1-C4 카르복실산 (주로 포름산 및 아세트산)이다. 따라서, 주된 문제는 보일러 및 희석 스팀 라인의 부식 방지이다.
단지 불확실함을 피하기 위해, N-아실사르코신 화합물, 그의 혼합물 및 염은 물론 임의의 가압 물-스팀 시스템에서 사용하기에 적합하다. 상기 구체적으로 언급된 시스템 (민감한 용품의 가공, 지열 파워 플랜트/난방 유닛 및 DSG와 직접 또는 간접 관련된 물-스팀-시스템)은 N-아실사르코신 화합물, 그의 혼합물 및 염의 이점이 특히 분명해지는 경우를 강조한다.
작동 조건
상기 설명된 바와 같이, 시스템은 주위 압력보다 더 높은 압력에서, 일반적으로 적어도 2 bar (0.2 MPa)로 작동된다. 바람직하게는, 작동 동안 물-스팀 시스템 내 압력은 적어도 10 bar (1 MPa), 특히 적어도 20 bar (2 MPa), 구체적으로 적어도 30 bar (3 MPa)이다. 일반적으로, 압력은 2 내지 300 bar (0.2 내지 30 MPa), 바람직하게는 10 내지 200 bar (1 내지 20 MPa), 보다 바람직하게는 20 내지 150 bar (2 내지 15 MPa), 구체적으로 30 내지 100 bar (3 내지 10 MPa), 예를 들어 30 내지 70 bar (3 내지 7 MPa) 또는 30 내지 50 bar (3 내지 5 MPa)이다. 그러나, 물-스팀 시스템의 일부 부분 내 압력은 예를 들어 급수 탱크 또는 전처리 시스템 (존재하는 경우)에서 더 낮을 수 있다.
바람직하게는, 작동 동안 물-스팀 시스템 내 온도는 적어도 100℃, 바람직하게는 150 내지 570℃, 특히 200 내지 400℃, 구체적으로 200 내지 350℃이다. 그러나, 물-스팀 시스템의 일부 부분 내 온도는, 예를 들어 응축기, 급수 탱크 또는 전처리 시스템 (존재하는 경우)에서 더 낮을 수 있다.
물-스팀 시스템의 작동 동안 pH는 바람직하게는 적어도 중성 (즉, 적어도 pH 7, 예를 들어 7 내지 14 또는 7 내지 12 또는 7 내지 10)이다. 최적의 pH 수준은, 구체적인 물-스팀 시스템, 물 또는 스팀과 접촉하는 그 안에 함유된 재료, 및 작동 모드에 따라 달라진다. 대체로, 연속 작동 하의 시스템은 불연속적으로 가동되는 시스템 (예를 들어, 순환 모드 작동) 또는 셧다운 동안의 시스템보다 pH가 지나치게 낮거나 지나치게 높기 때문에 부식에 대해 덜 취약하다. 물 또는 스팀과 접촉하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 구성요소를 함유하는 시스템은 일반적으로 강의 것들보다 더 낮은 pH에서; 적어도 비-연속 작동 모드로 작동된다. 그러나, 지열 파워 플랜트 또는 난방 유닛은 또한 7 미만의 pH에서 작동될 수 있지만, 바람직하게는 pH는 적어도 4, 보다 바람직하게는 적어도 5, 특히 적어도 6, 보다 특히 적어도 7, 예를 들어 4 내지 10 또는 5 내지 10 또는 6 내지 9.5 또는 7 내지 9이다. 따라서 요컨대, 물-스팀 시스템 내 pH는 전형적으로 4 내지 14, 바람직하게는 5 내지 12, 보다 바람직하게는 6 내지 12, 예를 들어 7 내지 12 또는 7 내지 11 또는 7.5 내지 11, 또는 8.0 내지 10 또는 8.5 내지 10의 범위이다. pH 값은 20℃에서 결정된 값에 관한 것이다.
물-스팀 시스템이 물-스팀 회로인 경우에는, 20℃에서 결정 시 바람직하게는 pH 7.5 내지 12의 범위, 보다 바람직하게는 8.0 내지 11의 범위, 특히 pH 8.5 내지 10의 범위, 보다 특히 pH 8.7 내지 10의 범위, 구체적으로 pH 9.0 내지 10의 범위, 매우 구체적으로 pH 9.2 내지 10 범위의 물의 pH 값을 유지한다. 이는 일반적으로, 적합한 염기의 첨가에 의해 달성될 것이다. 적합한 염기는 예를 들어 알칼리 금속 수산화물, 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 수산화리튬, 포스페이트, 예컨대 인산나트륨, 암모니아 및 알칼리화 아민이다. 알칼리화 아민은 휘발성 아민, 특히 아민 NR1R2R3이며, 여기서 R1, R2 및 R3은 서로 독립적으로 수소, C1-C6-알킬, C1-C6-히드록시알킬 및 C1-C6-알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되거나 (단, R1, R2 및 R3 중 적어도 하나는 수소가 아님); 또는 R1 및 R2는 N과 함께, 고리 구성원으로서의 O 및 N으로부터 선택된 헤테로원자를 추가로 함유할 수 있는 모노시클릭 또는 바이시클릭 5원 내지 10원 고리를 형성하고, R3은 수소, C1-C6-알킬, C1-C6-히드록시알킬 및 C1-C6-알콕시로 이루어진 군으로부터 선택된다. 적합한 아민 NR1R2R3에 대한 예는 디메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 디에틸아민, 모노에탄올아민 (= 2-아미노에탄올), 디에틸히드록실아민, N,N-디메틸-2-아미노에탄올, N,N-디에틸-2-아미노에탄올 (= 디에틸에탄올아민; DEAE), 2-아미노-2-메틸프로판올, 메톡시프로필아민, 이소프로폭시프로필아민, 3-메톡시프로필렌아민, 5-아미노펜탄올, 디메틸아미노에틸프로판올, 1,2-디아미노에탄, 모르폴린 및 이의 혼합물이다. 특정 아민은 모노에탄올아민 (= 2-아미노에탄올), N,N-디메틸-2-아미노에탄올, N,N-디에틸-2-아미노에탄올 (= 디에틸에탄올아민), 메톡시프로필아민 및 2-아미노-2-메틸프로판올이다. 구체적인 아민은 N,N-디에틸-2-아미노에탄올이다.
물-스팀 회로의 작동 시간 동안에, 물-스팀 회로의 작동을 위해 사용되는 물의 pH 값은 평균적으로 상기 범위 내에 있다. 사실상, 물-스팀 회로가 작동되는 모든 시점에서 물의 pH 값이 반드시 상기 범위 내에 있는 것은 아니다. 그보다는, pH 값이 짧은 기간 동안 상기 범위를 벗어날 수 있음이 가능하다. 그러나, 부식의 증가를 피하기 위해, pH 수준이 상기 범위를 벗어나는 임의의 기간은 통상 1 h, 특히 30 min을 초과하지 않을 것이다. 아울러, 이들 기간 동안에 pH 수준은 통상 상기 주어진 한도의 0.2 pH 단위 초과, 특히 0.1 pH 단위 초과 만큼 벗어나지 않을 것이다.
통상의 기술자라면 또한, 물-스팀 회로의 작동을 위해 사용되는 물의 pH 수준은 물-스팀 회로 내에서 어느 정도 다양하게 할 수 있으며, 물-스팀 회로의 각각의 및 모든 지점에서 동일하지 않을 수 있음을 이해할 것이다. 그러나, 편차는 그다지 크지 않을 것이며, 일반적으로 상기 평균 pH 수준은 물이 액체 상태인 물-스팀 회로의 임의의 부분에서 유지된다.
물-스팀 회로의 작동을 위해 사용되는 물의 pH 수준을 모니터링하고 이를 상기 범위로 유지하기 위해, pH 수준은 통상 물-스팀-회로의 적어도 1개의 지점에서, 특히 물-스팀-회로의 적어도 2개의 지점에서 주기적으로 또는 연속적으로 결정된다. pH 수준을 결정하기에 적합한 지점은 특히 물이 액체 상태인 것들이다. pH 수준을 제어하기에 바람직한 지점은 예를 들어 하기를 포함한다:
- 급수, 즉, 공급 탱크에서부터 물-스팀 회로로 공급되는 물;
- 응축수, 및
- 스팀 드럼의 물, 즉, 보일러의 스팀 발생 부분에 함유된 물.
물-스팀 회로의 작동을 위해 사용되는 물의 실제 pH 수준의 모니터링을 위해, 샘플을 취할 수 있고 샘플의 pH를 상기 기재된 바와 같은 표준 절차에 따라, 예를 들어 DIN EN ISO 10253:2012-04에 기재된 절차 또는 관련 기술분야에 공지된 기타 방법에 따라 결정한다. 물론, 예를 들어 물-스팀 회로의 작동을 위해 사용되는 물의 일부를 pH 계측기가 구비된 관통형 측정 셀을 갖는 우회로를 통해 통과시킴으로써, 인라인 측정에 의해 pH 값을 결정하는 것이 또한 가능하다.
요망되는 pH의 유지 또는 조절을 위해 사용되는 염기는 주로 물-스팀 회로의 임의의 지점에서, 특히 물이 액체 형태로 존재하는 지점에서 첨가될 수 있다. 염기를 첨가하기에 적합한 지점은 N-아실사르코신 또는 그의 염의 첨가에 대해 상기 언급된 것들이며, 이는 예를 들어 급수 탱크, 급수 탱크와 보일러 사이의 임의의 지점, 예컨대, 보일러의 급수 펌프 입구, 탈기 히터 (탈기기), 특히 탈기기 출구, 이코노마이저, 특히, 저압 또는 고압 이코노마이저 회로의 공급 펌프 입구, 응축기, 및 공랭식 응축기로의 파이프라인 내, 응축물 추출 펌프 및/또는 드럼을 포함한다.
물-스팀 회로의 작동을 위해 사용되는 물의 적절한 pH 수준을 유지하기 위해, 추가의 염기를 나누어 또는 연속적으로 첨가할 수 있다. 첨가 속도 또는 양은 물론 pH 측정 결과로부터 달라질 것이다.
아울러, 물-스팀 시스템이 물-스팀 회로인 경우에는, 물-스팀 회로의 작동을 위해 사용되는 물의 전도도를 최대 30 μS/cm, 특히 최대 20 μS/cm 또는 최대 10 μS/cm의 수준으로 유지하는 것이 유익한 것으로 밝혀졌다. 여기서 주어진 전도도 값은 22℃에서 결정 시의 물-스팀 회로의 작동을 위해 사용되는 물의 샘플의 구체적인 전도도에 관한 것이다. 전도도는 예를 들어 DIN EN 27888:1993-11에 기재된 바와 같은 표준 절차에 의해 결정될 수 있다. 일부 경우에 22℃에서 전도도를 측정하는 것이 가능하지 않을 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 그러나, 통상의 기술자는 전도도의 온도 의존성을 알고 있기 때문에 22℃에서 전도도를 측정할 필요는 없다. 따라서, 22℃와 상이한 온도에서 전도도를 측정하고 적절한 보정을 하는 것이 가능하다. 현대 전도도 계측기는 통상 온도 보상 수단을 갖는다. 빈번하게는, 전도도는 온도 영향을 최소화하기 위해 20 내지 27℃ 범위의 온도를 갖는 샘플에서 측정된다.
물-스팀 회로의 작동 시간 동안에, 물-스팀 회로의 작동을 위해 사용되는 물의 전도도는 평균적으로 상기 한도 미만이다. 사실상, 물-스팀 회로가 작동되는 모든 시점에서 물의 전도도가 반드시 상기 한도 미만인 것은 아니다. 그보다는, 전도도가 짧은 기간 동안 상기 한도보다 약간 더 높을 수 있음이 가능하다. 그러나, 전도도가 상기 한도보다 더 높은 임의의 기간은 통상 4 h, 특히 2 h를 초과하지 않을 것이다. 아울러, 이들 기간 동안에 전도도는 통상 50 μS/cm를 초과하지 않을 것이며, 특히 30 μS/cm 또는 20 μS/cm를 초과하지 않을 것이다.
통상의 기술자라면 또한, 물-스팀 회로의 작동을 위해 사용되는 물의 전도도는 물-스팀 회로 내에서 어느 정도 다양하게 할 수 있으며, 물-스팀 회로의 각각의 및 모든 지점에서 동일하지 않을 수 있음을 이해할 것이다. 그러나, 편차는 그다지 크지 않을 것이며, 일반적으로 전도도의 상기 한도는 물이 액체 상태인 물-스팀 회로의 임의의 부분에서 유지된다.
물-스팀 회로의 작동을 위해 사용되는 물의 전도도를 모니터링하고 이를 상기 범위로 유지하기 위해, 전도도는 통상 물-스팀-회로의 적어도 1개의 지점에서, 특히 물-스팀-회로의 적어도 2개의 지점에서 주기적으로 또는 연속적으로 결정된다. 물-스팀 회로의 작동을 위해 사용되는 물의 전도도를 결정하기에 적합한 지점은 물이 액체 상태인 것들이다. pH 수준을 제어하기에 바람직한 지점은 예를 들어 하기를 포함한다:
- 급수, 즉, 공급 탱크에서부터 물-스팀 회로로 공급되는 물;
- 응축수, 및
- 스팀 드럼의 물, 즉, 보일러의 스팀 발생 부분에 함유된 물.
물-스팀 회로의 작동을 위해 사용되는 물의 실제 전도도의 모니터링을 위해, 샘플을 취할 수 있고 샘플의 전도도를 표준 절차에 따라, 특히 DIN EN 27888:1993-11에 기재된 절차에 따라 결정한다. 물론, 예를 들어 물-스팀 회로의 작동을 위해 사용되는 물의 일부를 전도도 계측기가 구비된 관통형 측정 셀을 갖는 우회로를 통해 통과시킴으로써, 인라인 측정에 의해 전도도 값을 결정하는 것이 또한 가능하다.
전도도를 상기 한도 미만으로 유지하기 위해, 물로부터 전도도를 야기하는 이온을 제거하는 것이 필요할 수 있다. 이를 위해, 물-스팀 회로에서 순환하는 물을, 이온-교환 수지 층, 특히 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지의 혼합층을 통해 안내하여 임의의 이온성 불순물을 제거할 수 있다. 이들 유닛은 폴리싱(polishing) 유닛이라고도 지칭된다. 바람직하게는, 응축물은 폴리싱 유닛을 통해 안내된다.
N-아실사르코신 화합물 (I)은 다양한 금속, 특히 철계 재료 및 이의 합금 (예컨대, 다양한 강 유형)뿐만 아니라 비철계 금속 및 합금, 예컨대 구리, 구리 합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 부식 방지를 부여하기에 유용하다.
스팀 발생기 및 터빈은 빈번하게는 철계 재료, 일반적으로 강으로 제조되지만, 다른 구성요소, 예컨대 응축기 또는 냉각기 및 파이프, 및 기타 물/스팀 시스템은 비철계 재료, 예컨대 구리, 구리 합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되거나 그를 포함할 수 있다.
강 또는 비철계 금속/합금의 유형은 구성요소의 유형 및 이의 구성 요구조건에 따라 달라질 것이다. 물-스팀 회로의 구성요소의 구성을 위해 빈번하게 사용되는 강 유형은 고합금 강 또는 저합금 강일 수 있으며, 이는 예를 들어 마르텐사이트 강, 특히 9 - 14%의 크로뮴 함량을 갖는 마르텐사이트 강, 예컨대 마르텐사이트 강 T/P92 및 VM12/VM12-SHC, 오스테나이트 강 및 페라이트 강, 예를 들어 저합금 페라이트 강, 예컨대 T/P24, 뿐만 아니라 니켈 베이스 합금을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.
전형적인 알루미늄 재료는 특히 > 99%의 알루미늄 함량을 갖는 순수한 알루미늄, 및 알루미늄 합금, 예컨대 알루미늄-마그네슘 합금, 알루미늄-마그네슘-규소 합금 및 알루미늄-아연 합금을 포함한다.
전형적인 구리 재료는 순수한 구리 및 황동을 포함한다.
특히, N-아실사르코신 화합물 (I)은 강, 구리 및 이의 합금에, 특히 강 및 구리에, 구체적으로 강에 부식 방지를 부여하기에 유용하다.
화합물 (I) 또는 이의 염, 및 pH 조절 및 화합물 (I)의 염과 관련해서 상기 기재된 임의적 염기에 추가로, 추가의 첨가제가 스팀-물 시스템 내 물에 첨가될 수 있다. 이들은 산소 스캐빈저, 또는 스케일 방지제(anti-scalant) 또는 분산제로서의 중합체 첨가제를 포함한다.
중합체 첨가제에 대한 예는, (메트)아크릴산의 단일중합체, 공중합체 및 삼원공중합체 또는 그 이상의 중합체, 예컨대 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, (메트)아크릴산 및 (메트)아크릴레이트의 공중합체 및 삼원공중합체 또는 그 이상의 중합체, 아크릴산 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산 (AMPS)의 공중합체 및 삼원공중합체 또는 그 이상의 중합체, 및 (메트)아크릴산 및 알릴에테르의 공중합체 및 삼원공중합체 또는 그 이상의 중합체; 상기 언급된 것들과 상이한 (메트)아크릴레이트의 단일중합체, 공중합체 및 삼원공중합체 또는 그 이상의 중합체, 예컨대, 아크릴레이트 및 아크릴아미드의 공중합체 및 삼원공중합체 또는 그 이상의 중합체, 상기 언급된 것들과 상이한 아크릴아미드의 단일중합체, 공중합체 및 삼원공중합체 또는 그 이상의 중합체, 포스피노폴리카르복실산 및 폴리에틸렌 글리콜이다.
산소 스캐빈저에 대한 예는 히드라진, 카르보히드라지드, 디에틸히드록실 아민, 아스코르브산 및 이의 염, 술파이트 및 바이술파이트이다.
본 발명은 또한, 화학식 (I)의 화합물의 수성 용액 또는 에멀젼 중의 화학식 (I)의 화합물의 농도를 결정하기 위한 방법에 관한 것으로, 이는 하기 단계를 포함한다:
i) 화학식 (I)의 화합물 또는 이의 염을 함유하는 수성 용액 또는 에멀젼의 정의된 양에 양이온성 페노티아진 염료를 첨가하는 단계;
ii) 단계 i)의 혼합물에 대해, 액체 추출제를 사용하여 추출을 수행하는 단계로서, 상기 액체 추출제는 추출제 총량의 적어도 95 중량%의 C8-C10 알칸올, 특히 1-노난올을 포함하는 것인 단계;
iii) 수성 상으로부터 액체 추출제를 분리하는 단계; 및
iv) 추출제 중의 페노티아진 염료의 농도를 광도측정으로 결정하는 단계.
결정 방법은, 화학식 (I)의 화합물이 염으로 존재하는 경우 (양이온성) 페노티아진 염료와 이온 회합체 (착물)를 형성한다는 사실에 기반한다. 이들 착물은 물에서보다 C8-C10 알칸올에서 더 잘 용해되므로, 이들 용매에 의해 형성된 유기 상 내로 추출될 수 있다. 이어서, 이 착물의 흡수, 보다 정확하게는 이의 페노티아진 염료 부분의 흡수를 광도측정으로 결정한다. 흡수는 염료의 농도에 대한 척도이다. 페노티아진 염료 및 화학식 (I)의 화합물의 정의된 농도에 의해 형성된 착물의 흡광도의 순차적 측정에 의해 보정 곡선을 준비할 수 있으며, 이는 곧 페노티아진 염료의 농도 및 궁극적으로 화합물 (I)의 농도와 흡수와의 상관관계를 허용한다.
화합물 (I)은 대략 3 내지 5 범위의 pKa를 갖는 약산이어서, 물에서 그의 상응하는 음이온과 함께 완충 시스템을 형성할 수 있다. 그것들은 주로, 완충 시스템을 형성하는 pH 범위를 훨씬 넘어서만 염으로 존재한다. 이는 일반적으로 pH 9를 넘는 경우에 그러하다. 그러나, 페노티아진 염료와의 착물 형성 및 유기 상 내로의 그의 추출에 미뤄볼 때, 이는 현저하게 더 낮은 pH 값에서도 산/염 평형을 염 쪽으로 이동시킨다. 따라서, 6 또는 심지어 그 미만의 pH는, 페노티아진 염료 회합체 형태의 화합물 (I)의 유기 상 내로의 본질적으로 완전한 추출을 허용하는 정도로 단계 i) 및 ii)에서의 산/염 평형을 염으로 이동시키기에 충분한 것으로 관찰되었다. 따라서, 단계 i)이 수행되기 전에 또는 그 동안에 또는 직후에, 및 단계 ii)가 수행되기 전의 임의의 경우에, 화학식 (I)의 화합물을 함유하는 수성 용액 또는 에멀젼은 바람직하게는 적어도 6의 pH로 조절된다 (용액 또는 에멀젼이 이 값 미만의 pH를 갖는 경우). 보다 바람직하게는, 화학식 (I)의 화합물을 함유하는 수성 용액 또는 에멀젼은 적어도 6.5의 pH로 조절된다 (용액 또는 에멀젼이 이 한도 미만의 pH를 갖는 경우). 바람직하게는, pH 조절은 페노티아진 염료가 첨가되기 전에 수행된다. 바람직하게는, 수성 용액 또는 에멀젼은 20℃에서 측정 시 6.5 내지 7.5, 특히 6.9 내지 7.1의 pH로, 구체적으로는 7.0의 pH로 조절된다.
화학식 (I)의 화합물 또는 이의 염을 함유하는 수성 용액 또는 에멀젼의 pH가 처음부터 염기성 범위에 있는 경우, 일반적으로 어떠한 pH 조절도 이루어질 필요가 전혀 없다. 그럼에도 불구하고, 안전상 또는 임의의 다른 이유로, 대략 중성의 pH에서 측정을 수행하는 것이 요망될 수 있다. 따라서, 이 경우에도, 수성 용액 또는 에멀젼은 20℃에서 측정 시 바람직하게는 6.5 내지 7.5, 특히 6.9 내지 7.1의 pH로, 구체적으로는 7.0의 pH로 조절될 수 있다.
pH 조절은 주로 임의의 수혼화성 염기 (출발 수성 용액 또는 에멀젼의 pH가 산성 범위인 경우) 또는 수혼화성 산 (출발 수성 용액 또는 에멀젼의 pH가 염기성 범위인 경우)을 사용하여 수행될 수 있지만, 완충제를 사용하는 것이 바람직하다. 적합한 완충제는, 대략 중성의 pH에서 양호한 완충 능력을 갖는 모든 것들, 예컨대 포스페이트 완충제, 바이카르보네이트 완충제 또는 포스페이트/시트르산 완충제가다. 특히 포스페이트 완충제, 예를 들어, 디히드로겐포스페이트 및 히드로겐포스페이트 염, 예를 들어 포타슘 디히드로겐포스페이트 및 디포타슘 히드로겐포스페이트 또는 소듐 디히드로겐포스페이트 및 디소듐 히드로겐포스페이트 또는 포타슘 및 소듐 디히드로겐포스페이트 및 히드로겐포스페이트, 예컨대 포타슘 디히드로겐포스페이트 및 디소듐 히드로겐포스페이트를 함유하는 완충제가 사용된다.
염기, 산 또는 완충제는 통상 수성 용액의 형태로 첨가된다.
바람직하게는, 완충제는 pH가 요구되는 범위 내에 있는지 여부와 독립적으로 테스트할 샘플에 첨가된다.
적합한 페노티아진 염료는 메틸렌 블루 (N,N,N',N'-테트라메틸티오닌 클로라이드), 신규 메틸렌 블루 (3,7-비스(에틸아미노)-2,8-디메틸페노티아진-5-이움 클로라이드) 및 톨루이딘 블루 (N',N',2-트리메틸페노티아진-3,7-디아미노 클로라이드)이다. 바람직하게는 메틸렌 블루가 사용된다.
바람직하게는, 페노티아진 염료는 단계 i)에서, 그의 (몰) 양이 물 샘플 (즉, 화학식 (I)의 화합물 또는 이의 염을 함유하는 수성 용액 또는 에멀젼) 중의 예상되는 화합물 (I)의 최대 (몰) 양과 동일하거나 그를 초과하는 농도로 사용된다. 바람직하게는, 페노티아진 염료는 단계 i)에서, 물 샘플 중의 예상되는 화합물 (I)의 최대 (몰) 양을 초과하는 양으로 첨가된다. 보다 바람직하게는, 페노티아진 염료는 물 샘플 중의 예상되는 화합물 (I) 1 mol에 대해 적어도 1.05 몰 과량, 보다 바람직하게는 적어도 1.1 몰 과량, 특히 적어도 1.5 몰 과량으로 사용된다. 페노티아진 염료의 양은 결정 방법을 교란하지 않으면서 화합물 (I)의 양을 훨씬 초과할 수 있다. 그러나, 실용적인 이유로, 과잉의 몰량은 일반적으로 물 샘플 중의 예상되는 화합물 (I)의 몰량의 300 또는 200배보다 높지 않다. 특히, 페노티아진 염료는 단계 i)에서, 물 샘플 중의 예상되는 화합물 (I)의 최대량보다 1.05 내지 200 (몰) 배율, 보다 특히 1.1 내지 150 (몰) 배율로 더 높은, 구체적으로 물 샘플 중의 예상되는 화합물 (I)의 최대량보다 3 내지 100 (몰) 배율로 더 높은 양으로 첨가된다. 물 샘플 중의 화합물(I)의 예상되는 최대량은 시스템에 존재하는 물의 양 및 시스템에 첨가된 양으로부터 쉽게 계산 또는 산정될 수 있다. 첨가량이 공지되어 있지 않은 경우에는, 예비 테스트에 의해 대략적인 양을 결정할 수 있다.
페노티아진 염료는 일반적으로 수성 용액으로 첨가된다.
단계 ii)를 수행하기 전 수득된 수성 용액 (화합물 (I), 페노티아진 염료 및, 존재하는 경우, 염기 또는 바람직하게는 완충제를 함유함)의 최종 부피를 결정 또는 계산한다 (미리 결정된 양의 페노티아진 염료 용액 및 완충 용액이 사용되었을 경우).
단계 i)에서, 온도는 일반적으로 70℃를 초과하지 않아야 한다. 바람직하게는 온도는 15 내지 35℃, 특히 20 내지 25℃이다.
단계 ii)의 추출제는 추출제의 총 중량에 대해 적어도 95 중량%의 C8-C10 알칸올을 함유한다.
액체 추출제로서 적합한 C8-C10 알칸올 중에는 1-노난올이 바람직하다.
추출은 1회 또는 수 회, 예를 들어 1, 2 또는 3회 수행될 수 있으나, 일반적으로 단일 추출이면 충분하다. 따라서, 구체적인 실시양태에서, 알칸올을 사용하여 1회만 수성 상을 추출한다.
C8-C10 알칸올은 물 샘플 대 알칸올의 부피비가 바람직하게는 3:1 내지 1:3, 보다 바람직하게는 2:1 내지 1:2, 특히 1.5:1 내지 1:1.5, 구체적으로 1.5:1 내지 1.1:1이도록 하는 양으로 사용된다. 이 양은 단일 추출 단계에 관한 것이다. 다중 추출의 경우에는, 추출을 위해 사용되는 알칸올의 전체 양이 일반적으로 더 많다. 이 경우, 상 분리 후 수득된 유기 상을, 예를 들어 알칸올의 일부의 제거 (예컨대 증류식으로, 요망되는 경우 감압 하에)에 의해 농축시키는 것이 편리하다.
어떠한 경우에든, 알칸올의 사용량은 정의된 양이다.
추출은 일반적으로 알칸올과 수성 상을 치밀 접촉시킴으로써, 예를 들어 최소 시간 동안, 예를 들어 적어도 5 sec 동안 또는 바람직하게는 적어도 10 sec 동안, 예를 들어 5 sec 내지 1 min 동안 또는 바람직하게는 10 내지 40 sec 동안 격렬한 진탕 또는 혼합에 의해 시행된다.
유기 상 및 수성 상의 상 분리 (단계 iii)는 통상적인 수단에 의해, 예를 들어 분별 깔때기에 의해, 또는 피펫 또는 시린지를 사용한 (상부) 유기 상의 일부의 제거에 의해 수행될 수 있다.
이어서, 단계 iii)에서, 정의된 양의 유기 상에 대해, 페노티아진 염료 및 화합물 (I)로 형성된 착물 중의 페노티아진의 농도의 광도측정 결정을 수행한다. 그런 다음, 이의 농도로부터 화합물 (I)의 농도를 결정할 수 있다.
페노티아진의 농도는 광도계에서 흡광도 측정에 의해 결정될 수 있다. 적합한 광도계는 널리 공지되어 있다. 구체적인 예로서, 하크 랑게 게엠베하(Hach Lange GmbH) (독일)로부터의 스펙트랄포토미터(Spektralphotometer) DR3900이 언급될 수 있다.
전형적인 광도계에서는, 일정 표준 광원이 액체 샘플을 함유하는 큐벳을 통과하는 광을 방출한다. 샘플 중의 광-흡수 물질의 농도에 따라, 광의 일부는 흡수되고 통과 광이 광전지로 측정된다. 통과 광은, 미지 농도의 샘플의 검사에서 적용된 것들에 정확히 상응하는 정의된 조건 하 결정된 상기 물질의 일련의 정의된 농도를 사용하여 사전 준비된 상관관계 곡선 또는 표와의 비교에 의해 흡수 물질의 농도와 상관관계가 있을 수 있다.
유기 상 중의 페노티아진 염료의 농도의 결정은 람베르트-비어(Lambert-Beer) 법칙에 기반한다. 흡수 (대안적으로 소광이라 표현될 수 있음)는 하기 방정식으로 정의된다:
Aλ = ελ · c · d
여기서,
Aλ는 특정 파장 λ에서의 흡수이고;
ελ는 동일 파장 λ에서의 분광 소광 계수이고;
c는 흡수 물질 (여기서 페노티아진 염료)의 농도 (예를 들어, mol/m3 단위)이고;
d는 흡수 물질의 용액을 함유하는 큐벳의 광학 경로 길이 (예를 들어, m 단위)이다.
따라서, 방정식을 c에 대해 풀어서 농도를 계산할 수 있다:
c = Aλ / (εκ · d)
소광 계수는 물질-특이적이며, 또한 용매, pH 및 방출된 파장에 따라 달라진다. 따라서, 그것은 주어진 pH 및 정의된 경로 길이에서 주어진 용매 중의 테스트할 물질의 정의된 농도에서 소광 측정에 의해 특정 조건에 대해 결정되어야 한다.
흡수는 조사된 (방출된) 광 및 투과된 광의 강도비의 로그 (밑수 10)로서 결정된다:
A = log10(I0/It)
여기서,
I0는 조사된 광의 강도 (예를 들어, W/m2 단위)이고;
It는 투과된 광의 강도 (예를 들어, W/m2 단위)이다.
방출된 광의 파장 λ는 물론 사용된 페노티아진 염료의 흡수 범위 내에 있어야 한다. 전형적으로, λ는 550 내지 700 nm, 바람직하게는 600 내지 680 nm, 특히 610 내지 660 nm의 범위, 예를 들어 610 nm 또는 650 nm 또는 660 nm이다. 구체적인 실시양태에서, λ가 660 nm인 광이 사용된다.
흡수 또는 소광은 일반적으로 1.6을 초과하지 않아야 한다. >1의 흡수가 관찰되면, 단계 i)의 수행 전에 또는 그 동안에 또는 그 후에 및 임의의 경우 단계 ii)의 수행 전에 정의된 양의 물을 사용하여 물 샘플을 희석하는 것이 권장될 수 있다.
단계 iii)에서 광도측정 결정을 거친 샘플은 10 내지 35℃, 바람직하게는 15 내지 30℃, 특히 20 내지 25℃ 범위의 온도를 갖는다.
실제로, 화합물 (I)의 농도는 결정된 농도의 화합물 (I)의 용액의 측정에 의해 확립된 흡수 보정 곡선과 흡수를 비교함으로써 결정된다. 흡수는, 테스트된 화합물의 농도뿐만 아니라 추가의 인자, 예컨대 사용된 특정 화합물, 화합물과 착물을 형성하는 염료, 추출제, 초기 용액의 pH, 방출된 광의 파장, 샘플을 통한 광의 경로 길이 (및 이에 따른 큐벳의 치수), 및 사용된 광도계에 따라 달라지기 때문에, 신뢰성 있는 결과를 수득하도록 화합물 (I)의 미지 농도를 결정하기 위한 테스트와 동일한 조건 하에 보정 곡선을 확립해야 한다. 보정 곡선은 화합물 I (혼합물)의 정의된 농도의 범위에서의 특정 화합물 I (혼합물)-염료 착물의 흡수에 대한 측정을 수행함으로써 특정 화합물 (I) 또는 이의 특정 혼합물에 대해 확립되어야 한다. 보정 곡선 [흡수 대 화합물 I (혼합물)의 농도]으로부터 흡수와 농도와의 의존성이 선형인 것으로 나타나는 경우, 농도는 수학적 계산으로 보다 쉽게 결정될 수 있다: 흡수와 농도 간에 선형 의존성인 경우에는, 보정을 위해 사용된 화합물 (I)의 상응하는 농도 (x축)에 대해 흡수 값 (y축)을 그래프로 플롯팅할 수 있으며, 이는 기울기 "a" 및 세로좌표 절편 (x = 0) "b"의 (회귀) 라인을 초래함. b는 실험적으로 (화합물 (I) 없이 다른 모든 구성요소 존재 하의 흡수) 또는 x = 0에 대한 회귀 라인의 외삽에 의해 결정된다. 흡수는 기울기와 농도의 곱 플러스 세로좌표 절편으로 표현될 수 있다:
흡수 = a x conc.(화합물 I) + b
(1)
방정식을 농도에 대해 풀면, (보정과 동일한 조건 하) 흡수를 결정함으로써 테스트된 화합물 (I)의 농도를 계산할 수 있는 하기 방정식이 유도된다:
conc.(화합물 I) = (흡수 - b) : a
(2)
화합물 (I)에 대해 흡수와 농도와의 의존성은 화합물 (I)의 농도의 결정을 위해 유의미한 범위인 적어도 0.1 및 2 mg/l 사이에서 선형인 것으로 밝혀졌다. 의존성이 더 이상 선형이 아니거나 선형인지 여부가 공지되어 있지 않은 더 높은 농도의 경우에는, 필요하다면, 샘플을 선형성이 주어지는 농도에 도달하도록 정의된 배율로 희석할 수 있다. 그렇하지 않을 경우, 수득된 흡수는 단순히 보정 곡선과의 비교에 의해 농도와 상관관계를 갖는다.
더 높은 농도의 클로라이드 이온은 화합물 (I)의 농도의 결정을 왜곡할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 샘플이 30 mg/l를 초과하는 농도로 클로라이드를 함유하는 경우, 클로라이드 농도를 결정해야 하고 흡수 결과를 조절해야 한다. 클로라이드 농도는 통상적인 수단에 의해, 예를 들어 적정 (예: 다양한 은법 적정)을 통해 또는 시판용 테스트 키트, 예를 들어 하크 랑게 게엠베하 (독일)로부터의 테스트 스트립을 사용하여 결정될 수 있으며, 이는 30 내지 300 mg/l 범위의 클로라이드 농도의 결정을 허용한다. 흡수 결과의 조절을 위해, 예를 들면 클로라이드의 정의된 농도의 범위에서의 클로라이드-염료 착물의 흡수에 대한 측정을 수행함으로써 다양한 정의된 클로라이드 농도의 보정 곡선을 확립한다. 보정 곡선 [흡수 대 클로라이드의 농도]으로부터 흡수와 농도와의 의존성이 선형인 것으로 나타나는 경우, 보정을 위해 사용된 클로라이드의 상응하는 농도 (x축)에 대해 흡수 값 (y축)을 그래프로 플롯팅할 수 있으며, 이는 기울기 "d" 및 세로좌표 절편 (x = 0) "b"의 (회귀) 라인을 초래한다. b는 실험적으로 (화합물 (I) 없이 다른 모든 구성요소 존재 하의 흡수) 또는 x = 0에 대한 회귀 라인의 외삽에 의해 결정된다. 이론적으로, 이 경우 b는 방정식 (1) 또는 2 내의 b와 동일해야 한다. 흡수는 기울기와 농도의 곱 플러스 세로좌표 절편으로 표현될 수 있다:
흡수 = d x conc.(클로라이드) + b
(3)
방정식을 농도에 대해 풀면 하기 방정식 (4)가 유도된다:
conc.(클로라이드) = (흡수 - b) : d
(4)
방정식 (2) 및 (4)를 결합하면 방정식 (5)가 유도되며, 이는 클로라이드 이온에 의한 교란에 가담하는 화합물 (I)의 농도에 대한 결정을 가능케 한다:
conc.(화합물 I) = (흡수 - d x conc.(클로라이드) - b) : a
(5)
선형성을 벗어나면, 상이한 농도의 클로라이드 이온 존재 하의 상이한 농도의 화합물 (I)의 보정 곡선을 사용해야 한다.
아울러, 더 높은 농도의 히드로겐 카르보네이트 이온은 화합물 (I)의 농도의 결정을 왜곡할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 샘플이 1.4 mmol/l를 초과하는 농도로 히드로겐 카르보네이트를 함유하는 경우, 히드로겐 카르보네이트 농도를 결정해야 하고 흡수 결과를 조절해야 한다. 히드로겐 카르보네이트 농도는 통상적인 수단에 의해, 예를 들어 적정을 통해 또는 시판용 테스트 키트, 예를 들어 하크 랑게 게엠베하 (독일) 또는 마처레이 나겔 게엠베하 운트 코 카게(Macherey Nagel GmbH & Co. KG) (독일)로부터의 테스트 스트립을 사용하여 결정될 수 있다. 대부분의 테스트 스트립이 탄산칼슘의 결정에 맞추어져 있는 것에 미뤄볼 때, 실용적 이유로 히드로겐 카르보네이트 농도는 탄산칼슘으로서 결정되며, 이는 샘플의 pH에 따라 다시 히드로겐 카르보네이트 함량으로 계산될 수 있다. 테스트 스트립은 0 내지 240 mg/l 범위의 카르보네이트 농도의 결정을 허용한다. 흡수 결과의 조절을 위해, 예를 들면 카르보네이트의 정의된 농도의 범위에서의 카르보네이트-염료 착물의 흡수에 대한 측정을 수행함으로써 다양한 정의된 카르보네이트 농도의 보정 곡선을 확립한다.
보정 곡선 (흡수 대 카르보네이트의 농도)으로부터 흡수와 농도와의 의존성이 선형인 것으로 나타나는 경우, 보정을 위해 사용된 카르보네이트의 상응하는 농도 (x축)에 대해 흡수 값 (y축)을 그래프로 플롯팅할 수 있으며, 이는 기울기 "d" 및 세로좌표 절편 (x = 0) "b"의 (회귀) 라인을 초래한다. b는 실험적으로 (화합물 (I) 없이 다른 모든 구성요소 존재 하의 흡수) 또는 x = 0에 대한 회귀 라인의 외삽에 의해 결정된다. 흡수는 클로라이드에 대해 상기 도시된 바와 같이 기울기와 농도의 곱 플러스 세로좌표 절편으로 표현될 수 있다.
그러나, 대부분의 적용예에서, 클로라이드 이온 부재 하에 히드로겐 카르보네이트 음이온이 거의 발생하지 않으므로, 화합물 (I)의 농도의 결정은 양쪽 교란 종 모두를 고려해야 한다. 따라서, 이 경우 흡수는 세 라인의 선형 조합으로 표현된다.
선형성을 벗어나면, 상이한 농도의 히드로겐 카르보네이트 및 클로라이드 이온 존재 하의 상이한 농도의 화합물 (I)의 보정 곡선을 사용해야 한다.
물론, 예를 들어 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물의 일부를 관통형 측정 셀 또는 관통형 센서를 갖는 우회로를 통해 통과시킴으로써, 예를 들어 문헌[B. Wyrwas et al., J. Surfact. Deterg. 2014, 17, 191-198]의 방법과 유사한 방법에 의해 또는 문헌[M. Lendi et al. Power Plant Chemistry 2015, 17(1), pp. 8-13의 방법과 유사한 방법으로, 인라인 측정에 본 결정 방법을 적용하는 것이 또한 가능하다.
본 결정 방법은, 화학식 (I)의 화합물을 화학식 (I)의 화합물의 산 형태로 계산 시 및 수성 용액 또는 에멀젼의 총 중량을 기준으로 적어도 0.01 mg/kg, 바람직하게는 적어도 0.05 mg/kg, 보다 바람직하게는 적어도 0.1 mg/kg의 전체 농도로 함유하는 샘플 [화학식 (I)의 화합물의 수성 용액 또는 에멀젼]에 적합하다. 상기 방법은 2 mg/kg 또는 심지어 다소 더 높은 전체 농도까지 효과적이다. 더 높은 농도의 경우에는, 예를 들어 흡수가 1.6을 초과하면, 샘플을 정의된 방식으로 희석하는 것이 권장될 수 있다.
본 방법은 비교적 무해한 C8-C10 알칸올을 추출제로서 사용하며, 도데실벤젠 술포네이트와 같은 음이온성 계면활성제의 농도를 결정하기 위한 선행 기술 방법에서 사용된 현저하게 더 유해한 클로로포름을 피한다.
본 발명은 하기 실시예 및 도면에서 보다 상세히 예시된다.
실시예
사용된 제품 및 장치
테스트 절차에서 하기 제품을 사용하였다:
C-1: 크로다시닉(Crodasinic)™ O: 올레일 사르코신; 크로다(Croda)
C-2: 크로다시닉™ C: 코코일 사르코신; 코코 오일의 지방산의 사르코신 아미드; 크로다
Cmp-1: 아르민(Armeen)™ OD: 올레일 아민; 누리온(Nouryon)
Cmp-2: 두오민(Duomeen)™ O: 올레일프로필렌 디아민; 누리온
P-1: 2.0 중량%의 C-1, 27.0 중량%의 디에틸에탄올아민 및 71 중량%의 탈이온수를 함유하는 조성물
P-2: 2.0 중량%의 C-2, 27.0 중량%의 디에틸에탄올아민 및 71 중량%의 탈이온수를 함유하는 조성물
Cmp-P-1: 2.0 중량%의 Cmp-1, 27.0 중량%의 디에틸에탄올아민, 0.6 중량%의 카프릴산 및 70.4 중량%의 탈이온수를 함유하는 조성물
비고: Cmp-P-1은 안정화를 위해 카프릴산을 함유함. 이는 P-1 및 P-2에는 요구되지 않음.
하기 파일럿 보일러 시스템을 사용하였다:
전체 시험 동안 스팀 및 또한 물 상으로부터 샘플을 취하는 것이 가능하도록 구성된, 1.5 l의 자연 순환식 파일럿 보일러.
산업적 규모의 가압 물-스팀 시스템에서는, 하기 파일럿 보일러 실험에서 사용된 것보다 현저하게 더 낮은 농도가 필요함을 참고해야 한다. 한 가지 이유는, 체류 시간 (즉, 스팀이 시스템의 정의된 구획을 1회 완전히 통과하는 시간)이 일반적으로 본 파일럿 보일러에서보다 산업적 시스템에서 더 길기 때문이다.
예로서, 삼중 압력 CCGT (복합 사이클 가스 터빈) 파워 플랜트에서의 체류 시간을 여기서 사용된 파일럿 보일러의 것들과 비교한다:
[표 1a]
HP = 고압; LP = 저압
알 수 있는 바와 같이, 파일럿 보일러에서의 체류 시간이 현저하게 더 짧다. 더 짧은 체류 시간은, N-아실사르코신이 그의 부식 방지 작용을 전개할 시간이 더 적으므로, 더 긴 체류 시간을 갖는 시스템에서와 동일한 효과를 수득하기 위해 더 높은 농도가 필요함을 의미한다.
아울러, 산업적 규모의 많은 플랜트에서는 방식제가 연속적으로 또는 주기적으로 투여된다. 이는 또한, 방식제가 실험 초반에 한번에 투여되는 파일럿 보일러와 비교해서 요망되는 정도의 부식 방지의 수득을 위해 필요한 농도를 감소시킨다.
실시예 1: 분포비의 결정
분포비 (DR)는 물질이 물 및 스팀 상 사이에서 어떻게 분포하는지를 나타낸다. 1 초과의 값은, 물 상보다 스팀 상에서 더 높은 농도가 축적됨을 가리키는 반면, 값 <1은 스팀보다 물 중의 물질의 농도가 더 높음을 나타낸다.
분포비는 하기와 같이 계산된다:
DR (분포비) = c (스팀 중의 물질) : c (물 중의 물질)
분포비는 파일럿 보일러 시스템 내 20 - 60 bar (2-6 MPa) (213 - 277℃)에서 결정되었다. 각 물질의 농도는 하크 랑게 게엠베하 (독일)로부터의 큐벳 테스트 (LCK314)를 사용하여 mg O2/l 단위의 COD 값 (화학적 산소 요구량)으로서 결정되었다.
초순수 (18.2 mΩ) 1.5 l를 보일러 내로 충전하였다. 모든 밸브를 폐쇄하고, 교반 속도를 150 rpm으로 및 내부 온도를 60℃로 설정하였다. 전체 시스템을 대략 5 bar (0.5 MPa)의 질소로 퍼징하였다. 60℃를 15 min 동안 유지시킨 후, 테스트할 재료 300 mg을 첨가하였다 (보일러 중의 농도: 200 mg/l). 이어서, 내부 온도를 213℃로 설정하였다. 설정된 온도 및 압력을 적어도 6시간 동안 일정하게 한 후, 샘플을 취하였다. 그런 다음, 내부 온도를 252℃로 설정하였다. 설정된 온도 및 압력을 적어도 6시간 동안 일정하게 한 후, 샘플을 취하였다. 그런 다음, 내부 온도를 276℃로 설정하였다. 설정된 온도 및 압력을 적어도 6시간 동안 일정하게 한 후, 샘플을 취하였다. 각 물질의 농도를 하크 랑게 게엠베하 (독일)로부터의 큐벳 테스트 (LCK314)를 사용하여 mg O2/l 단위의 COD 값 (화학적 산소 요구량)으로서 결정하였다. 결과는 표 1b, 2 및 3에 정리되어 있다.
[표 1b]
표 1b: C-1 (올레일 사르코신; 200 mg/l)의 분포율
[표 2]
표 2: C-2 (코코일 사르코신; 200 mg/l)의 분포율
[표 3]
표 3: Cmp-1 (올레일 아민; 200 mg/l)의 분포율
알 수 있는 바와 같이, C-1 및 C-2는 요망되는 목적에 적합하고 Cmp-1의 것들에 필적하는 분포비를 갖는다.
이들 실험에서는, N-아실사르코신 (및 올레일 아민)이 본 발명의 방법에 제공된 것보다 더 높은 농도로 사용되었다. 더 높은 농도는, 측정 오차가 더 많은 영향을 미치는 더 낮은 농도보다 분포율의 보다 정확한 분석을 가능케 한다. 이들 실험의 목적은 단지, 본 N-아실사르코신이 잘 확립된 올레일 아민과 유사한 물/스팀 분포를 보임을 밝히는 것이다. 더 낮은 농도가 사용될 때 동일한 (상대적) 거동이 예상될 수 있다.
실시예 2: 전기화학적 임피던스 분광법 (EIS)으로 측정된 비-제형화 제품 C-1, C-2 및 Cmp-1을 사용한 부식 억제
테스트 화합물의 부식 방지 거동을 밝히는 방법으로서 EIS 측정을 사용하였다.
전기화학적 임피던스 측정을 위해 하기 장비를 사용하였다:
- 속도 제어 유닛 CTV101 (500 rpm)이 있는 회전 디스크 하크(Hach) EDI 101;
- 노바(Nova) 1.11 소프트웨어 (메트롬(Methrom))에 의해 제어되는 포텐시오미터 오토랩(Potentiometer Autolab) PG 스타트(Stat) 12;
- 작업 전극: 0.196 cm2의 팁 표면 및 5 mm의 직경을 갖는 오리갈리스(Origalys) 연강 전극 팁;
- 상대 전극: 라디오미터(Radiometer) 백금;
- 오리갈리스 Ag/AgCl 기준 전극;
- 600 mL의 비이커;
- 가열 플레이트;
- SE102N 전극 및 온도 보상 유닛이 있는 pH-계측기 닉 포르타메스(Knick Portamess);
- 실험 초반 및 말엽에 온도 제어를 위한 Pt 100 온도계.
작업 전극은 연강 전극 팁을 평면 표면이 성취될 때까지 P1200, P2500 및 P4000의 그리트(grit)와 탄화규소 연삭지 및 연삭기를 사용하여 150 rpm으로 연삭함으로써 제조되었다.
NaCl 0.2 g을 비이커 내의 초순수 (18.2 mΩ) 1 l에 용해시키고, 테스트할 물질 (C-1, C-2 및 Cmp-1)을 첨가하여 농도 50 mg/l를 제공하였다. 암모니아 (1% 희석물)를 사용하여 pH를 9.0 (+/- 0.05)으로 설정하였다. 하기에 기재된 바와 같이 EIS 측정을 수행하였다.
EIS 측정
테스트 물 400 mL를 600 mL의 비이커 내로 충전하였다. 연강 전극 팁이 있는 회전 디스크 작업 전극, Pt-기준 전극 및 Ag/AgCl 기준 전극을 다음과 같이 용액 내로 배치하였다: 중간의 전극 팁에서부터 0.03 cm 좌측으로 상대 전극이 배치되고 4.5 cm 우측 상에 기준 전극이 배치되었음. 전극 팁은 용액 내 약 90% 깊이에 배치되었고, 다른 전극들은 용액 내 대략 동일한 높이에 배치된다.
테스트의 재현성을 보장하고 표면 상의 임의의 산화를 피하기 위해 전극 팁을 연삭한 후 2분 이내에 테스트를 시작하였다. 회전 디스크의 속도 제어 유닛은 500 rpm의 회전 속도로 시작되었다.
측정은 개방 회로 전위 (OCP)를 사용하여 시작하였다. 이를 위해, 기준 전극에 대해 작업 전극의 전압을 측정하여 실제 측정을 위한 시작 전위를 설정하였다. 실제 정전위 측정은 주파수 응답 분석기 (FRA)를 사용한 주파수 스캔에 의해 수행된다. OCP 및 FRA의 모든 핵심 파라미터는 하기 언급되어 있다.
테스트 - 파라미터:
- 전류 범위: 1 mA,
- OCP 결정 최대 120 sec,
- 검출 한도: 10-6,
- 진폭: 0.01,
- 로그,
- 주파수: 65000 Hz 내지 0.005 Hz (총 72개의 주파수),
- 적산 시간: 0.125 sec.,
- 자동 전류 범위: 100 nA에서 100 mA까지,
- 파형: 단일 사인.
5회 측정이 20 min마다 (0 min에서 100 min까지) 이루어졌다.
관찰된 파라미터 (주파수 ω, 여기 신호 Et, 응답 신호 It 및 위상 시프트 Ф)로부터 임피던스 Z(Ф)를 계산하였으며, 이는 나이퀴스트 플롯: -Z" 대 Z' 또는 보드(Bode) 플롯으로 나타나 있는 실수부 Z' 및 허수부 Z"를 갖는 복소수이다. 문헌[C. Foret et al., Power Plant Chemistry 2014, 16(5), pp. 284-292], 특히 페이지 364 상의 방정식 (1) 내지 (4)를 추가로 참조한다. 데이타의 평가는 노바 소프트웨어 또는 엑셀을 통해 계산되거나 그래프로 수행될 수 있다. 측정 결과는 0.196 cm2의 금속 표면 값을 사용하여 전환시켜 Z" 대 Z' (Ω·cm2)의 실제 결과를 얻는다. 나이퀴스트 플롯으로부터, 분극 저항 Rp는 다음 방정식 Rp = Z'(ω→0) - Z'(ω→∞)에 따라 고주파수에서의 절편 Z'(ω→∞) 및 저주파수에서의 X축 Z'(ω→0)을 갖는 나이퀴스트 플롯의 절편으로서 계산될 수 있다. 분극 저항 Rp의 결정을 위한 가능한 피팅은 노바 소프트웨어로 이루어진다. 분극 저항 Rp가 높을수록 내부식성이 보다 우수해 진다. 실용적인 이유로, 하기 방정식에 의해 분극 저항 Rp를 계산하면 충분하다:
Rp = Z'(ω = 0.32 Hz) - Z'(ω = 63 kHz).
t = 100 min에서의 측정치에 대한 나이퀴스트 플롯이 도 1에 나타나 있다. 이들 결과는 모두 유사한 거동을 보인 다른 4개의 측정점에서 수득된 결과를 나타낸다. 플롯의 해석을 위해, 나이퀴스트 플롯에서 좌측에서 우측으로 ΔZ (Ohm·cm2) (-> x축)가 클수록 연강에 대한 부식 방지가 보다 우수해 짐을 참고해야 한다.
플롯이 나타낸 바와 같이, 화합물 C-1 및 C-2는 Cmp-1에 비해 더 우수한 부식 억제를 보인다.
실시예 3: 비-제형화 제품 C-1, C-2 및 Cmp-1을 사용한 탄소강 표면 상의 252 ℃ (40 bar; 4 MPa)에서의 부식 테스트
16.6 cm2의 연강 C1010 시편 (강 St 37) 2개를 파일럿 보일러의 스팀 상 내에 매달았다. 테스트할 물질을 초순수 (18.2 mΩ) 1.7 l에 첨가하여 농도 10 mg/l, 5 mg/l, 2.5 mg/l 또는 1 mg/l (후자는 단지 C-2에 대한 농도)를 제공하였다. Cmp-1은 10 mg/l에서만 테스트하였다. 비교 테스트의 경우, 물질을 첨가하지 않았다. pH는 각 경우에 암모니아 (24,5%)를 사용하여 9.2 (+/- 0.05)로 설정하였다. 별도의 분석을 위해 테스트 물 200 ml를 제거하고, 나머지 1.5 l는 보일러 내로 충전하였다. 모든 밸브를 폐쇄하고, 교반 속도를 150 rpm으로 설정하고, 보일러 내 테스트 물을 252℃로 가열하고 이 온도 및 40 bar (4 MPa)의 파생 압력으로 24 h 동안 유지하였다. 요망되는 온도가 달성되었을 때 및 이어서 2 h, 20 h, 22 h 및 24 h 후 스팀 상으로부터 샘플을 취하였다. 보일러 용기로부터의 마지막 샘플은 셧다운 후 (즉, 압력 해제 및 냉각 후) 취하였다.
샘플 중의 총 철 함량을 FAAS (불꽃 원자 흡수 분광법)를 사용하여 결정하였다. 이 목적을 위해서, 샘플을 진탕하고 10 ml를 15 ml의 바이알로 옮겼다. HCl (32%) 0.5 ml를 첨가한 다음, 바이알을 30 min 동안 170℃로 가열하였다. 냉각 후, FAAS에 의해 철 농도를 측정하였다. 이 방법의 검출 한도는 0.1 mg Fe/l이다. 결과는 표 4에 정리되어 있다.
[표 4]
표 4: 252℃ 및 40 bar (4 MPa)에서 작동된 파일럿 보일러의 스팀 중의 총 철 함량
a
열 처리 전 용액 중의 Fe 농도 [mg/l]
b
252℃에 도달 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
c
2 h 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
d
20 h 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
e
22 h 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
f
24 h 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
g
셧다운 후 보일러 물 중의 Fe 농도 [mg/l]
*
탈이온수; pH 9.2로 알칼리화됨
n.d.
결정되지 않음
알 수 있는 바와 같이, N-아실사르코신 C-1 및 C-2로 처리된 물로부터 생성된 스팀 중의 Fe 농도는, 미처리된 물 및 올레일 아민-처리된 물로부터의 것보다 현저하게 더 낮다.
강 시편의 부식률을 다음과 같이 결정하였다: 셧다운 후, 보일러로부터 시편을 제거하고, 물 및 부드러운 브러시를 사용하여 부식 생성물 및 침전물을 대충 제거하였다. 이어서, 시편을 3분 동안 산세 용액 (230 ml의 HCl (37%), 5 ml의 코란틴(Korantin)™ PP (프로폭실화 프로파르길 알콜 함유; 바스프 에스이(BASF SE)) 및 765 ml의 탈이온수로 구성됨)으로 세정하고, 먼저 탈이온수 및 이어서 에탄올로 조심스럽게 헹구고, 105℃에서 건조시키고 칭량하였다. 산세에 의한 강 시편의 평균 손실은 산세 시간 1분 당 0.45 mg임을 참고해야 한다. 부식률 CR (mm/a)은 하기 식을 사용하여 중량 손실 (d중량 [mg])로부터 계산하였다:
식 1
강 St 37에 대한 f는 0.028임.
결과는 표 5에 정리되어 있다.
[표 5]
표 5: 252℃ 및 40 bar (4 MPa)에서 작동된 파일럿 보일러의 스팀 상에 배치된 시편의 부식률
시편 번호:
11, 12 및 13은 10 ppm (11), 5 ppm (12) 및 2.5 ppm (13)에서의 C-1을 사용한 처리를 가리킨다. 21, 22, 23 및 24는 10 ppm (21), 5 ppm (22), 2.5 ppm (23) 및 1 ppm (24)에서의 C-2를 사용한 처리를 가리킨다. Cmp-11은 10 ppm에서의 Cmp-1을 사용한 처리를 가리킨다. DI는 미처리를 가리킨다 (그러나, 처리된 물과 마찬가지로 pH 9.2로 알칼리화됨).
상세히:
11a/b, 12a/b 및 13a/b는 스팀에 배치된 시편을 지정한다; 각각 10 ppm (11), 5 ppm (12) 및 2.5 ppm (13)의 C-1을 사용한 수처리.
21a/b, 22a/b, 23a/b 및 24a/b는 스팀에 배치된 시편을 지정한다; 각각 10 ppm (21), 5 ppm (22), 2.5 ppm (23) 및 1 ppm (24)의 C-2를 사용한 수처리.
Cmp-11a/b는 스팀에 배치된 시편을 지정한다; 10 ppm의 Cmp-1을 사용한 수처리.
DI-1a/b는 스팀에 배치된 시편을 지정한다; 수처리 없음.
알 수 있는 바와 같이, N-아실사르코신 C-1 및 C-2로 처리된 물로부터 생성된 스팀에 배치된 시편의 부식률은 미처리된 물 및 올레일 아민-처리된 물로부터의 것보다 현저하게 더 낮다.
실시예 4: 조성물 P-1 및 P-2를 사용한 탄소강 표면 상의 252 ℃ (40 bar; 4 MPa)에서의 부식 테스트
16.6 cm2의 연강 C1010 시편 (강 St 37) 2개를 보일러 용기 (물 상)에 설치하고, 추가의 시편 2개를 스팀 상 내에 매달았다. 테스트할 조성물을 초순수 (18.2 mΩ) 1.7 l에 첨가하여 농도 500 mg/l (= 10 mg/l의 활성 화합물 C-1 또는 C-2)를 제공하였다. 별도의 분석을 위해 테스트 물 200 ml를 제거하고, 나머지 1.5 l는 보일러 내로 충전하였다. 모든 밸브를 폐쇄하고, 교반 속도를 150 rpm으로 설정하고, 보일러 내 테스트 물을 252℃로 가열하고 이 온도 및 40 bar (4 MPa)의 파생 압력으로 96 h 동안 유지하였다. 2 h, 48 h, 72 h 및 96 h 후 물 상 및 스팀 상으로부터 샘플을 취하였다. 보일러 용기로부터의 마지막 샘플은 셧다운 후 (즉, 압력 해제 및 냉각 후) 취하였다.
샘플 중의 총 철 함량을 FAAS (불꽃 원자 흡수 분광법)를 사용하여 결정하였다. 이 목적을 위해서, 샘플을 진탕하고 10 ml를 15 ml의 바이알로 옮겼다. HCl (32%) 0.5 ml를 첨가한 다음, 바이알을 30 min 동안 170℃로 가열하였다. 냉각 후, FAAS에 의해 철 농도를 측정하였다. 이 방법의 검출 한도는 0.1 mg Fe/l이다. 결과는 표 6에 정리되어 있다.
[표 6]
표 6: 252℃ 및 40 bar (4 MPa)에서 작동된 파일럿 보일러의 스팀 및 물 중의 총 철 함량
h1
2 h 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
h2
2 h 후 물 중의 Fe 농도 [mg/l]
j1
48 h 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
j2
48 h 후 물 중의 Fe 농도 [mg/l]
k1
72 h 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
k2
72 h 후 물 중의 Fe 농도 [mg/l]
l1
96 h 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
l2
96 h 후 물 중의 Fe 농도 [mg/l]
m
셧다운 후 보일러 물 중의 Fe 농도 [mg/l]
강 시편의 부식률을 다음과 같이 결정하였다: 셧다운 후, 보일러로부터 시편을 제거하고, 물 및 부드러운 브러시를 사용하여 부식 생성물 및 침전물을 대충 제거하였다. 이어서, 시편을 3분 동안 산세 용액 (230 ml의 HCl (37%), 5 ml의 코란틴™ PP (프로폭실화 프로파르길 알콜 함유; 바스프 에스이) 및 765 ml의 탈이온수로 구성됨)으로 세정하고, 먼저 탈이온수 및 이어서 에탄올로 조심스럽게 헹구고, 105℃에서 건조시키고 칭량하였다. 산세에 의한 강 시편의 평균 손실은 산세 시간 1분 당 0.45 mg임을 참고해야 한다. 부식률 CR (mm/a)은 하기 식을 사용하여 중량 손실 (d중량 [mg])로부터 계산하였다:
식 2
강 St 37에 대한 f는 0.028임.
결과는 표 7에 정리되어 있다.
[표 7]
표 7: 252℃ 및 40 bar (4 MPa)에서 작동된 파일럿 보일러의 스팀 상 및 물 상에 배치된 시편의 부식률
시편 번호:
S는 스팀에 배치된 시편을 지정하고, W는 물에 배치된 시편을 지정한다. 11은 P-1을 사용한 처리를 가리킨다. 21은 P-2를 사용한 처리를 가리킨다.
상세히:
S-P-11a 및 S-P-11b는 스팀에 배치된 2개의 시편 (a 및 b)을 지정한다; 500 ppm의 P-1을 사용한 수처리.
W-P-11a 및 W-P-11b는 물에 배치된 2개의 시편 (a 및 b)을 지정한다; 500 ppm의 P-1을 사용한 수처리.
S-P-21a 및 S-P-21b는 스팀에 배치된 2개의 시편 (a 및 b)을 지정한다; 500 ppm의 P-2를 사용한 수처리.
W-P-21a 및 W-P-21b는 물에 배치된 2개의 시편 (a 및 b)을 지정한다; 500 ppm의 P-2를 사용한 수처리.
실시예 5: 조성물 P-2를 사용한 탄소강 표면 상의 277 ℃ (60 bar; 6 MPa)에서의 부식 테스트
16.6 cm2의 연강 C1010 시편 (강 St 37) 2개를 파일럿 보일러의 스팀 상 내에 매달았다. 조성물 P-2를 초순수 (18.2 mΩ) 1.7 l에 첨가하여 농도 500 mg/l (= 10 mg/l의 활성 화합물 C-2)를 제공하였다. 비교 테스트의 경우, 135 ppm의 디에틸에탄올아민을 사용하여 알칼리화된 탈이온수를 사용하였다. 별도의 분석을 위해 테스트 물 200 ml를 제거하고, 나머지 1.5 l는 보일러 내로 충전하였다. 모든 밸브를 폐쇄하고, 교반 속도를 150 rpm으로 설정하고, 보일러 내 테스트 물을 277℃로 가열하고 이 온도 및 60 bar (6 MPa)의 파생 압력으로 72 h 동안 유지하였다. 2 h, 24 h, 48 h 및 72 h 후 물 상 및 스팀 상으로부터 샘플을 취하였다. 보일러 용기로부터의 마지막 샘플은 셧다운 후 (즉, 압력 해제 및 냉각 후) 취하였다.
샘플 중의 총 철 함량을 FAAS (불꽃 원자 흡수 분광법)를 사용하여 결정하였다. 이 목적을 위해서, 샘플을 진탕하고 10 ml를 15 ml의 바이알로 옮겼다. HCl (32%) 0.5 ml를 첨가한 다음, 바이알을 30 min 동안 170℃로 가열하였다. 냉각 후, FAAS에 의해 철 농도를 측정하였다. 이 방법의 검출 한도는 0.1 mg Fe/l이다. 결과는 표 8에 정리되어 있다.
[표 8]
표 8: 277℃ 및 60 bar (6 MPa)에서 작동된 파일럿 보일러의 스팀 중의 총 철 함량
n
2 h 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
o
24 h 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
p
48 h 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
q
72 h 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
r
셧다운 후 보일러 물 중의 Fe 농도 [mg/l]
*
탈이온수; 135 ppm의 디에틸에탄올아민을 사용하여 알칼리화됨
강 시편의 부식률을 다음과 같이 결정하였다: 셧다운 후, 보일러로부터 시편을 제거하고, 물 및 부드러운 브러시를 사용하여 부식 생성물 및 침전물을 대충 제거하였다. 이어서, 시편을 산세 용액 (230 ml의 HCl (37%), 5 ml의 코란틴™ PP (프로폭실화 프로파르길 알콜 함유; 바스프 에스이) 및 765 ml의 탈이온수로 구성됨)으로 3분 동안 세정하고, 먼저 탈이온수 및 이어서 에탄올로 조심스럽게 헹구고, 105℃에서 건조시키고 칭량하였다. 산세에 의한 강 시편의 평균 손실은 산세 시간 1분 당 0.45 mg임을 참고해야 한다.
부식률 CR (mm/a)은 하기 식을 사용하여 중량 손실 (d중량 [mg])로부터 계산하였다:
식 3
강 St 37에 대한 f는 0.028임.
결과는 표 9에 정리되어 있다.
[표 9]
표 9: 277℃ 및 60 bar (6 MPa)에서 작동된 파일럿 보일러의 스팀 상에 배치된 시편의 부식률
시편 번호:
21은 P-2를 사용한 처리를 가리킨다. DI는 미처리를 가리킨다 (그러나 135 ppm의 디에틸에탄올아민을 사용하여 알칼리화됨).
상세히:
P-21c 및 P-21d는 스팀에 배치된 2개의 시편 (c 및 d)을 지정한다; 500 ppm의 P-2를 사용한 수처리.
DI-1c 및 DI-1d는 스팀에 배치된 2개의 시편 (c 및 d)을 지정한다; 수처리 없음.
실시예 6: 조성물 P-1, P-2 및 Cmp-P-1을 사용한 구리 표면 상의 252 ℃ (40 bar; 4 MPa) 에서의 부식 테스트
2개의 구리 시편 (구리 SF-Cu; CDA 110; 99.9 중량%의 Cu, 0.04 중량%의 O)을 파일럿 보일러의 스팀 상에 매달았다. 테스트할 조성물을 초순수 (18.2 mΩ) 1.7 l에 첨가하여 농도 500 mg/l (= 10 mg/l의 Cmp-1) 또는 125 mg/l (= 2.5 mg/l의 활성 화합물 C-1 또는 C-2)를 제공하였다. 비교 테스트의 경우, 135 ppm의 디에틸에탄올아민을 사용하여 알칼리화된 탈이온수를 사용하였다. 별도의 분석을 위해 테스트 물 200 ml를 제거하고, 나머지 1.5 l는 보일러 내로 충전하였다. 모든 밸브를 폐쇄하고, 교반 속도를 150 rpm으로 설정하고, 보일러 내 테스트 물을 252℃로 가열하고 이 온도 및 40 bar (4 MPa)의 파생 압력으로 72 h 동안 유지하였다. 2 h, 24 h, 48 h 및 72 h 후 스팀 상으로부터 샘플을 취하였다. 보일러 용기로부터의 마지막 샘플은 셧다운 후 (즉, 압력 해제 및 냉각 후) 취하였다.
샘플 중의 총 구리 함량을 FAAS (불꽃 원자 흡수 분광법)를 사용하여 결정하였다. 이 목적을 위해서, 샘플을 진탕하고 10 ml를 15 ml의 바이알로 옮겼다. HCl (32%) 0.5 ml를 첨가한 다음, 바이알을 30 min 동안 170℃로 가열하였다. 냉각 후, FAAS에 의해 Cu 농도를 측정하였다. 이 방법의 검출 한도는 0.1 mg Cu/l이다. 결과는 표 10에 정리되어 있다.
[표 10]
표 10: 252℃ 및 40 bar (4 MPa)에서 작동된 파일럿 보일러의 스팀 중의 총 구리 함량
s
2 h 후 스팀 중의 Cu 농도 [mg/l]
t
24 h 후 스팀 중의 Cu 농도 [mg/l]
u
48 h 후 스팀 중의 Cu 농도 [mg/l]
v
72 h 후 스팀 중의 Cu 농도 [mg/l]
w
셧다운 후 보일러 물 중의 Cu 농도 [mg/l]
*
탈이온수; 135 ppm의 디에틸에탄올아민을 사용하여 알칼리화됨
구리 시편의 부식률을 다음과 같이 결정하였다: 셧다운 후, 보일러로부터 시편을 제거하고, 물 및 부드러운 브러시를 사용하여 부식 생성물 및 침전물을 대충 제거하였다. 이어서, 시편을 산세 용액 (100 g의 쿠리타(Kurita)로부터의 페롤린(Ferrolin)® 8621 (아미도황산) 함유; 및 900 g의 탈이온수로 구성됨)으로 3분 동안 세정하고, 먼저 탈이온수 및 이어서 에탄올로 조심스럽게 헹구고, 105℃에서 건조시키고 칭량하였다. 산세에 의한 구리 시편의 평균 손실은 산세 시간 1분 당 0.12 mg임을 참고해야 한다.
부식률 CR (mm/a)은 하기 식을 사용하여 중량 손실 (d중량 [mg])로부터 계산하였다:
식 4
구리 SF-Cu에 대한 f는 0.024임.
결과는 표 11에 정리되어 있다.
[표 11]
표 11: 252℃ 및 40 bar (4 MPa)에서 작동된 파일럿 보일러의 스팀 상에 배치된 시편의 부식률
시편 번호:
11은 125 ppm의 P-1을 사용한 처리를 가리킨다. 22는 125 ppm의 P-2를 사용한 처리를 가리킨다. Cmp-P-11은 500 ppm의 Cmp-P-1을 사용한 처리를 가리킨다. DI는 미처리를 가리킨다 (그러나 135 ppm의 디에틸에탄올아민을 사용하여 알칼리화됨).
상세히:
P-11e 및 P-11f는 스팀에 배치된 2개의 시편 (e 및 f)을 지정한다; 125 ppm의 P-1을 사용한 수처리.
P-22e 및 P-22f는 스팀에 배치된 2개의 시편 (e 및 f)을 지정한다; 125 ppm의 P-2를 사용한 수처리.
Cmp-P-11e 및 Cmp-P-11f는 스팀에 배치된 2개의 시편 (e 및 f)을 지정한다; 500 ppm의 Cmp-P-1을 사용한 수처리.
DI-1e 및 DI-1f는 스팀에 배치된 2개의 시편 (e 및 f)을 지정한다; 수처리 없음.
실시예 7: 비-제형화 제품 C-2 및 Cmp-2를 사용한 탄소강 표면 상의 311 ℃ (100 bar; 10 MPa)에서의 부식 테스트
16.6 cm2의 연강 C1010 시편 (강 St 37) 2개를 파일럿 보일러의 스팀 상에 매달았다. 테스트할 물질을 초순수 (18.2 mΩ) 1.7 l에 첨가하여 농도 2.5 mg/l를 제공하였다. 각 경우에 암모니아 (24,5%)를 사용하여 pH를 9.2 (+/- 0.05)로 설정하였다. 별도의 분석을 위해 테스트 물 200 ml를 제거하고, 나머지 1.5 l는 보일러 내로 충전하였다. 모든 밸브를 폐쇄하고, 교반 속도를 150 rpm으로 설정하고, 보일러 내 테스트 물을 311℃로 가열하고 이 온도 및 100 bar (10 MPa)의 파생 압력으로 24 h 동안 유지하였다. 요망되는 온도가 달성되었을 때 및 이어서 2 h, 4 h 및 24 h 후 스팀 상 및 보일러 물 상으로부터 샘플을 취하였다. 보일러 용기로부터의 마지막 샘플은 셧다운 후 (즉, 압력 해제 및 냉각 후) 취하였다.
샘플 중의 총 철 함량을 FAAS (불꽃 원자 흡수 분광법)를 사용하여 결정하였다. 이 목적을 위해서, 샘플을 진탕하고 10 ml를 15 ml의 바이알로 옮겼다. HCl (32%) 0.5 ml를 첨가한 다음, 바이알을 30 min 동안 170℃로 가열하였다. 냉각 후, FAAS에 의해 철 농도를 측정하였다. 이 방법의 검출 한도는 0.1 mg Fe/l이다. 결과는 표 12에 정리되어 있다.
[표 12]
표 12: 311℃ 및 100 bar (10 MPa)에서 작동된 파일럿 보일러의 스팀 중의 총 철 함량
aa
열 처리 전 용액 중의 Fe 농도 [mg/l]
bb
311℃에 도달 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
cc
311℃에 도달 후 보일러 물 중의 Fe 농도 [mg/l]
dd
2 h 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
ee
2 h 후 보일러 물 중의 Fe 농도 [mg/l]
ff
4 h 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
gg
4 h 후 보일러 물 중의 Fe 농도 [mg/l]
hh
24 h 후 스팀 중의 Fe 농도 [mg/l]
ii
24 h 후 보일러 물 중의 Fe 농도 [mg/l]
jj
셧다운 후 보일러 물 중의 Fe 농도 [mg/l]
*
탈이온수; pH 9.2로 알칼리화됨
알 수 있는 바와 같이, N-아실사르코신 C-2로 처리된 물로부터 생성된 스팀 중의 Fe 농도는 미처리된 물로부터 생성된 스팀에서보다 현저하게 더 낮고, 또한 올레일프로필렌 디아민-처리된 물로부터 생성된 스팀에서보다 더 낮다.
강 시편의 부식률을 다음과 같이 결정하였다: 셧다운 후, 보일러로부터 시편을 제거하고, 물 및 부드러운 브러시를 사용하여 부식 생성물 및 침전물을 대충 제거하였다. 이어서, 시편을 3분 동안 산세 용액 (230 ml의 HCl (37%), 5 ml의 코란틴™ PP (프로폭실화 프로파르길 알콜 함유; 바스프 에스이) 및 765 ml의 탈이온수로 구성됨)으로 세정하고, 먼저 탈이온수 및 이어서 에탄올로 조심스럽게 헹구고, 105℃에서 건조시키고 칭량하였다. 산세에 의한 강 시편의 평균 손실은 산세 시간 1분 당 0.45 mg임을 참고해야 한다. 부식률 CR (mm/a)은 하기 식을 사용하여 중량 손실 (d중량 [mg])로부터 계산하였다:
식 5
강 St 37에 대한 f는 0.028임.
결과는 표 13에 정리되어 있다.
[표 13]
표 13: 311℃ 및 100 bar (10 MPa)에서 작동된 파일럿 보일러의 스팀 및 물 상에 배치된 시편의 부식률
시편 번호:
S는 스팀에 배치된 시편을 지정하고, W는 물에 배치된 시편을 지정한다. 25는 2.5 ppm에서의 C-2를 사용한 처리를 가리킨다. Cmp-25는 2.5 ppm에서의 Cmp-2를 사용한 처리를 가리킨다. DI는 미처리를 가리킨다 (그러나, 처리된 물과 마찬가지로 pH 9.2로 알칼리화됨).
상세히:
S-25a 및 S-25b는 스팀에 배치된 2개의 시편 (a 및 b)을 지정한다; 각각 2.5 ppm의 C-2를 사용한 수처리.
W-25a 및 W-25b는 물에 배치된 2개의 시편 (a 및 b)을 지정한다; 각각 2.5 ppm의 C-2를 사용한 수처리.
Cmp-S-25a 및 Cmp-S-25b는 스팀에 배치된 2개의 시편 (a 및 b)을 지정한다; 각각 2.5 ppm의 Cmp-2를 사용한 수처리.
Cmp-W-25a 및 Cmp-W-25b는 물에 배치된 2개의 시편 (a 및 b)을 지정한다; 각각 2.5 ppm의 Cmp-2를 사용한 수처리.
S-DI-a 및 S-DI-b는 스팀에 배치된 2개의 시편 (a 및 b)을 지정한다; 수처리 없음.
W-DI-a 및 W-DI-b는 물에 배치된 2개의 시편 (a 및 b)을 지정한다; 수처리 없음.
알 수 있는 바와 같이, N-아실사르코신 C-2로 처리된 물로부터 생성된 스팀 뿐만 아니라 물에 배치된 시편의 부식률은, 미처리된 물 뿐만 아니라 올레일프로필렌 디아민-처리된 물로부터의 것보다 현저하게 더 낮다.
실시예 8: C-2 및 Cmp-2를 사용한 파워 플랜트에서의 부식 테스트
테스트는 15 bar (1.5 MPa)의 설계 압력을 갖는 쉘 보일러에서 수행되었으며, 이는 통상 저 부하 조건에서 10 bar (1 MPa)로 작동된다. 테스트 초반에 보일러는, 양호한 부식 방지를 제공하는 표준 부식 방지제인 올레일프로필렌 디아민 (Cmp-2)이 연속적으로 투여된 물을 사용하여 확립된 정상적인 작동 하에 수 년 동안 있었다. 2020년 1월 10일과 2020년 7월 28일 사이에, 부식에 대한 척도로서의 스팀 응축물 중의 Fe 농도를 주 단위로 결정하였다. 이 시간 동안, 펌프는 60%의 펌프 스트로크 (투여율 1.5 l/h)로 작동되었다.
2020년 7월 28일에는, Cmp-2의 첨가를 중단하고 그 대신에 사전에 Cmp-2가 첨가되었던 것과 동일한 양으로 급수에 C-2를 계속해서 첨가함으로써 C-2를 사용한 처리를 시작하였다. 2020년 9월 16일까지, Cmp-2가 C-2로 완전히 교체되었다. 2020년 7월 28일과 2020년 9월 16일 사이의 기간은 하기에서 "전이 기간"이라 지칭된다. 이 전이 기간 동안, 추가로 스팀 응축물 중의 Fe 농도를 주 단위로 모니터링하였다. 이 시간 동안, 펌프는 30%의 펌프 스트로크 (투여율 0.8 l/h)로 작동되었다.
2020년 9월 16일은 C-2 처리의 출발점으로 간주된다. 본 결과는 2021년 4월 14일까지 수득되었다. 급수 (= 복귀된 응축물 + 물 손실을 보상하기 위한 신선한 물) 및 스팀 응축물 중의 C-2의 양을 하기 실시예 10에 기재된 방법을 사용하여 2021년 4월 14일에 결정하였다. 급수 중의 C-2의 농도는 0.16 mg/l (0.16 ppm) (0.15 및 0.17 mg/l을 나타내는 2회 결정치의 평균)이었고, 스팀 응축물 중의 C-2의 농도는 <0.1 mg/l (<0.1 ppm; 검출 한도 미만) (2회 결정치)이었다.
부식에 대한 척도로서의 스팀 응축물 중의 Fe 농도를 매주 결정하였다. 대부분의 관찰된 C-2 처리 동안 (2021년 2월 13일까지), 펌프는 30%의 펌프 스트로크로 작동된 다음 이것이 60%로 증진되었다.
Fe 농도를 결정하기 위해, 운영자가 매주 샘플을 취하였다. 이 목적을 위해서, 샘플 밸브를 개방하고 초기 액체를 1 min에 걸쳐 플래싱하여 대표 샘플을 얻었다. 샘플 바이알을 샘플 물로 2회 세척하여 바이알 표면을 부식 방지제로 포화시킴으로써, 검사할 샘플에서의 바이알 표면에 대한 부식 방지제의 흡수를 최소화하였다. 하크 랑게 게엠베하 (독일)로부터의 페로베르(FerroVer)™ 철 시약 파우더 필로우를 사용하여 Fe 농도를 결정하였다.
하기 표에는, Cmp-2를 사용한 처리 하의, 전이 기간 동안의, 및 C-2를 사용한 처리 하의 스팀 응축물 중의 Fe 농도의 주간 평균이 정리되어 있다.
[표 14]
전이 기간 동안의 더 높은 Fe 농도는, Cmp-2가 단계적으로 C-2로 교체되는 동안 플랜트 표면 상의 화학적 탈착 및 흡착 과정으로 인한 것으로 추측된다.
놀랍게도, 대부분의 관찰된 C-2 처리 동안 펌프가 단지 30%의 펌프 스트로크 (즉, 관찰된 Cmp-2 처리 동안 적용된 펌프 스트로크 60%의 절반)로 작동되었다는 사실에도 불구하고 C-2는 Cmp-2보다 더 우수한 방식 효과를 보였다. 펌프 스트로크의 감소는, 방식제가 시스템을 통해 이동하는 속도의 감소, 및 이로 인한 그의 방식 효과 전개 가능성의 감소를 의미한다. 따라서, 60%의 펌프 스트로크에서는, C-2의 방식 작용이 훨씬 더 우수할 것으로 예상될 수 있다.
아울러, 알 수 있는 바와 같이, Fe 농도의 표준 편차가 Cmp-2 처리에 비해 C-2 처리의 경우에 현저하게 더 낮으며, 이는 C-2가 Cmp-2보다 더 신뢰성 있는 부식 방지를 제공함을 의미한다.
실시예 9: 클로라이드 간섭이 없는 물 샘플 중의 C-2의 농도의 결정
9.1 보정 곡선의 준비
탈이온수 중의 (1.) 0.1 mg/l, (2.) 0.2 mg/l, (3.) 0.5 mg/l, (4.) 1 mg/l 및 (5.) 2 mg/l의 C-2 (2 중량%의 C-2, 20 중량%의 DEAE 및 78 중량%의 물을 함유하는 조성물로서 사용됨)를 함유하는 10.0 ml의 샘플 부피를 각각 갖는 5개의 테스트 샘플을 제조하였다. 탈이온수만을 함유하는 10.0 ml의 샘플 부피를 갖는 블랭크 샘플을 제공하였다. 각각의 테스트 샘플 및 블랭크 샘플을 하기에 기재된 바와 같이 처리하였다:
샘플을 25 ml의 1 인치 큐벳 내로 충전하였다. 2 ml의 완충 용액 pH 7.00 ± 0.02 (20℃) (포타슘 디히드로겐포스페이트, 디소듐 히드로겐포스페이트 및 물로 구성됨; 브이더블유알 케미칼스(VWR chemicals)) 및 이어서 0.2 ml의 메틸렌 블루 용액 (물 중의 0.05%)을 첨가하고 용액을 조심스럽게 혼합하였다. 1-노난올을 큐벳 내로 20 ml (7.8 ml의 1-노난올에 상응함)의 마크까지 충전하고, 큐벳을 10 s 동안 격렬하게 진탕하였다. 7-9 min 후에 유기 상이 물 상으로부터 분리되었다. 약 5 ml의 유기 상을 파스퇴르 피펫을 사용하여 조심스럽게 제거하고, 1 인치 큐벳으로 옮겼다. 먼저, 블랭크 샘플로부터의 유기 추출물을 함유하는 큐벳에 대해 660 nm에서 하크 랑게 게엠베하 (독일)로부터의 DR3900 광도계에서 측광 측정을 수행하여 보정에 사용하고; 그에 준해서, 수득된 값을 '0'으로 설정하여 테스트 샘플의 결과로부터 추출하였다. 이어서, 테스트 샘플로부터의 유기 추출물을 함유하는 큐벳에 대해 660 nm에서 블랭크-보정된 측광 측정을 수행하였다.
5개 농도를 사용하여 수득된 흡수를 x축 (수평축) 상에 농도 [mg/l] 및 y축 (수직축) 상에 흡수를 갖는 그래프로 플롯팅하고, 회귀 라인을 작성하였다. 회귀 라인은 도 2 내 라인 A로 도시되어 있다.
라인의 기울기는 0.40540으로 결정되었고, 0 mg/l에서의 외삽된 흡수는 0.0615로 결정되었다. 이로써 방정식 (6)이 유도된다:
흡수 = 0.40540 x 농도C-2 + 0.0615
(6)
이로부터, 방정식 (6)을 농도에 대해 풀어서 C-2의 미지 농도를 결정할 수 있다:
농도C-2 = (흡수 - 0.0615) / 0.40540
(7)
9.2 C-2의 미지 농도의 결정
C-2를 함유하는 물 테스트 샘플 10.0 ml를 25 ml의 1 인치 큐벳 내로 충전하였다. 블랭크 값 테스트를 위해 사용할 탈이온수 10.0 ml를 또 다른 25 ml의 1 인치 큐벳 내로 충전하였다. 테스트 샘플 및 블랭크 둘 모두를 사용하여 하기 단계를 수행하였다. 2 ml의 완충 용액 pH 7.00 ± 0.02 (20℃) (포타슘 디히드로겐포스페이트, 디소듐 히드로겐포스페이트 및 물로 구성됨; 브이더블유알 케미칼스) 및 이어서 0.2 ml의 메틸렌 블루 용액 (물 중의 0.05%)을 첨가하고 용액을 조심스럽게 혼합하였다. 1-노난올을 큐벳 내로 20 ml (7.8 ml의 1-노난올에 상응함)의 마크까지 충전하고, 큐벳을 10 s 동안 격렬하게 진탕하였다. 7-9 min 후에 유기 상이 물 상으로부터 분리되었다. 약 5 ml의 유기 상을 파스퇴르 피펫을 사용하여 조심스럽게 제거하고, 1 인치 큐벳으로 옮겼다. 먼저, 블랭크로부터의 유기 추출물을 함유하는 큐벳에 대해 660 nm에서 하크 랑게 게엠베하 (독일)로부터의 DR3900 광도계에서 측광 측정을 수행하여 보정에 사용하고; 그에 준해서, 수득된 값을 '0'으로 설정하여 테스트 샘플의 결과로부터 추출하였다. 이어서, C-2를 함유하는 테스트 샘플로부터의 유기 추출물을 함유하는 큐벳에 대해 660 nm에서 블랭크-보정된 측광 측정을 수행하였다.
관찰된 흡수 값을 방정식 (7)에 삽입하여 C-2의 농도를 결정하였다:
농도C-2 = (흡수 - 0.0615) / 0.40540
(7)
실시예 10: 클로라이드 간섭이 있는 물 샘플 중의 C-2의 농도의 결정
10.1 보정 곡선의 준비
탈이온수 중에 하기 표에 열거된 양의 클로라이드 이온 (HCl로 첨가됨) 및 C-2 (2 중량%의 C-2, 20 중량%의 DEAE 및 78 중량%의 물을 함유하는 조성물로 사용됨)를 함유하는 10.0 ml의 샘플 부피를 각각 갖는 24개의 테스트 샘플을 제조하고, 25 ml의 1 인치 큐벳 내로 충전하였다. 블랭크 값 테스트를 위해 사용할 탈이온수 10.0 ml를 또 다른 25 ml의 1 인치 큐벳 내로 충전하였다.
[표 15]
각각의 테스트 샘플 및 블랭크 샘플을 하기에 기재된 바와 같이 처리하였다.
샘플을 25 ml의 1 인치 큐벳 내로 충전하였다. 2 ml의 완충 용액 pH 7.00 ± 0.02 (20℃) (포타슘 디히드로겐포스페이트, 디소듐 히드로겐포스페이트 및 물로 구성됨; 브이더블유알 케미칼스) 및 이어서 0.2 ml의 메틸렌 블루 용액 (물 중의 0.05%)을 첨가하고 용액을 조심스럽게 혼합하였다. 1-노난올을 큐벳 내로 20 ml (7.8 ml의 1-노난올에 상응함)의 마크까지 충전하고, 큐벳을 10 s 동안 격렬하게 진탕하였다. 7-9 min 후에 유기 상이 물 상으로부터 분리되었다. 약 5 ml의 유기 상을 파스퇴르 피펫을 사용하여 조심스럽게 제거하고, 1 인치 큐벳으로 옮겼다. 먼저, 블랭크 샘플로부터의 유기 추출물을 함유하는 큐벳에 대해 660 nm에서 하크 랑게 게엠베하 (독일)로부터의 DR3900 광도계에서 측광 측정을 수행하여 보정에 사용하고; 그에 준해서, 수득된 값을 '0'으로 설정하여 테스트 샘플의 결과로부터 추출하였다. 이어서, 테스트 샘플로부터의 유기 추출물을 함유하는 큐벳에 대해 660 nm에서 블랭크-보정된 측광 측정을 수행하였다.
5 또는 6개의 Cl- 농도를 사용하여 수득된 흡수를 x축 (수평축) 상에 C-2의 농도 [mg/l] 및 y축 (수직축) 상에 흡수를 갖는 그래프로 플롯팅하고, 회귀 라인을 작성하였다.
conc.Cl - = 31 mg/l에 대한 회귀 라인은 도 2 내 라인 B로 도시되어 있다.
conc.Cl - = 62 mg/l에 대한 회귀 라인은 도 2 내 라인 C로 도시되어 있다.
conc.Cl - = 156 mg/l에 대한 회귀 라인은 도 2 내 라인 D로 도시되어 있다.
conc.Cl - = 218 mg/l에 대한 회귀 라인은 도 2 내 라인 E로 도시되어 있다.
conc.Cl - = 311 mg/l에 대한 회귀 라인은 도 2 내 라인 F로 도시되어 있다.
conc.C-2 = 0 mg/l에서의 도 2 내 라인 A 내지 F의 흡수 값을 x축 (수평축) 상에 Cl-의 농도 [mg/l] 및 y축 (수직축) 상에 흡수를 갖는 그래프로 플롯팅하고, 회귀 라인을 작성하였다 (도 3 참조).
상기 라인의 기울기는 0.00107로 결정되었고, 0 mg/l에서의 외삽된 흡수는 0.0727로 결정되었다. 이로써 방정식 (8)이 유도된다:
흡수 = 0.00107 x 농도Cl - + 0.0727
(8)
방정식 (7)과 (8)을 조합하면 방정식 (9)가 유도된다 (참고: 세로좌표 절편 = 0 mg/l에서의 외삽된 흡수로서, 방정식 (8)의 값 (0.0727)이 사용되었는데 이는 방정식 (7)에서 사용된 값보다 더 많은 데이터 점을 사용하여 결정되어 더 정확한 것으로 간주되었기 때문임):
흡수 = 0.40540 x 농도C-2 + 0.00107 x 농도Cl - + 0.0727
(9)
방정식 (9)를 C-2의 농도에 대해 풀면 하기 방정식 (10)이 유도된다:
식 6
10.2 클로라이드-함유 물 중의 C-2의 미지 농도의 결정
하크 랑게 게엠베하 (독일)로부터의 시판용 테스트 스트립을 사용하여 테스트할 물 중의 클로라이드 이온의 농도를 결정하였다. C-2 및 클로라이드 이온을 함유하는 물 테스트 샘플 10.0 ml를 25 ml의 1 인치 큐벳 내로 충전하였다. 블랭크 값 테스트를 위해 사용할 탈이온수 10.0 ml를 또 다른 25 ml의 1 인치 큐벳 내로 충전하였다. 테스트 샘플 및 블랭크 둘 모두를 사용하여 하기 단계를 수행하였다. 2 ml의 완충 용액 pH 7.00 ± 0.02 (20℃) (포타슘 디히드로겐포스페이트, 디소듐 히드로겐포스페이트 및 물로 구성됨; 브이더블유알 케미칼스) 및 이어서 0.2 ml의 메틸렌 블루 용액 (물 중의 0.05%)을 첨가하고 용액을 조심스럽게 혼합하였다. 1-노난올을 큐벳 내로 20 ml (7.8 ml의 1-노난올에 상응함)의 마크까지 충전하고, 큐벳을 10 s 동안 격렬하게 진탕하였다. 7-9 min 후에 유기 상이 물 상으로부터 분리되었다. 약 5 ml의 유기 상을 파스퇴르 피펫을 사용하여 조심스럽게 제거하고, 1 인치 큐벳으로 옮겼다. 먼저, 블랭크로부터의 유기 추출물을 함유하는 큐벳에 대해 660 nm에서 하크 랑게 게엠베하 (독일)로부터의 DR3900 광도계에서 측광 측정을 수행하여 보정에 사용하고; 그에 준해서, 수득된 값을 '0'으로 설정하여 테스트 샘플의 결과로부터 추출하였다. 이어서, C-2를 함유하는 테스트 샘플로부터의 유기 추출물을 함유하는 큐벳에 대해 660 nm에서 블랭크-보정된 측광 측정을 수행하였다.
관찰된 흡수 값을 하기 방정식 (11)에 삽입하여 C-2의 농도를 결정하였다:
식 7
conc. = 농도
실시예 11: 클로라이드 및 히드로겐 카르보네이트 간섭이 있는 물 샘플 중의 C-2의 농도의 결정
실시예 10.1과 유사한 방법으로 보정 곡선을 준비하였다. 선형 조합에 의해 하기 방정식 (12)이 초래되었다:
식 8
c = 농도
Claims (27)
- 가압 물-스팀 시스템에 부식 방지를 제공하기 위한 방법으로서, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 화학식 (I)의 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염을 첨가하는 것을 포함하며:
R-C(=O)-N(CH3)-CH2-COOH (I)
여기서,
R은 10 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 비-시클릭 탄화수소 기이고; 화학식 (I)의 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물이 사용되는 경우에는, 혼합물의 총 중량을 기준으로 최대 30 중량%의 N-아실사르코신 화합물 (I)에서, R은 또한 4 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 비-시클릭 탄화수소 기일 수 있고;
화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물, 화학식 (I)의 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염은, 물-스팀 시스템에 함유된 물 중의 화학식 (I)의 화합물의 평균 총 농도가 0.01 내지 10 mg/kg의 범위이도록 하는 양으로, 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가되는 것인 방법. - 제1항에 있어서, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물, 화학식 (I)의 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염이, 물-스팀 시스템에 함유된 물 중의 화학식 (I)의 화합물의 평균 총 농도가 0.01 내지 8 mg/kg의 범위, 특히 0.02 내지 6 mg/kg의 범위이도록 하는 양으로, 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가되는 것인 방법.
- 제2항에 있어서, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물, 화학식 (I)의 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염이, 물-스팀 시스템에 함유된 물 중의 화학식 (I)의 화합물의 평균 총 농도가 0.05 내지 5 mg/kg의 범위, 바람직하게는 0.1 내지 5 mg/kg의 범위, 특히 0.5 내지 5 mg/kg의 범위, 보다 특히 0.5 내지 3.5 mg/kg의 범위이도록 하는 양으로, 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가되는 것인 방법.
- 제3항에 있어서, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물, 화학식 (I)의 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염이, 물-스팀 시스템에 함유된 물 중의 화학식 (I)의 화합물의 평균 총 농도가 0.5 내지 3 mg/kg의 범위, 특히 0.8 내지 2.5 mg/kg의 범위이도록 하는 양으로, 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가되는 것인 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 스팀 및/또는 응축물과, 특히 스팀 및 임의로 또한 응축물과 접촉하는 가압 물-스팀 시스템의 해당 부분에 부식 방지를 제공하기 위한 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 가압 물-스팀 시스템이, 철계 재료, 특히 강; 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 이들 재료 중 2종 이상, 특히 강, 구리, 또는 강 및 구리 둘 모두로 제조되거나 그를 포함하는 내부 표면을 함유하는 것인 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 (I) 내의 R이 1, 2 또는 3개의 C=C 이중 결합을 갖는 C12-C20-알케닐 및 C12-C20-알킬로 이루어진 군으로부터 선택되며, 여기서 화학식 (I)의 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물이 사용되는 경우에는, 혼합물의 총 중량을 기준으로 최대 25 중량%의 N-아실사르코신 화합물 (I)에서, R은 또한 C5-C9 알킬일 수 있으며; 혼합물의 총 중량을 기준으로 최대 55 중량%의 N-아실사르코신 화합물 (I)에서, R은 또한 1개의 C=C 이중 결합을 갖는 C10-C11-알케닐 및 C10-C11-알킬로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있는 것인 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 (I) 내의 R이 평균적으로 12 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 것인 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, R이 올레산에서 유래된 것인 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 이의 염을 첨가하는 것을 포함하거나, 또는 코코넛 오일에서 유래된, 화학식 (I)의 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염을 첨가하는 것을 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 (I)의 화합물이 그의 산 형태로 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가되는 것인 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 (I)의 화합물이 염, 특히 암모늄 또는 치환된 암모늄 염의 형태로 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가되는 것인 방법.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 (I)의 화합물이 화학식 (I)의 화합물의 산 형태 또는 이의 암모늄 또는 치환된 암모늄 염의 수성 용액 또는 에멀젼의 형태로 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가되는 것인 방법.
- 제12항에 있어서, 수성 용액 또는 에멀젼 중의 화학식 (I)의 화합물의 농도가 화학식 (I)의 화합물의 산 형태로 계산 시 및 수성 용액 또는 에멀젼의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 10 중량%의 범위인 방법.
- 제12항 또는 제13항에 있어서, 수성 용액 또는 에멀젼이 최종적으로 99.9%의, 화학식 (I)의 화합물, 물 및 임의로 또한 암모니아 및/또는 적어도 1종의 유기 아민으로 이루어진 혼합물로 이루어지는 것인 방법.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 작동 동안 물-스팀 시스템 내 압력이 적어도 2 bar, 바람직하게는 적어도 10 bar, 특히 적어도 20 bar, 구체적으로 적어도 30 bar, 예를 들어 2 내지 300 bar, 바람직하게는 10 내지 200 bar, 특히 20 내지 150 bar, 구체적으로 30 내지 100 bar인 방법.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 물-스팀 시스템이 물-스팀 회로인 방법.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 물-스팀 시스템이 보일러, 특히 드럼 보일러 또는 관류(once-through) 스팀 발생기를 포함하는 것인 방법.
- 제17항에 있어서, 물-스팀 시스템이 물-스팀 회로이며, 여기서 물-스팀 회로의 작동 동안 20℃에서 결정 시 pH 7.5 내지 12의 범위, 바람직하게는 8.0 내지 11의 범위, 특히 pH 8.5 내지 10 범위의 물의 pH 값이 유지되는 것인 방법.
- 제17항 또는 제18항에 있어서, 물-스팀 시스템이 물-스팀 회로이며, 여기서 물-스팀 회로의 작동 동안 물-스팀 사이클에 함유된 물이 22℃에서 결정 시 최대 30 μS/cm의 전도도를 갖는 것인 방법.
- 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 식품, 화장품 또는 제약의 직접 또는 간접 가공을 위한 스팀의 발생을 위해 사용되는 가압 물-스팀 시스템에 부식 방지를 제공하기 위한 방법.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염이 지열 파워 플랜트의 생산 웰에 첨가되는 것인 방법.
- 가압 물-스팀 시스템에 부식 방지를 제공하기 위한 제1항 및 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물 또는 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염의 용도로서, 화학식 (I)의 N-아실사르코신 화합물, 여러 N-아실사르코신 화합물의 혼합물 또는 이의 염을, 물-스팀 시스템에 함유된 물 중의 화학식 (I)의 화합물의 평균 총 농도가 0.01 내지 10 mg/kg의 범위, 바람직하게는 0.01 내지 8 mg/kg의 범위, 보다 바람직하게는 0.02 내지 6 mg/kg의 범위, 보다 더 바람직하게는 0.02 내지 5 mg/kg의 범위, 특히 0.05 내지 5 mg/kg의 범위, 보다 특히 0.1 내지 5 mg/kg의 범위, 보다 더 특히 0.5 내지 5 mg/kg의 범위, 매우 특히 0.5 내지 3.5 mg/kg의 범위, 구체적으로 0.5 내지 3 mg/kg의 범위, 보다 구체적으로 0.8 내지 2.5 mg/kg의 범위이도록 하는 양으로, 물-스팀 시스템의 작동을 위해 사용되는 물에 첨가하는 것을 포함하는 용도.
- 화학식 (I)의 화합물의 수성 용액 또는 에멀젼 중의 제1항 및 제7항 및 제11항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 화합물의 농도를 결정하기 위한 방법으로서, 하기 단계를 포함하는 방법:
i) 화학식 (I)의 화합물 또는 이의 염을 함유하는 수성 용액 또는 에멀젼의 정의된 양에 양이온성 페노티아진 염료를 첨가하는 단계;
ii) 단계 i)의 혼합물에 대해, 액체 추출제를 사용하여 추출을 수행하는 단계로서, 상기 액체 추출제는 추출제 총량의 적어도 95 중량%의 C8-C10 알칸올, 특히 1-노난올을 포함하는 것인 단계;
iii) 수성 상으로부터 액체 추출제를 분리하는 단계; 및
iv) 추출제 중의 페노티아진 염료의 농도를 광도측정으로 결정하는 단계. - 제23항에 있어서, 추출 전에 화학식 (I)의 화합물의 수성 용액 또는 에멀젼의 pH가 20℃에서 결정 시 6.5 내지 7.5의 범위, 특히 6.9 내지 7.1 범위의 pH로 조절되는 것인 방법.
- 제24항에 있어서, 화학식 (I)의 화합물의 수성 용액 또는 에멀젼의 pH의 조절을 위해 무기 완충제가 사용되는 것인 방법.
- 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 양이온성 페노티아진 염료가 메틸렌 블루인 방법.
- 제23항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 분석할 화학식 (I)의 화합물의 수성 용액 또는 에멀젼이 화학식 (I)의 화합물의 산 형태로 계산 시 및 수성 용액 또는 에멀젼의 총 중량을 기준으로 적어도 0.01 mg/kg, 바람직하게는 적어도 0.05 mg/kg, 특히 적어도 0.1 mg/kg의 화학식 (I)의 화합물의 농도를 갖는 것인 방법.
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