WO2024190036A1 - 薬液の貯槽 - Google Patents

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信太郎 森
和義 内田
章吾 氏家
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Kurita Water Industries Ltd
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Kurita Water Industries Ltd
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/41—Emulsifying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/40—Mixers using gas or liquid agitation, e.g. with air supply tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D23/00—Details of bottles or jars not otherwise provided for
    • B65D23/04—Means for mixing or for promoting flow of contents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D25/00—Details of other kinds or types of rigid or semi-rigid containers
    • B65D25/20—External fittings

Definitions

  • the present invention relates to a storage tank for a chemical liquid, and in particular to a storage tank for a chemical liquid suitable for storing a chemical liquid that has a separating property, such as an emulsion.
  • An example of a chemical with separable properties used in the water treatment industry is a corrosion inhibitor that combines film-forming and neutralizing functions, which is used in the boiler water treatment industry. These chemicals have been continuously developed with the aim of being able to be stored stably for long periods of time even in relatively high-temperature environments such as boiler rooms, and to be easily manufactured in a single batch.
  • Patent Document 1 describes a chemical tank equipped with a propeller-type mixing blade and a chemical injection device that uses this chemical tank.
  • the present invention was made in consideration of the above-mentioned conventional situation, and aims to provide a storage tank for a chemical liquid that is simple in construction, inexpensive, and yet capable of adequately maintaining the properties of the chemical liquid.
  • the inventors discovered that by stirring the emulsion by raising air bubbles from the bottom of a chemical tank that contains a separating chemical solution, such as an emulsion-like substance, the emulsion state can be maintained even in environments where emulsions are easily destroyed, such as high/low temperatures or dilution conditions.
  • a separating chemical solution such as an emulsion-like substance
  • a tank for storing a separable chemical solution for storing a separable chemical solution; a bubble ejection unit for ejecting bubbles into the tank to agitate the chemical solution;
  • a chemical storage tank having a gas supply means for supplying gas to the bubble discharge portion.
  • the chemical injection means has a chemical intake port for taking in the chemical in the chemical tank,
  • the chemical solution storage tank of [2] is characterized in that the chemical solution intake port is located below the air bubble discharge portion or is located at a distance such that air bubbles from the air bubble discharge portion are not taken in by the chemical injection means.
  • [5] A step of storing an emulsion-like drug solution in the tank of any one of the drug solution storage tanks of [1] to [3]; supplying gas to the bubble discharge portion to cause the gas to be discharged from the bubble discharge portion, thereby stirring the chemical liquid in the tank.
  • the chemical solution storage tank of the present invention has a simple configuration, and only a small space is required for the installation of the stirring mechanism. In addition, it is easy to retrofit the stirring mechanism alone.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a chemical solution storage tank according to the embodiment.
  • this chemical storage tank includes a chemical tank 1, a pipe-shaped bubble discharge section 2 for discharging bubbles into the chemical tank 1, a gas supply means 3 for supplying gas (air in this embodiment) to the bubble discharge section 2, and a chemical injection means 4 for supplying the chemical liquid in the chemical tank 1 to a chemical injection target.
  • chemical injection targets include, but are not limited to, boiler water systems and water treatment water systems.
  • the chemical tank 1 is provided with a lid member 1a.
  • the lid member 1a is provided with an air outlet hole (not shown).
  • the bubble ejection section 2 is inserted into the liquid tank 1 through the lid member 1a.
  • the lower end of the bubble ejection section 2 is located at the bottom of the liquid tank 1, and an opening for ejecting bubbles is provided on either or both of the lower end surface and the lower side surface.
  • the gas supply means 3 has a tube 6 to which air is supplied from an air supply source (not shown) in the factory, and a pressure regulator (e.g., a valve) 7 and a solenoid valve 8 provided midway along the tube 6. The opening and closing of the solenoid valve 8 is controlled by a timer 9.
  • the chemical injection means 4 includes a suction pipe 11 that penetrates the lid member 1a and is inserted into the chemical tank 1, a chemical injection tube 12 that is connected to the suction pipe 11, and a chemical injection pump 13 that is provided midway along the tube 12.
  • the lower end of the suction tube 11 (chemical solution intake port) is located lower than the lower end of the bubble discharge section 2, so that bubbles from the bubble discharge section 2 are not sucked into the suction tube 11.
  • the chemical tank 1 is cylindrical, and both the bubble discharge part 2 and the suction tube 11 are inserted downward from near the center of the lid member 1a, but this is not limited to this.
  • the bubble discharge part 2 and the suction tube 11 may also be positioned with a sufficient distance between them.
  • the lower end of the suction tube 11 may be positioned slightly higher than the lower end of the bubble discharge part 2.
  • the chemical tank 1 may have a shape other than cylindrical.
  • air bubbles are ejected from a small hole-like opening at the bottom end of the pipe-shaped air bubble ejection section 2.
  • Slits may be provided instead of small holes. Small holes or slits may be provided so that air bubbles are ejected in all directions.
  • bubble discharge holes may be provided on the side wall surface or bottom surface of the chemical liquid tank 1, but since this would complicate the configuration, it is preferable to use a pipe-shaped bubble discharge part 2.
  • the chemical injection means 4 is equipped with a suction tube 11, but an outlet may be provided on the side wall or bottom surface of the chemical tank 1, and the chemical injection tube may be connected to the outlet. However, if a suction tube is used, an outlet is not required, making the configuration simpler.
  • This chemical storage tank agitates the chemical in the chemical tank 1 by blowing gas into it from the air bubble discharge section 2, so even if the chemical is separable, the properties of the chemical are maintained constant.
  • the gas for mixing may be blown continuously from the bubble ejection section 2, but discontinuous blowing may be preferable in some cases, taking into consideration the stability of the chemical.
  • the chemical solution contains a component such as a neutralizing amine that absorbs carbon dioxide and increases its viscosity
  • air mixing for 5 to 60 minutes a day, for example 10 minutes is preferable.
  • an inert gas such as nitrogen that does not contain carbon dioxide may be more suitable.
  • a timer for the discontinuous gas injection mentioned above, it is preferable to use a timer. Also, in combination with a thermostat, when the temperature range where the emulsion is unstable, for example below 35°C, continues for 24 hours, it is possible to stir for 5 to 60 minutes per day, for example 10 minutes per day.
  • the concentration of the active ingredient in the chemical can be measured at the top and bottom of the chemical tank, and the aeration volume and time can be adjusted based on the results.
  • boiler water treatment chemicals that include a combination of "film-forming substance, neutralizing amine, and pure water as a solvent," as well as “film-forming substance and pure water as a solvent.”
  • locations where boiler water treatment chemicals are added include, but are not limited to, the boiler feedwater system, steam piping, and heat exchangers.
  • Emulsion-like chemicals are preferably of the O/W (Oil in Water) type.
  • the particle size (D50) of the dispersed oil droplets is preferably 0.01 to 15 ⁇ m, and more preferably 0.02 to 10 ⁇ m. If the particle size is too small, stability due to temperature changes will be poor, and if it is too large, creaming or a gel-like substance will be easily formed.
  • Example 1 In the chemical storage tank of Fig. 1, the specifications of the chemical tank 1 were as follows. A closed system was used in which air flowing out from an air outlet hole (not shown) of the lid member 1a was circulated to the tube 6 by an air pump. 70 L of the following chemical solution was contained in the chemical tank 1 and placed in a thermostatic chamber at 40°C. Air was then blown in and agitated under the following conditions, and the properties were observed over time.
  • Air bubble discharge section 2 a straight pipe made of synthetic resin with an inner diameter of 13 mm and an outer diameter of 18 mm. Air bubbles are discharged downward from the lower end of the straight pipe. Position of bubble ejection section 2: center of liquid tank 1. Height of the lower end of the bubble discharge part 2 from the bottom surface of the liquid tank 1: 20 mm
  • Example 1 The test was carried out under the same conditions as in Example 1, except that air blowing was not performed. The concentration of the active ingredient decreased over time, and after three months it had dropped to 20%. In addition, creaming occurred after three months.

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Abstract

分離性がある薬液を収容する薬液タンク１と、該薬液タンク１内に気泡を吐出して薬液を撹拌するための気泡吐出部２と、該気泡吐出部２に気体を供給する気体供給手段３と、薬注手段４とを有する薬液の貯槽。気体供給手段３は、チューブ６と、圧力調整装置７と電磁弁８とを有する。薬注手段４は、サクション管１１と、チューブ１２と、薬注ポンプ１３とを有する。

Description

薬液の貯槽
　本発明は薬液の貯槽に係り、特にエマルションなどの分離性がある薬液を貯留しておくのに好適な薬液の貯槽に関する。
　水処理分野で用いられる分離性がある薬品の一例として、ボイラ水処理分野では、皮膜形成機能と中和機能とを兼ね備えた腐食抑制剤が用いられている。これらの薬品は、ボイラ室内のように比較的高温となる環境でも長期間安定的に保存できることや、１バッチで容易に製造することも視野に入れ、継続して開発がなされてきた。
　近年、温暖化に伴う最高気温の更新に伴って、薬品仕様である設計気温を上回るなど、薬液の安定性がやや劣った条件で適用されるケースが出ており、薬品タンク内で複数層に分離しない維持方法が求められている。
　特許文献１には、プロペラ式の撹拌翼を備えた薬液タンクと、この薬液タンクを用いた薬液注入装置が記載されている。
特開昭５２－６７０６３号公報
　機械的な攪拌プロペラの薬液の貯槽にあっては、かなりの経済的コストや設置スペースが必要となるので、省人化できると共に、構成が簡易で安価であることが求められる。
　本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、構成が簡易で安価でありながら薬液性状を十分に維持することができる薬液の貯槽を提供することを課題とする。
　本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、分離性がある薬液、例えばエマルション状の物質を収容する薬品タンクの底部から気泡を浮き上がらせてエマルションを攪拌することで、高温／低温や希釈条件の乳化が壊れやすい環境でも、エマルション状態を維持できることを見出した。
　本発明は、かかる知見に基づくものであり、以下を要旨とする。
［１］　分離性がある薬液を収容するタンクと、
　該タンク内に気泡を吐出して薬液を撹拌するための気泡吐出部と、
　該気泡吐出部に気体を供給する気体供給手段とを有する薬液の貯槽。
［２］　前記薬液タンク内の薬液を薬注対象に供給する薬注手段を有する［１］の薬液の貯槽。
［３］　前記薬注手段は、前記薬液タンク内の薬液を取り込むための薬液取り込み口を有しており、
　該薬液取り込み口が、前記気泡吐出部よりも下に位置するか、もしくは、前記気泡吐出部からの気泡が薬注手段に取り込まれない離隔した位置関係となっていることを特徴とする［２］の薬液の貯槽。
［４］　エマルション状の薬液を貯留するためのものである［１］～［３］のいずれかの薬液の貯槽。
［５］　エマルション状の薬液を［１］～［３］のいずれかの薬液の貯槽の前記タンク内に収容する工程と、
　前記気泡吐出部に気体を供給して該気泡吐出部から吐出させ、該タンク内の薬液を撹拌する工程と
を有する薬液の貯蔵方法。
　本発明によると、分離性がある薬液であっても、長期にわたって性状を維持することができる。本発明の薬液の貯槽は、構成が簡易であり、撹拌機構の設置スペースも小さくて足りる。また、攪拌機構のみの後付けも容易である。
実施の形態に係る薬液の貯槽の構成図である。
　以下、図１を参照して実施の形態について説明する。なお、図１では、タンクの内部を透視状態としているが、外光を遮光するために、タンクは不透明材料で構成されていることが好ましいことがある。
　この薬液の貯槽は、図１の通り、薬液タンク１と、該薬液タンク１内に気泡を吐出させるためのパイプ状の気泡吐出部２と、該気泡吐出部２に気体（この実施の形態では空気）を供給する気体供給手段３と、薬液タンク１内の薬液を薬注対象に供給するための薬注手段４等を有する。薬注対象としては、ボイラ水系、水処理水系などが例示されるが、これらに限定されない。
　この実施の形態では、薬液タンク１は蓋部材１ａを備えている。蓋部材１ａには空気流出孔（図示略）が設けられている。
　気泡吐出部２は、蓋部材１ａを貫いて薬液タンク１内に差し込まれている。気泡吐出部２の下端は薬液タンク１内の下部に位置し、その下端面及び下部側面の一方又は双方に、気泡吐出用の開口が設けられている。
　気体供給手段３は、工場の空気供給源（図示略）から空気が供給されるチューブ６と、該チューブ６の途中に設けられた圧力調整装置（例えばバルブ）７及び電磁弁８とを有する。電磁弁８はタイマー９によって開閉が制御される。
　薬注手段４は、蓋部材１ａを貫いて薬液タンク１内に差し込まれたサクション管１１と、該サクション管１１に連なる薬注チューブ１２と、該チューブ１２の途中に設けられた薬注ポンプ１３等を有する。
　サクション管１１の下端（薬液取り込み口）は、気泡吐出部２の下端よりも低位に位置し、気泡吐出部２からの気泡がサクション管１１内に吸い込まれないようになっている。
　この実施の形態では、薬液タンク１は円筒形であり、気泡吐出部２及びサクション管１１がいずれも蓋部材１ａの中央部付近から下方に差し込まれているが、これに限定されない。また、気泡吐出部２とサクション管１１とは十分に離隔させて配置されてもよい。気泡吐出部２とサクション管１１とを離隔させた場合には、サクション管１１の下端は気泡吐出部２の下端よりも若干上位に位置してもよい。
　薬液タンク１は円筒形以外の形状であってもよい。
　この実施の形態では、パイプ状の気泡吐出部２の下端の小孔状開口から気泡を吐出させるようにしている。この小孔状開口は１個であってもよく、複数個であってもよい。小孔の代りにスリットを設けてもよい。気泡が全方位に吐出されるように小孔やスリットを設けてもよい。
　なお、気泡吐出部２の代りに、薬液タンク１の側壁面や底面に気泡吐出孔を設けてもよいが、構成が複雑になるので、パイプ状の気泡吐出部２を用いるのが好ましい。
　また、薬注手段４は、サクション管１１を備えているが、薬液タンク１の側壁面や底面に流出口を設け、薬注用チューブを該流出口に接続するようにしてもよい。ただし、サクション管を用いると、流出口が不要であるので、構成が簡易となる。
　この薬液の貯槽は、薬液タンク１内の薬液に気泡吐出部２から気体を吹き込んで薬液を撹拌するので、分離性がある薬液であっても、性状が一定に維持される。
　気泡吐出部２からは、連続的に攪拌用のガスを吹き込んでも良いが、薬品の安定性を考慮して、不連続が好ましいケースがある。例えば、薬液が中和性アミン等、炭酸ガスを吸収して粘性が上昇する成分を含有する場合には、１日に５～６０分、例えば１０分程度の空気攪拌が好ましい。ガスは、二酸化炭素を含有しない窒素等の不活性ガスがより好適である場合もある。
　上述の不連続のガス吹込みには、タイマーを利用した設定が好適である。また、サーモスタットと合わせて、エマルションが不安定な温度帯、例えば、３５℃以下が２４時間継続した際に、５～６０分／日、例えば１０分／日で攪拌しても良い。
　このほか、薬液タンク内の上部と下部の薬剤有効成分濃度を測定して、その結果に基づいて、曝気量や時間を調整してもよい。
　分離性がある薬品としては、例えば、ボイラ水処理薬品では、「皮膜形成物質と中和性アミン、溶媒である純水」の組み合わせほかに、「皮膜形成物質と溶媒である純水」等が挙げられる。ボイラ水処理薬品の添加位置としては、ボイラ給水系、蒸気配管、熱交換器などが例示されるが、これらに限定されない。
　エマルション状の薬品が発泡しやすい場合には、曝気時間を極力少なくすることに加えて、液面センサや発泡センサで薬液タンク１内の発泡状況をチェックし、過度な発泡が生じないように曝気時間を調整しても良い。
　エマルション状の薬品は、Ｏ／Ｗ（Ｏｉｌ　ｉｎ　ｗａｔｅｒ）型が好ましい。また、この場合、分散している油滴の粒径（Ｄ５０）は、０．０１～１５μｍが好ましく、０．０２～１０μｍがより好ましい。粒径が小さすぎると温度変化による安定性が悪くなり、大きすぎるとクリーミングやゲル状物質が生成しやすくなる。
［実施例１］
　図１の薬液の貯槽において、薬液タンク１の諸元を以下の通りとした。なお、蓋部材１ａの空気流出孔（図示なし）から流出する空気をエアポンプによってチューブ６に循環させるクローズド方式とした。薬液タンク１内に下記の薬液を７０Ｌ収容し、４０℃の恒温室内に配置した。そして、下記条件で空気を吹き込んで撹拌し、性状を経時的に観察した。
＜薬液タンク＞
　直径：４５ｃｍ
　高さ：７５ｃｍ
　気泡吐出部２：内径１３ｍｍ、外径１８ｍｍの合成樹脂製の直管。気泡は、該直管の下端から下向きに吐出される。
　気泡吐出部２の位置：薬液タンク１の中央。
　気泡吐出部２の下端の薬液タンク１の底面からの高さ：２０ｍｍ
＜薬液組成＞
　Ｎ－［（Ｚ）－９－オクタデセニル］プロパン－１，３－ジアミン：０．２％
　３－メトキシプロピルアミン：０．６％
　２－（２－アミノエトキシ）エタノール：２．４％
　ポリオキシエチレンアルキルアミン:０．０３％
　残部：水
＜空気供給条件＞
　１．０ＮＬ／ｈｒ
　その結果、３か月後においても外観変化は見られず、また、薬品の有効成分（皮膜形成物質）濃度の低下も１０％に抑制された。
［比較例１］
　空気吹き込みを行わないこと以外は実施例１と同一条件で試験を行った。時間の経過とともに有効成分濃度が低下し、３か月後には２０％にまで下がっていた。また、３か月後にはクリーミングが発生した。
　以上から、エマルション状の薬品にとって、安定性を維持するのが難しい、高温や希釈などの条件下においても、本発明が有効であることが確認された。
　本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、発明の効果が奏される範囲内で様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
　本出願は、２０２３年３月１５日付で出願された日本特許出願２０２３－０４１０７２に基づいており、その全体が引用により援用される。
　１　薬液タンク
　２　気泡吐出部
　３　気体供給手段
　４　薬注手段
　１１　サクション管

 

Claims (5)

  1. 　分離性がある薬液を収容するタンクと、
    　該タンク内に気泡を吐出して薬液を撹拌するための気泡吐出部と、
    　該気泡吐出部に気体を供給する気体供給手段とを有する薬液の貯槽。
  2. 　前記薬液タンク内の薬液を薬注対象に供給する薬注手段を有する請求項１の薬液の貯槽。
  3. 　前記薬注手段は、前記薬液タンク内の薬液を取り込むための薬液取り込み口を有しており、
    　該薬液取り込み口が、前記気泡吐出部よりも下に位置するか、もしくは、前記気泡吐出部からの気泡が薬注手段に取り込まれない離隔した位置関係となっていることを特徴とする請求項２の薬液の貯槽。
  4. 　エマルション状の薬液を貯留するためのものである請求項１～３のいずれかの薬液の貯槽。
  5. 　エマルション状の薬液を請求項１～３のいずれかの薬液の貯槽の前記タンク内に収容する工程と、
    　前記気泡吐出部に気体を供給して該気泡吐出部から吐出させ、該タンク内の薬液を撹拌する工程と
    を有する薬液の貯蔵方法。
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