JP4096288B2

JP4096288B2 - 蒸気発生プラント用水処理剤

Info

Publication number: JP4096288B2
Application number: JP2001348236A
Authority: JP
Inventors: 幸祐志村; 淳一高橋; 学山田
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2021-11-14
Also published as: JP2003147554A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラその他の高温水・蒸気発生プラントの腐食防止のために、該プラントに添加される水処理剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラ等の蒸気発生設備を備える水系プラントに対して供給される給水中に含まれている溶存酸素は、ボイラ缶体や蒸気復水経路その他の水系プラント設備の腐食原因となる。このため、現在では、蒸気発生プラントに供給される給水に対して溶存酸素除去作用のある水処理剤を添加し、給水中の溶存酸素を除去する技術が一般的に普及している。
【０００３】
前記水処理剤として、天然有機物系のタンニン、タンニン酸及びその加水分解物である没食子酸等の還元性フェノールを包含するタンニン類は、安全性等の点で有利であるとともに、酸素除去作用に加えて金属表面に対する防食皮膜形成能を有する。このため、ボイラ等の高温水系、蒸気発生プラント系において、タンニン類が腐食抑制剤として利用されている。
【０００４】
ここで、タンニンは酸性であることから、中和剤として、アルカリ剤をタンニンと同時にプラントへ添加する場合が多い。使用されるアルカリ剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等の中から、その作用、機能の違いが特別検討されることがなく、適宜選択されているのが現状であり、強いて言えば、主にコスト面から水酸化ナトリウム又は炭酸ナトリウムが採用されることが多かった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アルカリ剤として、水酸化ナトリウム又は炭酸ナトリウムを採用し、これらをタンニンに配合させた水処理剤を製造する場合においては、タンニン濃度を高めていくと、前記水処理剤を貯留する薬液タンク内で、次第に析出物が生成し、沈殿が発生してしまうという技術的課題が新たに見出された。
【０００６】
前記技術的課題は、タンニン濃度を低減するという対策によって解決可能であるが、タンニン濃度の低下、とりわけタンニン濃度が７重量％未満となると、タンニンによってもたらされる溶存酸素除去作用が急激に低下するという事態を招ねく。この事態を防止するためには、水処理剤の大量添加を行って、水系中のタンニンの絶対量を確保するという対策が考えられるが、この対策は、水処理剤の単位量当たりの処理効率が悪化し、水処理剤の使用量が増えてコスト高にもなるので採用することはできない。
【０００７】
そして、純度の低いタンニン抽出物を選択して使用し、高濃度のタンニン水溶液を製造して用いると、タンニン抽出物に含まれているタンニン以外の他の有機化合物等により、薬剤がゲル化してしまい、取り扱いが困難になってしまうという問題もある。
【０００８】
また、薬液タンク内での沈殿を無くすための抜本的対策として、タンニン水溶液とアルカリ剤水溶液を別々の薬液タンクに貯留し、水系プラントに別々に添加することが考えられる。しかし、二つの薬液タンクとそれに付随する添加設備が必要になるので設備が複雑化し、設備コストも嵩み、更には薬剤の管理が二系統になるため、作業が煩雑となってしまう。
【０００９】
更には、アルカリ剤として、従来から一般的に用いられてきた炭酸ナトリウム、炭酸カリウムその他の炭酸塩は、高温水中で熱分解して炭酸ガスが発生し、この炭酸ガスが蒸気復水系配管に移行して、配管の腐食を増大させるという技術的課題があった。
【００１０】
そこで、本発明では、一液で高い酸素除去作業を有するとともに、薬液タンク内での析出及び沈澱（ゲル化物）の生成がない蒸気発生プラント用水処理剤を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成し、上記技術的課題を解決するために、本発明では、蒸気発生プラント水系中の溶存酸素を除去するための一液型の水処理剤であって、少なくとも、タンニンとして加水分解型タンニンを７重量％以上と、アルカリ剤として水酸化カリウムを前記タンニンに対して重量比で０．５倍以上とを含有し、各成分が予め混合され一液化されていることを特徴とする蒸気発生プラント用水処理剤を提供する。
【００１２】
この本発明に係る蒸気発生プラント用水処理剤は、タンニンが高濃度で配合されていながら、薬液タンク内での析出物、沈殿物（ゲル化物）が生成してしまうことがないため、取り扱いが容易である。また、前記水処理剤は、タンニンが高濃度で配合されている構成であるので、少ない添加量でプラントの腐食抑制を確実に行うことが可能となる。
【００１３】
なお、本発明に係る蒸気発生プラント用水処理剤においては、タンニン及びタンニン抽出物の配合濃度をより好ましくは９重量％以上、更に好ましくは１１重量％以上とする。本発明で採用するタンニンは、加水分解型タンニンであり、例えば、五倍子タンニン、没食子タンニン、スマックタンニン、タラタンニン、バロニアタンニン、チェストナットタンニン等を挙げることができる。また、特にコスト面を考慮して、タンニン分として９０％以下の純度の低いタンニン抽出物を使用することも可能である。
【００１４】
本発明では、タンニンの配合量、種類によらず、アルカリ剤である水酸化カリウムを、重量比でタンニンの０．５倍以上を含むように構成する。これは、水酸化カリウムが、重量比でタンニンの０．５倍未満になると、タンニンがボイラ水中において、タンニンが加水分解されて生じる没食子酸等のフェノール酸及びこれらが分解して生じる有機酸を完全に中和することができなくなるからであり、この結果、ボイラ水のｐＨが低下して腐食が進行してしまうからである。
【００１５】
また、本発明では、必要に応じて、亜硫酸（塩）、重亜硫酸（塩）、メタ重亜硫酸（塩）、アスコルビン酸（塩）、エリソルビン酸（塩）、没食子酸（塩）、没食子酸プロピル、グルコース等の脱酸素剤、リン酸（塩）、トリポリリン酸（塩）、ヘキサメタリン酸（塩）、ポリアクリル酸（塩）、アクリル酸とアクリルアミドメチルプロパンスルホン酸のコポリマー（塩）等のスケール防止剤、分散剤、リグニンスルホン酸（塩）、グルコヘプトン酸（塩）、コハク酸（塩）、グルコン酸（塩）、クエン酸（塩）、リンゴ酸（塩）、グルタミン酸（塩）等の防食剤、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール、モルホリン、ジエチルエタノールアミン、アンモニア、シクロヘキシルアミン等の給復水系処理剤を併用してよい。これらの薬剤は、予め本発明に係る水処理剤中に配合してもよく、プラント水系に別添加してもよい。
【００１６】
以上のように、本発明は、高い酸素除去作用を発揮できるとともに、かつ薬液タンク内での析出及び沈殿（ゲル化物）の発生がないという機能を備える蒸気発生プラント用水処理剤を提供するという技術的意義を有している。
【００１７】
【実施例】
実施例１〜６。
タンニンと水酸化カリウム（ＫＯＨ）をそれぞれ後掲する表１に示す濃度とした薬液を調整し、容量５００ｍｌのポリプロピレン製容器に３００ｇ入れ、該容器の蓋に直径５ｍｍの穴を開け、３０℃にて静置保管した。これを表１に示す濃度条件毎に４サンプル作製し、１週間後、２週間後、３週間後、４週間後に各条件群から１サンプルずつ取り出して、薬液の析出、沈殿状況を確認した。なお、本実施例で採用したタンニンは、高純度五倍子タンニン（局方タンニン）（表１中、Ａで示す。）、五倍子タンニン抽出物（粗生成品）（表１中、Ｂで示す。）、チェストナットタンニン抽出物（粗生成品）（表１中、Ｃで示す。）である。
【００１８】
【実施例】
結果。
実施例１〜６は、１〜４週間後のいずれにおいても、析出や沈殿がなく、薬液が非常に安定していることが明らかになった。より具体的には、実施例１〜６のすべてにおいて薬液の安定性が実証されたことから、タンニンに配合されるアルカリ剤として水酸化カリウムが非常に適していること、７．０重量％以上のタンニンが配合された薬液においても、水酸化カリウムを重量比でタンニンに対して０．５倍以上配合することによって、析出又は沈殿の発生を確実に防止できることがわかった。
【００１９】
比較例１〜１０。
タンニンと水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）又は炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）をそれぞれ後掲する表１に示す濃度とした薬液を調整し、容量５００ｍｌのポリプロピレン製容器に３００ｇ入れ、該容器の蓋に直径５ｍｍの穴を開け、３０℃にて静置保管した。これを表１に示す各濃度条件毎に４サンプル作製し、１週間後、２週間後、３週間後、４週間後に各条件群から１サンプルずつ取り出して、薬液の析出、沈殿状況を確認した。なお、本比較例で採用したタンニンは、高純度五倍子タンニン（局方タンニン）（表１中、Ａで示す。）、五倍子タンニン抽出物（粗生成品）（表１中、Ｂで示す。）、チェストナットタンニン抽出物（粗生成品）（表１中、Ｃで示す。）である。
【００２０】
結果。
上記比較例では、タンニン濃度が６．０重量％と低い比較例１を除き、時間が経過するにつれて、薬液中に析出又は沈殿が発生し、薬液が不安定化することが明らかになった。これにより、本発明に係る蒸気発生プラント用水処理剤は、タンニン濃度が高い場合でも、酸薬液が安定であることが実証できた。
【００２１】
【表１】

【００２２】
なお、表１における実１〜７は実施例１〜７、比１〜１０は比較例１〜１０をそれぞれ表している。表１の○は、析出又は沈殿が観察されず薬液が安定していると判定されたもの、×は、析出又は沈殿が観察され薬液が不安定と判定されたものを示している。
【００２３】
実施例８，９。
容量５Ｌの実機蒸気発生プラントを模擬した試験装置に、２５℃で空気中の酸素で飽和させた軟化水（酸消費量４．８１０ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ）を給水し、この給水に対して後掲する表２に示した配合の水処理剤を添加し、圧力１ＭＰａ、蒸気発生量１０Ｌ／ｈｒ、ブロー率１０％の各条件で運転し、蒸気を発生させた。発生した蒸気を熱交換器で冷却して凝縮水とし、４５℃に調整してからテストピースカラムに通水した。このカラムの内部に、予め炭素鋼（ＳＳ４００）製のテストピース（５０×３０×１ｍｍ）を設置しておき、これらのテストピースの９６時間の腐食量を測定し、腐食速度を算出し、これを蒸気復水系の腐食速度とした。また、蒸気凝縮水を２０℃に冷却し、この水中に溶存酸素濃度及び溶存酸素二酸化濃度を測定した。
【００２４】
比較例１１〜１３。
後掲する表２に示した種類及び配合の水処理剤を実施例８，９同様に給水に対して添加し、実施例８、９同様の手法で測定を行った。以上の実施例８，９及び比較例１１〜１３に関する測定結果を次の表２に示す。
【００２５】
【表２】

【００２６】
結果。
前掲した表２に示されているように、実施例８，９は、比較例１１〜１３よりも腐食速度が遅いことが明かである。このことから、本発明に係る蒸気発生プラント用水処理剤は、腐食抑制作用が充分に発揮されていることが実証できた。
【００２７】
具体的には、タンニンの種類と、タンニンとアルカリ剤の配合構成とが全く同じ条件であって、アルカリ剤が水酸化カリウムである実施例９と、アルカリ剤が炭酸カリウム（Ｋ_２ＣＯ_３）である比較例１２を比べると、特に蒸気復水系の腐食速度において、実施例９では８．８ｍｄｄ、比較例１２では２２ｍｄｄと大きな差が生じ、実施例９は、比較例１２の４０％の腐食速度であった。このことから、水酸化カリウムは、タンニンの腐食抑制作用を充分に発揮させるためのアルカリ剤として特に好適であることが明らかになった。
【００２８】
また、表２によれば、アルカリ剤が水酸化カリウムである実施例８，９は、アルカリ剤が炭酸カリウムである比較例１１に比べて、蒸気凝縮水中の二酸化炭素濃度を低く抑えることができるという作用が発揮されることが明らかであるので、蒸気復水系配管の腐食を抑制できる。
【００２９】
更に、表２を参照して、実施例８と比較例１３を比べると、タンニンに対して重量比５０％（６．５÷１３．０）以上の構成である実施例８の方が、同重量比３８％（５．０÷１３．０）である比較例１３よりも、ボイラ内の腐食速度、蒸気凝縮水中の溶存酸素濃度、蒸気復水系の腐食速度のいずれにおいても良い成績が得られた。
【００３０】
このことから、タンニンに対して水酸化カリウムを重量比０．５倍以上添加することにより、水酸化カリウムが、タンニンが加水分解されて生じる没食子酸等のフェノール酸やそれらが分解して生じる有機酸を完全に中和してボイラ水のｐＨの低下を防止し、腐食を確実に抑制していることが明らかである。即ち、前記重量比０．５倍以上という数値には臨界的意義が存在することが実証できた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係る蒸気発生プラント用水処理剤は、タンニン配合濃度が高い構成でありながら、薬液タンク内での析出物、沈殿物が生成してしまうことがないため、タンニンとアルカリ剤を、薬液タンクにおいて一液で取り扱うことができるので、装置構成を簡素化でき、作業や管理も容易であるという有利な効果が奏される。
【００３２】
また、前記水処理剤は、タンニン配合濃度が高いので、少ない添加量でプラントの腐食抑制を確実に行うことができるという有利な効果が奏される。

Claims

蒸気発生プラント水系中の溶存酸素を除去するための一液型の水処理剤であって、
少なくとも、タンニンとして加水分解型タンニンを７重量％以上と、アルカリ剤として水酸化カリウムを前記タンニンに対して重量比で０．５倍以上とを含有し、
各成分が予め混合され一液化されていることを特徴とする蒸気発生プラント用水処理剤。