KR20240050480A - 희석 스팀 발생기 시스템을 처리하기 위한 방법 및 조성물 - Google Patents
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Abstract
항-오염 및 항-부식 성질을 갖는 처리제 조성물이 제공된다. 상기 조성물은 지방 아민 및 이산을 가지며, 상기 이산은 석신산 또는 화학식 HO2C(CH2)nCO2H(여기서, n은 적어도 6의 양의 정수임)을 갖는 선형 포화 디카복실산이다. 희석 스팀 발생기 시스템의 처리 방법도 제공된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 9월 10일에 출원된 미국 가특허출원 제63/242,983호에 대해 우선권을 주장하며, 상기 출원의 전문은 인용에 의해 본원에 포함된다.
기술분야
본원에 개시되는 기술은 항-부식 및 항-오염 처리제를 제공하며, 보다 구체적으로는 희석 스팀(dilution steam) 발생기 시스템에 대한 항-부식 및 항-오염 처리제를 제공한다.
희석 스팀 발생기(DSG)는 에틸렌 제조 공장의 필수적인 부분이다. DSG로부터의 스팀은 열분해 크래킹에 사용되며, 열분해 공정으로부터의 공정수는 공급수로서 DSG로 재순환된다. 일반적인 보일러 적용과 달리, DSG 보일러 급수는 오일, 폴리방향족 탄화수소 및 높은 수준의 저분자량 유기산(LOMA), 나트륨, 철, 설페이트 등으로 오염된다.
이러한 오염물은 장비의 오염을 초래할 수 있다. LOMA에 의한 낮은 pH 부식과, 유기 중합 및 부식 생성물에 의한 오염은 DSG 시스템에서 흔히 발생하는 문제이다.
표면 상에 침착물의 형성을 억제하고 보일러 시스템 내의 침착을 방지하기 위해, 중합체 침착물 억제제가 보일러의 공급수에 빈번하게 첨가된다. 폴리아민은, 보일러 시스템에 적용될 때 부식성 종과 금속/금속 산화물 사이에 소수성 장벽을 형성하여 부식 방지 기능을 제공한다. 폴리아민은 또한 휘발성이며, 스팀이 닿는 금속 표면을 부식으로부터 보호한다.
그러나, 상대적으로 순수한 급수를 갖는 일반적인 보일러 적용과 달리, DSG 시스템의 높은 수준의 오염물/부식성 종 및 오일 매트릭스로 인한 오염 및 부식을 억제하는 데 필요한 처리제의 양(즉, 투입량)은 기존 보일러에 필요한 처리제보다 상당히 더 높다(적어도 5배 더 높음).
증가된 처리 비용에 이외에, 상승된 수준의 지방 아민 또는 폴리아민은 보일러 장비 및 온라인 모니터링 기기 및 분석기를 오염시킬 수 있다. 폴리아민의 양이 높은 방류수는, 이러한 처리제 화합물이 수생 생물에 유독할 수 있기 때문에 환경 문제가 있다.
따라서, 산업계는, 적용하기 쉽고 환경 문제가 감소된 비용 효율적인 처리제로, 희석 스팀 발생기 시스템을 포함하는 스팀 발생 시스템의 오염 및 부식을 감소시키는 것을 필요로 한다.
본원에 개시된 기술은 스팀 발생 시스템을 위한 항-오염 및 항-부식 처리제를 제공한다.
본원에 개시된 기술의 일 양태에서, 처리제 조성물이 제공된다. 상기 조성물은 지방 아민 및 이산(diacid)을 포함하며, 상기 이산은 석신산 또는 화학식 HO2C(CH2)nCO2H(여기서, n은 적어도 6의 양의 정수임)를 갖는 선형 포화 디카복실산을 포함한다.
일부 양태에서, 지방 아민은, 탄소수가 적어도 12인 탄화수소 쇄를 갖는 폴리아민을 포함한다. 일부 양태에서, 지방 아민은 C12-C18 탄화수소 쇄를 갖는 디아민을 포함한다.
일부 양태에서, 이산은 석신산을 포함한다. 일부 양태에서, 석신산은 옥테닐 석신산 또는 도데세닐 석신산을 포함한다. 일부 양태에서, n은 7 내지 18의 범위이다.
일부 양태에서, 지방 아민은 9-엔-N-프로필아미노-1-옥타덴아민을 포함한다. 일부 양태에서, 본 발명의 조성물은 폴리아민 및 옥테닐 석신산을 포함한다.
일부 양태에서, 지방 아민 대 이산의 몰비는 약 1:100 내지 약 100:1의 범위이다. 일부 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 수용성이다.
본원에 개시된 기술의 다른 양태에서, 희석 스팀 발생기 시스템의 구조 부품들을 따라서 생성되는 부식 및/또는 침전물 형성을 억제하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 처리제 조성물을 수성 매질에 첨가하는 단계를 포함하며, 상기 처리제 조성물은 지방 아민 및 이산을 포함하고, 상기 이산은 석신산 또는 화학식 HO2C(CH2)nCO2H(여기서, n은 적어도 6의 양의 정수임)를 갖는 선형 포화 디카복실산을 포함한다.
일부 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 희석 스팀 발생기 시스템의 액체 섹션의 구조 부품 및 증기 섹션의 구조 부품 상에 막을 형성한다.
일부 양태에서, 지방 아민은, 탄소수가 적어도 12인 탄화수소 쇄를 갖는 폴리아민을 포함한다. 일부 양태에서, 지방 아민은 C12-C18 탄화수소 쇄를 갖는 디아민을 포함한다. 일부 양태에서, 이산은 석신산을 포함한다. 일부 양태에서, 석신산은 옥테닐 석신산 또는 도데세닐 석신산을 포함한다.
일부 양태에서, 지방 아민은 9-엔-N-프로필아미노-1-옥타덴아민을 포함한다. 일부 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 폴리아민 및 옥테닐 석신산을 포함한다.
일부 양태에서, 지방 아민 대 이산의 몰비는 약 1:100 내지 약 100:1의 범위이다. 일부 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 수용성이다.
본원에 개시된 기술의 다른 양태에서, 처리제 조성물의 제조방법이 제공된다. 상기 방법은 지방 아민과 이산을 혼합하는 단계를 포함하며, 상기 이산은 석신산 또는 화학식 HO2C(CH2)nCO2H(여기서, n은 적어도 6의 양의 정수임)를 갖는 선형 포화 디카복실산을 포함한다. 일부 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 수용성이다.
도 1은 100ppm의 비교 처리제 샘플에 대해 연간 밀리인치(mpy) 대 시간(시간)으로 측정된 부식 속도를 보여주는 그래프이다.
도 2는 다양한 양의 처리제 샘플들에 대해 연간 밀리인치(mpy) 대 시간(시간)으로 측정된 부식 속도를 보여주는 그래프이다.
도 3은 50ppm의 처리제 샘플들에 대해 연간 밀리인치(mpy) 대 시간(시간)으로 측정된 부식 속도를 보여주는 그래프이다.
도 4는 50ppm의 처리제 샘플들에 대해 연간 밀리인치(mpy) 대 시간(시간)으로 측정된 부식 속도를 보여주는 그래프이다.
도 5는 상이한 pH 측정치의 처리제 샘플들에 대한 연간 밀리인치(mpy) 대 시간(시간)으로 측정된 부식 속도를 보여주는 그래프이다.
도 2는 다양한 양의 처리제 샘플들에 대해 연간 밀리인치(mpy) 대 시간(시간)으로 측정된 부식 속도를 보여주는 그래프이다.
도 3은 50ppm의 처리제 샘플들에 대해 연간 밀리인치(mpy) 대 시간(시간)으로 측정된 부식 속도를 보여주는 그래프이다.
도 4는 50ppm의 처리제 샘플들에 대해 연간 밀리인치(mpy) 대 시간(시간)으로 측정된 부식 속도를 보여주는 그래프이다.
도 5는 상이한 pH 측정치의 처리제 샘플들에 대한 연간 밀리인치(mpy) 대 시간(시간)으로 측정된 부식 속도를 보여주는 그래프이다.
본원에 개시된 기술은 희석 스팀 발생기(DSG) 시스템을 처리하기 위한 조성물 및 방법을 제공한다. 본원에 개시된 기술에 따른 처리제는 희석 스팀 발생기 시스템의 액체 섹션의 오염 침전물 및 스팀 섹션의 오염 침전물을 감소시키고, 전반적인 부식을 방지한다.
이하의 명세서 및 청구범위에서 다수의 용어가 참조되며, 이들은 이하의 의미를 갖는 것으로 정의된다.
단수형 "a", "an" 및 "the"는, 문맥에서 달리 명시하지 않는 한, 복수의 대상을 포함한다. 본원에 사용되는 용어 "또는"은 배타적임을 의미하지 않으며, 언급되는 구성요소들 중 적어도 하나가 존재하는 것을 의미하고, 문맥에서 달리 명시하지 않는 한, 언급되는 구성요소들의 조합이 존재할 수 있는 경우를 포함한다.
본원 명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐 사용되는 근사 언어는, 관련된 기본 기능의 변경을 초래하지 않으면서 허용 가능하게 변할 수 있는 임의의 정량적 표현을 수정하기 위해 적용될 수 있다. 따라서, "약", "실질적으로" 및 "대략"과 같은 용어 또는 용어들에 의해 수정되는 값은 명시된 정확한 값으로 제한되어서는 안 된다. 적어도 일부 경우에, 근사 언어는 값을 측정하기 위한 도구의 정밀도에 해당할 수 있다. 본 단락 및 본원 명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐, 범위의 제한은 조합 및/또는 상호교환될 수 있으며, 이러한 범위는, 문맥 또는 언어가 달리 나타내지 않는 한, 본원에 포함되는 모든 하위 범위를 나타내고 포함한다.
"임의의" 또는 "임의로"는 후속적으로 설명되는 사건 또는 상황이 발생할 수 있거나 발생하지 않을 수 있거나, 후속적으로 확인된 물질이 존재할 수 있거나 존재하지 않을 수 있다는 것을 의미하며, 설명에는 상기 사건 또는 상황이 발생하거나 물질이 존재하는 경우, 및 상기 사건 또는 상황이 발생하지 않거나 물질이 존재하지 않는 경우가 포함된다는 의미이다.
스팀 발생 시스템은 수성 매질, 예를 들면, 물로부터 스팀을 생성한다. 스팀 발생 시스템은, 수성 매질과 접촉하는 액체 섹션 및 수성 매질의 증기상과 접촉하는 스팀 섹션을 포함한다. 스팀 발생 시스템은 수성 매질 및 증기상에 노출되거나 이와 접촉하는 금속 벽 및 기타 구조 부품을 포함한다. 스팀 발생 시스템에는 산업용 보일러 시스템 및 희석 스팀 발생기(DSG) 시스템이 포함될 수 있다.
희석 스팀 발생기(DSG) 시스템은 열분해 크래킹을 위한 스팀을 제공하기 위해 에틸렌 제조 공장에서 사용된다. 열분해 공정으로부터 회수된 공정수는 스팀 발생을 위해 공급수로서 DSG로 재순환될 수 있다. 재순환된 공정수는 열분해 공정으로부터의 오염물, 예를 들면, 오일, 폴리방향족 탄화수소, 저분자량 유기산(LOMA), 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 철, 탄산칼슘, 실리카 및 설페이트를 함유한다. 이러한 오염물은 DSG 내부 표면 상에 오염 및 침전을 일으킬 수 있다.
스팀 발생 시스템, 예를 들면, DSG는 일반적으로 약 180 내지 약 190℃의 범위의 온도 및 약 7 내지 약 10bar의 압력에서 작동하여 스팀을 생성한다. 일부 양태에서, 온도는 약 185 내지 약 190℃의 범위이다. 다른 양태에서, 스팀 발생 시스템은 약 8 내지 약 10bar의 압력에서 작동한다. 일부 양태에서, DSG는 약 8bar의 압력 및 약 185℃의 온도에서 작동한다.
놀랍게도, 본원에 개시된 기술에 따르면, 지방 아민 화합물과 이산 화합물의 조합이 상승 효과를 생성하고, 예상치 못한 성질을 갖는 처리제 조성물을 생성한다는 것이 발견되었다. 각각의 성분은 약간의 처리제 보호를 제공하지만, 화합물들의 조합은 향상된 처리제 성질을 갖는 조성물을 생성한다. 이론에 결부시키고자 하는 것은 아니지만, 지방 아민은 금속 표면 상의 이산 화합물과 공동 흡착하여 DSG 시스템의 액체 섹션 및 스팀 섹션 둘 다의 금속 표면 및 구조 부품 상에 보호막을 형성하여, 원하는 수준의 부식 보호를 얻기 위한 많은 투여량의 폴리아민에 대한 요구를 감소시키는 것으로 생각된다. 처리제 조성물의 향상된 부식 보호는 비용 효과적이며, 더 높은 수준(즉, 더 높은 투입량)의 처리제를 필요로 하지 않으면서, 유기 오염물 및 무기 오염물을 함유하는 재순환 공급수를 사용하는 DSG 시스템에 대해 전반적인 부식 보호를 제공한다.
본원에 개시된 기술의 일 양태에서, 처리제 조성물이 제공된다. 본 발명의 처리제 조성물은 부식 및 오염 침전물을 감소시키고, 항-오염 성질을 가질 뿐만 아니라, DSG 시스템 내의 유기 오염을 분산시키고 제거한다. 본 발명의 처리제 조성물은 DSG 시스템의 금속 표면 또는 구조적 컴포넌트 내부 상에 보호막을 형성한다. 상기 막은 DSG 시스템의 액체 섹션 및 스팀 섹션 둘 다에 형성될 수 있으며, 전반적인 부식 보호를 제공한다. 일부 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 수용성이다.
일부 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 지방 아민 및 이산을 포함한다. DSG 물은 오일 오염물을 함유하고, 폴리아민은 유용성이므로, 대부분의 폴리아민이 오일상으로 분리될 것으로 생각된다. 이는 폴리아민의 수상에서의 가용성을 제한하여, 물이 닿는 금속 표면에 부식 보호를 제공한다. 결과적으로, 폴리아민 단독 처리제가 더 높은 수준으로 투여되어야 한다. 그러나, 본원에 개시된 상승작용적 처리제 조성물을 첨가하면, 폴리아민의 수용성이 개선되어, 더 많은 폴리아민 분자를 수상에서 사용할 수 있어, 금속 또는 금속 산화물 상에 부식 보호막을 형성할 수 있게 된다. 동시에, 표면 활성제인 이산은 금속 표면 상에 폴리아민과 함께 공동 흡착되어 원하는 수준의 부식 보호를 제공하는 데 필요한 처리제의 양을 크게 감소시킬 수 있다.
일부 양태에서, 이산은 석신산 또는 화학식 HO2C(CH2)nCO2H(여기서, n은 적어도 6의 양의 정수임)를 갖는 선형 포화 디카복실산을 포함한다.
일부 양태에서, 지방 아민은, 탄소수가 적어도 12인 탄화수소 쇄를 갖는 선형 아민을 포함한다. 다른 양태에서, 지방 아민은 C12-C18 탄화수소 쇄를 갖는 선형 아민을 포함한다. 탄화수소 쇄는 포화 또는 불포화 지방족 그룹을 포함한다. 일부 양태에서, 지방 아민은 폴리아민 또는 디아민이다. 적합한 지방 아민의 예는 도데실아민, 트리데실아민, 올레일 아민, 리놀레아민, 9-엔-N-프로필아미노-1-옥타덴아민 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 부식 억제를 위해서는 금속 표면 상에 부식 보호 소수성 막을 형성하기 위한 적합한 장쇄 지방 아민(즉, C>12)이 필요하다는 점을 이해해야 한다.
일부 양태에서, 이산은 석신산이다. 모노산은 일반적인 보일러 시스템에 사용될 수 있지만, 이산은 오일 오염물을 함유하는 DSG 시스템에 보다 더 적합하다는 점을 이해해야 한다. 이는 이산이 2개의 카복실산 관능 그룹을 갖고 있어 물에 대한 친화력을 증가시키고, 이에 의해 이산이 오일상 내로 분리되는 것을 방지한다는 사실 때문이다. 따라서, 액상으로 사용할 수 있는 처리제의 양이 많을수록 필요한 처리제의 투입량 수준이 낮아진다는 것을 나타낸다.
다른 양태에서, 석신산은 옥테닐 석신산 또는 도데세닐 석신산이다. 일부 양태에서, 이산은 화학식 HO2C(CH2)nCO2H(여기서, n은 적어도 6의 양의 정수임)를 갖는 디카복실산이다. 다른 양태에서, n은 7 내지 18의 양의 정수이다. 다른 양태에서, 선형 포화 지방 이산은 노난디오산일 수 있다.
일부 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 성분들을 혼합하여 조성물을 형성함으로써 제조된다. 일부 양태에서, 지방 아민과 이산은 승온에서 혼합되어 블렌딩 조성물을 형성한다. 일부 양태에서, 성분들은 혼합되고 약 50℃로 가열되어 블렌드를 형성한다. 다른 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 약 실온(~20 내지 23℃) 내지 약 50℃의 범위의 온도에서 블렌딩된다.
일부 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 수용성이다. 상기 언급한 바와 같이, 오일을 함유하는 DSG 시스템의 경우, 오일상으로의 처리제의 손실을 방지하기 위해, 처리제, 예를 들면, 본원에 개시된 처리제가 필요하다. 본원에 기술된 처리제 조성물은 수용성이며, 오일상으로 소모되지 않으며, 폴리아민 및 이산 둘 다 금속 표면 상에 공동 흡착되므로 물이 닿는 금속 표면에 대한 부식 보호를 상승적으로 제공한다.
일부 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 지방 아민을 중화하고 조성물을 형성하는데 적합한 몰비로 혼합된다. DSG 시스템과 관련하여, 성능을 희생하지 않으면서 폴리아민 사용을 최소화하는 것이 목표이다. 따라서, 일부 양태에서, 본원에 개시되는 처리제 조성물(즉, 이산 대 폴리아민의 몰비가 ≥1임) 지방 아민은 완전히 중화된다.
일부 양태에서, 지방 아민 대 이산의 몰비는 약 1:100 내지 약 100:1의 범위이다. 다른 양태에서, 지방 아민 대 이산의 몰비는 약 1 내지 약 1:9의 범위이다. 일 양태에서, 지방 아민 대 이산의 몰비는 약 1:1 내지 약 1:5의 범위이다. 다른 양태에서, 지방 아민 대 이산의 몰비는 약 1:1 내지 약 1:3의 범위이다. 다른 양태에서, 지방 아민 대 이산의 몰비는 약 1:1 내지 약 1:2의 범위이다. 다른 양태에서, 블렌드는 지방 아민 및 이산을 1:1의 몰비로 포함한다.
본원에 개시된 기술의 다른 양태에서, DSG 시스템의 구조 부품들을 따라서 생성되는 침착물 형성을 억제하는 방법이 제공된다. 구조 부품은 처리제 조성물을 수성 매질에 첨가함으로써 DSG 조건 하에 수성 매질에 노출된다. 수성 매질은 DSG 시스템을 위한 물, 예를 들면, 공급수를 포함한다.
일부 양태에서, 수성 매질은 열분해 크래킹 공정으로부터 재순환된 공정수를 포함한다. 수성 매질은 예를 들면, 오일, 폴리방향족 탄화수소, 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 철, 탄산칼슘, 실리카 및 설페이트와 같지만 이에 제한되지 않는 오염물을 포함할 수 있다. 수성 매질은 저분자량 유기산(LOMA), 예를 들면, 아세트산, 부티르산, 포름산, 글리콜산 및 프로피온산을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
일부 양태에서, 수성 매질은 가열되거나, 실온(즉, 약 20 내지 약 23℃)에서 유지된다. 일부 양태에서, 수성 매질은 약 80 내지 약 180℃의 온도로 가열된다. 다른 양태에서, 수성 매질의 온도는 약 25 내지 약 180℃의 범위이다.
본 발명의 처리제 조성물은 당업계에서 인식되는 임의의 통상적인 방식에 의해 수성 매질에 첨가될 수 있음이 이해되어야 한다. 본 발명의 처리제 조성물은 수용성이며, 일부 양태에서는 예를 들면, 직접 주입에 의해, 그러나 이에 제한되지 않는 방법으로 수성 매질에 직접 첨가된다.
일부 양태에서, 본 발명의 방법의 처리제 조성물은, 수성 매질이 DSG 시스템에 들어가거나 DSG 시스템과 접촉하기 전에 수성 매질에 첨가되고, 다른 양태에서는 수성 매질이 DSG 시스템에 들어가는 동시에 수성 매질에 첨가된다. 다른 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은, 수성 매질이 DSG 시스템과 접촉한 후에 수성 매질에 첨가되고, 다른 양태에서 본 발명의 처리제 조성물은 용액 또는 분산액으로서 수성 매질에 첨가된다.
본원에 개시된 처리제 조성물의 향상된 부식 보호는 DSG 시스템에 대한 전반적인 부식 보호를 위한 비용 효과적인 처리제를 제공한다.
일부 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은, DSG 시스템에 항-부식 및 항-오염 보호를 제공하는 유효량으로 수성 매질에 첨가된다. 일 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은, DSG 시스템의 물 100만부를 기준으로 하여, 약 1 내지 약 200중량ppm의 양으로 DSG 시스템의 수성 매질에 첨가된다. 다른 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 약 5 내지 약 100중량ppm의 양으로 첨가될 수 있다. 다른 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 약 10 내지 약 100중량ppm의 양으로 첨가될 수 있다. 다른 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 약 15 내지 약 100중량ppm의 양으로 첨가될 수 있다. 다른 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 약 20 내지 약 100중량ppm의 양으로 첨가될 수 있다. 다른 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 약 25 내지 약 100중량ppm의 양으로 첨가될 수 있다. 다른 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 약 25 내지 약 50중량ppm의 양으로 첨가될 수 있다. 다른 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 약 50 내지 약 100중량ppm의 양으로 첨가될 수 있다. 모든 중량은 조성물 중 활성 처리제이며, 스팀 발생 시스템의 물의 100만부를 기준으로 한다. 일부 양태에서, 본 발명의 처리제 조성물은 배취 모드, 원샷 적용으로 수성 매질에 첨가되거나, 수성 매질에 연속적으로 첨가된다.
본원에 개시된 조성물 및 처리제 절차 방법은 블렌드를 생성하여, 처리제 조성물과 수성 매질을 혼합하기 위해 특별한 장비, 예를 들면, 개별 성분들을 수성 매질에 혼합하거나 분배하는 데 필요할 수 있는 펌프를 필요로 하지 않으면서 수성 매질에 쉽게 적용할 수 있게 해준다. 일부 양태에서, 블렌드는 수용성이다. 예를 들면, 지방 아민은 겔 형태일 수 있고, 이산은 고체 형태일 수 있다.
DSG 시스템을 처리하기 위한 본원에 개시된 처리제 조성물 및 방법은 지방 아민 성분을 덜 사용하며, 이는 스팀 발생 시스템의 수성 매질의 환경 영향을 감소시킨다. 일반적인 보일러 시스템과 비교할 때, 원하는 수준의 부식 보호를 제공하는 데 필요한 폴리아민의 양이 DSG 시스템에서 훨씬 더 높으므로, 폴리아민을 더 높은 수준으로 공급해야 한다. 그러나, 폴리아민의 과도한 공급도 시스템의 유기 침전물 형성과 관련이 있으며, 이로 인해 청소를 위해 공장을 정지시킬 수 있다. 이 외에도, 침착물 형성 중에도 침착물하 부식이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술은 DSG 시스템 내의 폴리아민의 양을 감소시킨다.
또한, 본 발명의 처리제 조성물의 수생 독성은 기존 폴리아민 화학의 수생 독성보다 50배 이상 낮다. 본 발명의 기술의 처리제 조성물은 더 묽으며(즉, 폴리아민의 양이 낮을수록 지하수 또는 강물을 오염시킬 수 있는 공장 블로우다운수(plant blow down water) 또는 배출수 중 폴리아민 함량이 낮아짐), 따라서 처리제에 존재하는 폴리아민의 양을 최소화하여 환경에 미치는 영향이 낮아진다.
실시예
본 발명의 기술은 이하의 실시예에서 추가로 설명되며, 이는 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 개시된 기술의 범위를 좁히거나 상기 범위를 임의의 특정 양태로 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예 1
DSG 시스템으로부터의 두 가지 물 샘플을 사용하였으며, 여기서, 샘플 "물 A"는 DSG로부터의 블로우다운수 샘플이고, 샘플 "물 B"는 DSG 보일러용 재순환 공급수이다. 각각의 물 샘플에 대한 분석은 표 1에 나와 있으며, DSG 물 샘플인 물 A 및 물 B에 대한 물 분석 보고서를 제공한다.
전기화학적 측정은 DC105™ Corrosion Techniques 소프트웨어와 결합된 Gamry 600+ Potentiostat를 사용하여 수행하였다. 실험은 기존의 3전극 전기화학 셀로, Rp/Ec 추세 기술을 사용하여 수행하였다. 모든 시험은 24시간 동안 pH = 8.2 내지 8.8 및 T = 22±0.2℃(재순환 수욕으로 유지됨)에서 수행하였다. 부식 셀로의 필머(filmer) 손실을 방지하기 위해 Teflon® 라이너를 사용하였다. 부식 속도는 연간 밀리인치(mpy)로 측정된다. 총 표면적이 2.95in2이고, 밀도가 7.87g/㎤인 사전 세척된 저탄소강(LCS) 쿠폰을 부식 억제제 처리제 시험에 사용하였다.
파르 압력 용기를 사용하여 오토클레이브 실험을 수행하였다. 각각의 시험은 약 150ppm의 필머를 함유하는 DSG 물을 사용하여 185℃(~150psig)에서 4일 동안 수행하였다. 암모니아는 시험 용액에 미리 혼합되어 증기상 및 액체상 둘 다에서 8.2 내지 8.8의 pH 범위를 달성하였다. 각각의 실행마다 증기 샘플 및 액체 샘플을 정기적으로 수집하였다. 이들 샘플들은 액체 크로마토그래피-질량 분석법(LC-MS) 기술을 통해 분석하여 필머 농도를 측정하였다.
DDSA 및 OSA 둘 다의 휘발성 또는 V-L 분포 성질은, DSG 물 A 샘플을 사용하여 185℃(~150psig)에서 오토클레이브 실험을 통해 측정하였다. 결과는 표 2에 나타낸다(190psig에서 DDSA 및 OSA의 V-L 분포(Kd)). DDSA 및 OSA 둘 다의 평균 Kd는 약 10-2이며, 이는 상기 성분들의 대부분이 주로 액체상에서 발견된다는 것을 의미한다. 폴리아민(N-프로필아미노-옥타덱-9-엔-1-아민)은 휘발성이 높으며, 유사한 압력에서 Kd 측정값이 약 6이다.
도 1은 100ppm 활성의 옥테닐 석신산(OSA), N-프로필아미노-옥타덱-9-엔-1-아민(폴리아민)을 함유하는 또는 처리제를 함유하지 않는(블랭크) DSG 물 B에서의 LCS 쿠폰의 전기화학적 결과를 보여준다. OSA 및 폴리아민 샘플 둘 다 부식을 억제하는 것으로 나타났지만, OSA 샘플은 폴리아민 샘플만큼 견고하지는 않았다.
도 2는 100ppm 활성의 옥테닐 석신산(OSA), 및 9:1의 몰비의 OSA와 폴리아민(N-프로필아미노-옥타덱-9-엔-1-아민)의 블렌드를 함유하는 DSG 물 B에서의 LCS 쿠폰의 전기화학적 결과를 보여준다. OSA:폴리아민(9:1) 조합은 15ppm, 25ppm, 50ppm 및 100ppm의 활성 처리제 수준에서 측정하였다. 처리제를 포함하지 않는 블랭크 샘플도 측정하였다.
도 2는 DSG 물 B 샘플에서의 LCS 쿠폰의 부식 속도를 보여준다. 도 2에 도시된 바와 같이, OSA와 폴리아민 사이에는 상승작용 효과가 존재한다. OSA 샘플의 경우, 부식 속도가 초기에는 낮지만 8mpy로 증가하며, OSA 샘플은 20시간에 블랭크 샘플과 유사해진다. OSA:폴리아민(9:1) 조합은 향상된 부식 보호를 제공하며, 25ppm, 50ppm 및 100ppm의 처리제 수준에 대해 20시간의 실험 런타임 동안 부식 속도를 약 2mpy로 제한한다. 15ppm의 처리제 수준에서도 OSA:폴리아민(9:1) 조합은 100ppm의 처리제 수준에서의 OSA 샘플만큼 효과적이다.
도 3은 50ppm 활성의, 9:1 몰비의 OSA와 폴리아민(N-프로필아미노-옥타덱-9-엔-1-아민)의 혼합물 및 50ppm 활성의, 1:1 몰비의 OSA와 폴리아민의 블렌드를 함유하는 DSG 물 A에서의 LCS 쿠폰의 전기화학적 결과를 보여준다. 처리제를 포함하지 않는 블랭크도 측정하였다.
도 3은 DSG 물 A 샘플에서의 LCS 쿠폰의 부식 속도를 보여준다. DSG 물 A 샘플은 DSG 시스템의 블로우다운수 샘플이며, DSG 물 B 재순환 공급수 샘플보다 더 많은 오염물(2배 이상)을 함유하며, 부식성이 더 높다. 더 높은 부식은 블랭크 부식 속도에 반영된다. DSG 물 B 샘플 중 블랭크 샘플의 전체 부식 속도는 약 8mpy 수준인 반면(도 2 참조), DSG 물 A 샘플에서의 블랭크 샘플의 부식 속도는 16mpy로 높다(도 3 참조).
OSA:폴리아민(9:1) 조합에는 DSG 물 B(공급수) 샘플 중 향상된 부식 보호가 제공되는 반면, OSA:폴리아민(9:1) 조합은 DSG 물 A(블로우다운) 샘플에서는 효과적이지 않았다. 그러나, OSA:폴리아민(1:1) 조합은 부식성이 높은 DSG 물 A 샘플을 효과적으로 처리하여 전체 부식 속도를 5mpy로 감소시켰으며, 이는 유사한 조건 하에서의 블랭크 샘플보다 약 3배 낮다.
도 4는 50ppm 활성의 비교 폴리아민 샘플(N-프로필아미노-옥타덱-9-엔-1-아민), 폴리아민과 노난디오산의 블렌드, 및 1:1 몰비의 폴리아민과 옥테닐 석신산의 블렌드를 함유하는 DSG 물 A에서의 LCS 쿠폰의 전기화학적 결과를 보여준다. 처리체를 포함하지 않는 블랭크도 측정하였다. 각각의 처리제 샘플에 대한 폴리아민 활성 함량은 표 3에 나타내며, 이는 50ppm 활성의 각각의 처리제로 존재하는 폴리아민의 총량을 제공한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 폴리아민과 노난디오산의 처리제 조합 및 폴리아민과 OSA의 처리제 조합은 50ppm의 비교 폴리아민 샘플과 유사하거나 이보다 더 우수한 부식 보호를 제공한다. 표 3에 나타난 바와 같이, 폴리아민과 노난디오산의 처리제 조합 및 폴리아민과 OSA의 처리제 조합은 감소된 양의 폴리아민, 즉 각각 37ppm(26% 감소) 및 25ppm(50% 감소)을 사용하며, 두 처리제 샘플 모두 50ppm의 비교 폴리아민 샘플과 유사하거나 이보다 더 우수한 부식 보호를 제공한다. 이는 폴리아민 성분과 이산 성분 사이에 존재하는 상승작용을 입증한다.
실시예 2
도 5는 50ppm 활성의, 1:1 몰비의 폴리아민(N-프로필아미노-옥타덱-9-엔-1-아민)과 옥테닐 석신산(OSA)의 조합을 함유하는 DSG 물 A에서의 LCS 쿠폰의 전기화학적 결과를 보여주며, 여기서, (1) DSG 물 A 샘플의 pH는 8.8로 조정되었고, (2) DSG 물 A 샘플의 pH는 7.5로 조정되었다. pH가 8.8로 조정된 물 A 샘플에서 처리제를 포함하지 않는 블랭크를 측정하였다.
도 5는 폴리아민과 OSA의 처리제 조합이 ~7.5의 중성에 가까운 pH에서 부식 보호를 제공한다는 것을 보여준다. 도시되지는 않았지만, 7.5의 pH에서 처리제를 포함하지 않는 블랭크는, 7.5의 pH에서 폴리아민과 OSA의 처리제 조합에 의해 나타나는 부식 속도보다 더 높은 부식 속도를 나타낼 것으로 예상된다.
본원에 개시된 기술의 양태들이 설명되었지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 개시된 기술로부터 벗어나지 않고 개질이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본원에 개시된 기술의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 한정되며, 청구범위의 의미 내에 포함되는 모든 장치, 공정 및 방법은, 문자 그대로 또는 동등하게 청구범위에 포함되도록 의도된다.
Claims (22)
- 처리제 조성물로서, 지방 아민 및 이산(diacid)을 포함하고, 상기 이산은 석신산 또는 화학식 HO2C(CH2)nCO2H(여기서, n은 적어도 6의 양의 정수임)를 갖는 선형 포화 디카복실산을 포함하는, 처리제 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 지방 아민이, 탄소수가 적어도 12인 탄화수소 쇄를 갖는 폴리아민을 포함하는, 처리제 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 지방 아민이 C12-C18 탄화수소 쇄를 갖는 디아민을 포함하는, 처리제 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 이산이 석신산을 포함하는, 처리제 조성물.
- 제4항에 있어서, 상기 석신산이 옥테닐 석신산 또는 도데세닐 석신산을 포함하는, 처리제 조성물.
- 제1항에 있어서, n이 7 내지 18의 범위인, 처리제 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 지방 아민이 9-엔-N-프로필아미노-1-옥타덴아민을 포함하는, 처리제 조성물.
- 제2항에 있어서, 상기 조성물이 폴리아민 및 옥테닐 석신산을 포함하는, 처리제 조성물.
- 제8항에 있어서, 상기 지방 아민 대 상기 이산의 몰비가 약 1:100 내지 약 100:1의 범위인, 처리제 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 처리제 조성물이 수용성인, 처리제 조성물.
- 희석 스팀(dilution steam) 발생기 시스템의 구조 부품들을 따라서 생성되는 부식 및/또는 침착물 형성을 억제하는 방법으로서,
처리제 조성물을 수성 매질에 첨가하는 단계를 포함하고,
상기 처리제 조성물은 지방 아민 및 이산을 포함하고, 상기 이산은 석신산 또는 화학식 HO2C(CH2)nCO2H(여기서, n은 적어도 6의 양의 정수임)를 갖는 선형 포화 디카복실산을 포함하는, 부식 및/또는 침착물 형성을 억제하는 방법. - 제11항에 있어서, 상기 처리제 조성물이 상기 희석 스팀 발생기 시스템의 액체 섹션의 구조 부품 및 증기 섹션의 구조 부품 상에 막을 형성하는, 부식 및/또는 침착물 형성을 억제하는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 지방 아민이, 탄소수가 적어도 12인 탄화수소 쇄를 갖는 폴리아민을 포함하는, 부식 및/또는 침착물 형성을 억제하는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 지방 아민이 C12-C18 탄화수소 쇄를 갖는 디아민을 포함하는, 부식 및/또는 침착물 형성을 억제하는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 이산이 석신산을 포함하는, 부식 및/또는 침착물 형성을 억제하는 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 석신산이 옥테닐 석신산 또는 도데세닐 석신산을 포함하는, 부식 및/또는 침착물 형성을 억제하는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 지방 아민이 9-엔-N-프로필아미노-1-옥타덴아민을 포함하는, 부식 및/또는 침착물 형성을 억제하는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 처리제 조성물이 폴리아민 및 옥테닐 석신산을 포함하는, 부식 및/또는 침착물 형성을 억제하는 방법.
- 제18항에 있어서, 상기 지방 아민 대 상기 이산의 몰비가 약 1:100 내지 약 100:1의 범위인, 부식 및/또는 침착물 형성을 억제하는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 처리제 조성물이 수용성인, 부식 및/또는 침착물 형성을 억제하는 방법.
- 처리제 조성물의 제조방법으로서,
지방 아민과 이산을 혼합하는 단계를 포함하고,
상기 이산은 석신산 또는 화학식 HO2C(CH2)nCO2H(여기서, n은 적어도 6의 양의 정수임)를 갖는 선형 포화 디카복실산을 포함하는, 처리제 조성물의 제조방법. - 제21항에 있어서, 상기 처리제 조성물이 수용성인, 처리제 조성물의 제조방법.
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