JP4375082B2 - 高温水系水処理剤組成物および高温水系水処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、高温水系水処理剤組成物およびこれを用いた高温水系水処理方法、特にボイラ水系などにおける腐食抑制を主目的とした高温水系水処理剤組成物および高温水系水処理方法に関するものである。

ボイラ水系、水蒸気を発生させるプラントなど高温水系においては、通常軟化水や脱イオン水などが給水として用いられ、この供給水中の溶存酸素が腐食の原因となっていることに鑑みて、脱酸素剤を主とし、これに防食被膜を形成する成分を配合して添加して処理するのが普通である。

脱酸素剤として、ヒドラジン、亜硫酸塩が従来より一般的に使用されてきたが、ヒドラジンは、人体に対しての毒性が問題視され、亜硫酸塩は硫酸イオンを生成して、特に溶存酸素が完全に除去されなかったときには激しい腐食を招くといった問題があった。

また、ボイラ水系、水蒸気を発生させるプラントなどは、食品を扱う工程などで多く使用されていることから、人体に対して安全で、かつより完璧な腐食防止が望まれ、このような見地から、天然有機物であるタンニン酸とアルカリ剤〔特許文献１参照〕、タンニン酸、ヘキソース又はヘプトースのアルドン酸および糖類の組合せ〔特許文献２参照〕などが提案されている。

しかし、これら従来のタンニン酸とアルカリ剤を使用する方法では、高濃度で添加されたとき、缶水が褐色に色付き、キャリーオーバーなどで缶水が蒸気系に移行すると蒸気を使用するプロセス側に着色の影響を及ぼすことがあり、また廃水処理においても着色水の処理という煩雑な問題があった。さらに高濃度では、逆に炭素鋼、鋳鉄製の薬注配管や薬注点近傍の給水配管を腐食させるという問題があった。さらに、タンニン酸、アルドン酸及び糖類の配合物を高温水系に添加すると分解して種々の有機酸を生成して水系のｐＨを低下させ、給水中のアルカリ度が非常に高い場合を除いては十分な処理効果が得られない場合があった。また、さらにアルカリと一液化して配合すると、糖類が直ちに分解して酸化するため脱酸素効果がほとんどなくなってしまう上、糖類がアルカリで分解して電気伝導率を上昇する物質を多量に発生させてしまうため、高温水系の濃縮倍数が制限されてしまうという問題点があった。

特開２００３−１４７５５４号公報 特公平４−２７３１３号公報

かかる問題点に鑑みなされた本発明の目的は、人体に対して害にならず、周辺環境に対しても害を及ぼさず、大きな脱酸素能力により腐食を抑制することができる高温水系水処理剤組成物および高温水系水処理方法を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明請求項１に係る高温水系水処理剤組成物は、タンニン酸およびその塩から選ばれるタンニン酸類、アルドン酸塩、およびアルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属炭酸塩から選ばれるアルカリ剤、を含んでなり、タンニン酸類１重量部に対しアルドン酸塩が０．５〜１０重量部であり、かつタンニン酸類とアルドン酸塩の合計量１重量部に対しアルカリ剤が０．１〜２重量部の割合で配合される。

請求項２に係る高温水系水処理剤組成物は、請求項１におけるタンニン酸類が、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、チェスナットタンニン、ケプラチョタンニン、ミモザタンニン、ガンビアタンニン、マングローブタンニン、およびこれらのナトリウム塩、カリウム塩から選ばれる一種以上である。

請求項３に係る高温水系水処理剤組成物は、請求項１におけるアルドン酸塩は、グルコン酸、グルコヘプトン酸、マンノン酸、マンノヘプトン酸、ガラクトン酸、ガラクトヘプトン酸から選ばれる一種以上のナトリウム塩および／またはカリウム塩ある。

請求項４に係る高温水系水処理剤組成物は、請求項１におけるアルカリ金属水酸化物および／あるいはアルカリ金属炭酸塩が、水酸化ナトリウムおよび／または水酸化カリウムである。

請求項５に係る高温水系水処理方法は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の高温水系水処理剤組成物を用いることからなっている。

請求項６に係る高温水系水処理方法は、請求項５に記載の高温水系水処理剤組成物が、被処理水系の給水に対して前記タンニン酸類と前記アルドン酸塩の合計量で５〜１００ｍｇ／Ｌとなるように添加される。

本発明の効果として、人体に対して害がなく、周辺環境に対しても害を及ぼさない天然物由来の化合物を用いて高温水系の水処理をすることができる。

本発明の高温水系水処理剤組成物は、タンニン酸類と、アルドン酸塩、およびアルカリ剤を含んでなっている。また、高温水系水処理方法は、上記高温水系水処理剤組成物を用いるものである。

ここで、高温水系とは、ボイラ水系、水蒸気を発生させるプラントなどであり、通常水温が１００℃以上となっている系である。

タンニン酸類は、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、チェスナットタンニン、その他の加水分解型タンニン、ケプラチョタンニン、ミモザタンニン、ガンビアタンニン、マングローブタンニン、その他縮合型タンニン、あるいはこれらのナトリウム塩、カリウム塩から選ばれる。これらタンニンは、一種単独で用いてもよく、あるいは二種以上を組合せて用いてもよい。

一方、アルドン酸塩は、グルコン酸、グルコヘプトン酸、マンノン酸、マンノヘプトン酸、ガラクトン酸、ガラクトヘプトン酸などのアルドン酸のナトリウム塩、カリウム塩から選ばれる。これらアルドン酸塩は、一種単独で用いてもよく、あるいは二種以上を組合せて用いてもよい。

背景技術の項で述べたように、タンニン酸、アルドン酸および糖類を組合せてのボイラ水系用腐食抑制剤は既に提案されているが〔例えば、特許文献２〕、糖類を用いる方法は、前述のような問題点があったため、その解決策が求められていた。本発明は、タンニン酸類、アルドン酸塩を組合わせた相乗効果と、さらにアルカリ剤を加えることでその相乗効果が高められることを見出し、糖を加えずに腐食抑制能力が高めるようにしたものである。

そこで、本発明の高温水系水処理剤組成物は、タンニン酸類とアルドン酸塩を組合せることを基本としており、好ましくは１：０．５〜１：１０（重量比）、さらに好ましくは１：１〜１：５（重量比）の比率で配合される。この好ましい比率は、両者を組合わせての相乗効果の観点から決められたものである。

アルカリ剤は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどで一種以上が任意に選ばれる。このうち、好ましくは水酸化ナトリウムおよび／または水酸化カリウムである。

アルカリ剤は、タンニン酸類とアルドン酸塩の合計量１重量部に対し、０．１〜２重量部の割合で配合される。アルカリ剤は、タンニン酸類とアルドン酸塩の相乗効果を高める効果を有し、上記アルカリ剤の配合比率は、この観点から決められたものである。

本発明の高温水系水処理剤組成物は、タンニン酸類、アルドン酸塩およびアルカリ剤を含んでなるが、これらは水に溶解させて一液にするのがよい。その濃度は特に限定するものではないが、全体が均一になればよく、取扱いのし易さ、水系への注入を考えれば、高温水系水処理剤組成物中にタンニン酸類、アルドン酸塩およびアルカリ剤の合計量が２０〜４０重量％程度とするのが好ましい。また、各成分を対象とする水系に別々に添加し、水系内で所定の混合比率を達成することも本発明は包含している。

本発明の高温水系水処理方法は、これまで述べた高温水系水処理剤組成物を対象とする高温水系に添加することからなっている。水系への添加量は、水処理剤組成物における有効成分濃度に依り異なるが、被処理水系の給水に対してタンニン酸類とアルドン酸塩の合計量で、好ましくは５〜１００ｍｇ／Ｌ、さらに好ましくは１０〜５０ｍｇ／Ｌとする。添加場所は、特に限定するものではなく水系の任意の場所でよいが、給水中に給水量に合わせて添加していくのが便利である。

本発明を実施するにあたり、対象の高温水系には、さらにスケール防止剤、分散剤、別の脱酸素剤、腐食抑制剤、揮発性アミンなどを加えることがあるが、本発明は、本発明の効果発現に支障のない範囲でこれらの添加を制限するものではない。

以下に、実施例で本発明をさらに詳細に説明する。この実施例は、本発明を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。

蒸気発生装置を模擬した容量５Ｌの試験装置に、厚木市市水を４５℃で空気中の酸素で飽和させた軟化水（Ｍアルカリ度：４５ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ）に、表１に記載した水処理組成物のそれぞれを添加しながら給水し、圧力１．０ＭＰａ、蒸気量１０Ｌ／ｈ、ブロー率８％の条件で蒸気を発生させた。発生した蒸気を冷却器で冷却して蒸気凝縮水とし、４５℃に調整してからテストピース〔炭素鋼ＳＳ４００、５０×１５×１ｍｍ〕を設置したカラムに通水した。試験装置缶内にもテストピース〔炭素鋼ＳＳ４００、５０×１５×１ｍｍ〕を設置し、それぞれ９６時間後の腐食量を測定し腐食速度を求めた。また、給水、蒸気凝縮水の溶存酸素量は、２０℃で測定した。また、上記試験を９６時間実施した終了直前の缶水について、色度を測定した。尚、溶存酸素量の測定は、オービスフェア社製濃縮酸素計により、色度の測定はＪＩＳＫ０１０１
１０．１に準じて行った。溶存酸素量および腐食速度の結果を表２に、色度の結果を表３に示す。

この結果より、本発明のタンニン酸類、アルドン酸塩を所定範囲にした組成物では、溶存酸素量および腐食速度が少なくなることが認められ、色度も小さく満足できるものであった。

実施例１の表１に記載した水処理剤について、水処理剤原液を、容量１Ｌの樹脂製ビーカーに入れ、鋳鉄のテストピ−ス〔ＦＣ２００、５０×３０×２ｍｍ〕、鋼材のテストピ−ス〔ＳＧＰ、５０×３０×２ｍｍ〕を各一枚づつを浸漬させ、ビーカー上部を樹脂フィルムで密閉するように覆い、ビーカー内の水を軽く攪拌（約２００ｒｐｍ）しつつ４０℃に２週間保持した。試験終了後のテストピースについて腐食量から腐食速度を求めた。結果を表４に示す。

この結果から、本発明の組成物では、高濃度添加でも炭素鋼や鋳鉄に対する腐食性が低く、満足できるものであった。

人体に対して害がなく、周辺環境に対しても害を及ぼさない天然物由来の化合物を用いて高温水系の水処理をすることができ、食品工業など安全性を重視する工程には特に有効に使用できる。

Claims (6)

1. タンニン酸およびその塩から選ばれるタンニン酸類、アルドン酸塩、およびアルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属炭酸塩から選ばれるアルカリ剤、を含んでなり、
   前記タンニン酸類１重量部に対し前記アルドン酸塩が０．５〜１０重量部であり、かつ前記タンニン酸類と前記アルドン酸塩の合計量１重量部に対し前記アルカリ剤が０．１〜２重量部の割合で配合されることを特徴とする高温水系水処理剤組成物。
2. 前記タンニン酸類は、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、チェスナットタンニン、ケプラチョタンニン、ミモザタンニン、ガンビアタンニン、マングローブタンニン、およびこれらのナトリウム塩、カリウム塩から選ばれる一種以上であることを特徴とする請求項１記載の高温水系水処理剤組成物。
3. 前記アルドン酸塩は、グルコン酸、グルコヘプトン酸、マンノン酸、マンノヘプトン酸、ガラクトン酸、ガラクトヘプトン酸から選ばれる一種以上のナトリウム塩および／またはカリウム塩あることを特徴とする請求項１記載の高温水系水処理剤組成物。
4. 前記アルカリ金属水酸化物および／あるいはアルカリ金属炭酸塩は、水酸化ナトリウムおよび／または水酸化カリウムであることを特徴とする請求項１記載の高温水系水処理剤組成物。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の高温水系水処理剤組成物を用いることを特徴とする高温水系水処理方法。
6. 前記高温水系水処理剤組成物が、被処理水系の給水に対して前記タンニン酸類と前記アルドン酸塩の合計量で５〜１００ｍｇ／Ｌとなるように添加されることを特徴とする請求項５記載の高温水系水処理方法。