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JPS637120B2 - - Google Patents
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JPS637120B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS637120B2
JPS637120B2 JP57193591A JP19359182A JPS637120B2 JP S637120 B2 JPS637120 B2 JP S637120B2 JP 57193591 A JP57193591 A JP 57193591A JP 19359182 A JP19359182 A JP 19359182A JP S637120 B2 JPS637120 B2 JP S637120B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
soluble
vinyl polymer
boiler
acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP57193591A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5884099A (en
Inventor
Efu Roorenku Uorutaa
Ei Kerii Jon
Esu Manderu Furederitsuku
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ChampionX LLC
Original Assignee
Nalco Chemical Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nalco Chemical Co filed Critical Nalco Chemical Co
Publication of JPS5884099A publication Critical patent/JPS5884099A/en
Publication of JPS637120B2 publication Critical patent/JPS637120B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/08Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/10Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents using organic substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/08Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/10Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents using organic substances
    • C02F5/12Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents using organic substances containing nitrogen

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

緒 言 ボイラー水処理における最大の挑戦の一つは単
純で容易に監視されかつ容易に制御されるプログ
ラムの開発にある。理想的にはそのものはスケー
ルを防止し、伝熱面に保護を与え、かつ凝縮液系
を保護することができる化合物であろう。しかし
ながらその技術についての実施はこの挑戦を満た
すことができなかつた。例えばキレート剤プログ
ラムは監固な付着物を排除する能力がある。しか
しながらそれらはまたある条件下では腐蝕を生ぜ
しめることが知られている。キレート剤が硬度金
属イオンを可溶化する能力がある一方、鉄イオン
に対するそれらの強い親和力は実際には腐蝕機構
であり得るのである。過剰の残留キレート剤はマ
グネタイトの形成を防止するだけでなく、その保
護するマグネタイトフイルムを有するボイラーか
ら剥離する。 本発明の目的は (1) 腐蝕電位なしに例外的なスケール防止を与え
るプログラムを開発すること; (2) キレート剤の適用に関連する腐蝕電位なし
に、キレート剤として同じスケール防止能力を
与えるプログラムを開発すること である。 これらの目的はある水溶性のアニオン系ビニル
ポリマーを、単独か又はスルホネート含有の硬質
分散ポリマーを含む、ある低分子量の水溶性高分
子分散体と組合せてのいずれかにより、特定の投
薬範囲で用いて達成される。 発 明 本発明はボイラー水中に存在する硬度物質によ
つて生じたスケールを防止しかつ除去するため
に、ボイラー水に存在する硬度物質及びそのよう
な水と接触して伝熱面上に形成されたスケールを
処理する方法であつて、そのような水を、少なく
とも30%で好ましくは70重量%〜100重量%のカ
ルボキシレート官能性単位を含み、500〜50000の
範囲内にある分子量1を有し、量がボイラー水中
に存在する1ppmの硬度物質に対して1〜30ppm
の間を与えるのに十分なものである水溶性アニオ
ン系ビニルポリマーで処理することを含んでなる
方法を提供する。「硬度物質」という語はカルシ
ウム、マグネシウム、鉄、銅、アルミニウム等の
可溶性化合物及び不溶性化合物を含むことを意味
する。 前記特性に加えて、水溶性アニオン系ビニルポ
リマーはまた金属イオン封鎖させるために硬度物
質イオンと相互作用しなければならない。その金
属イオン封鎖は特定のイオン電極によつて測定さ
れた時、少なくとも200キレート化価を与えるよ
うな大きさのものでなければならない。 本発明の好ましい実施態様においては、カルボ
キシレートポリマーの分子量の範囲は1000〜
30000の範囲内にある。 もう一つの好ましい実施態様においては、アニ
オン系水溶性ビニルポリマーと組み合せて、金属
イオン封鎖のアニオン系水溶性ビニルポリマーに
よつて作用されない一部の過剰硬度物質に対して
分散剤として作用する能力があるスルホネート含
有ポリマーのような分散性を有するもう一つの水
溶性ポリマーが使用される。 1分子量は平均分子量である。 水溶性金属イオン封鎖アニオン系ビニルポリマー 指摘のように、これらのポリマーは500〜50000
の間にわたる分子量を有し、そして好ましい分子
量の範囲は1000〜30000の範囲内にある。 そのポリマーはビニルカルボキシレート含有モ
ノマーのホモポリマー又はコポリマーであつてよ
い。「カルボキシレート含有モノマー」はカルボ
ン酸基が遊離酸の形態か又はアルカリ金属、アン
モニア又はアミンのようなものとそれとの水溶性
塩であるということを意味する。アクリル酸ポリ
マーの場合には、それはアミドを含む。 このようにしてアクリル酸、メタアクリル酸、
マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のホモポリ
マーを使用してもよい。ポリアクリルアミドは、
ボイラー水へ添加される時、アミド基の一部又は
全部をカルボキシレート基に変換させるために加
水分解を受け、そしてそれとしてまた含まれる。 これらのホモポリマーを使用するに加えて、水
溶性コポリマーの形態をまた使用してもよい。そ
のコポリマーが使用される時、カルボキシレート
の量は少なくともコポリマーについて30%のモノ
マー重量比であるべきである。 カルボキシレートポリマーの好ましい群は相当
するポリアクリルアミドの加水分解によつて誘導
されたものである。これらの材料は、苛性アルカ
リ又は酸のいずれかの加水分解の後、約10〜30重
量%の間のアミド基を含むであろう。カルボキシ
レートポリマーの最も好ましい群はアクリル酸を
アクリルアミドと3:1のモノマー重量比で重合
することによつて得られたものである。 指摘のように、ボイラー水(缶水)中に含まれ
る硬度物質を処理するために使用されるポリマー
の量は1ppmの硬度物質に対して1〜30ppm間で
あるべきである。 好ましい水溶性アニオン系ビニルポリマーは
200を越えた、好ましくは300を越えたキレート化
価を示さねばならない。本発明に適用される時、
キレート化価はカルシウム及びマグネシウムの両
方の測定からの平均キレート化価を意味するもの
である。 キレート化価 キレート化価は1gの活性金属イオン封鎖剤に
よつて錯体化された炭酸カルシウムに換算して表
現されるカルシウム又はマグネシウムのmgとして
規定されるものである。ここではそれは特定のイ
オン電極技術によつて測定される。金属イオン封
鎖剤の既知のインクレメントを既知の量の遊離の
(錯体化されていない)カルシウム又はマグネシ
ウムを含む系に添加する。それからカルシウム/
マグネシウム活性度(濃度)における減少は錯体
化種の直接測定による。次いでこの量を転換し
(比で表わし)キレート化価を与える。 有効モルはまたこの情報を用いて計算すること
ができる。キレート化価を100000で割ることによ
つて金属イオン封鎖剤に対する当量が決定され
る。もし分子量が既知なら、その時はそのモル比
は分子量を当量で割ることによつて得られる。
EDTA及びNTAに対しては、その値は1に近づ
くべきである。ポリマーに対してはこの数は分子
量と共に変化し、一般に1よりも大きい。 高分子量分散剤 本発明の好ましい方法において、前記カルボキ
シレートポリマーは硬度物質を分散する能力のあ
る水溶性ポリマーと共に使用される。 本発明のこの好ましい方法で使用される高分子
量分散剤はアニオン系の水溶性ビニルポリマーで
ある。効力あるように、それらはボイラー水中に
通常生じる懸濁物質を分散する能力がなければな
らない。それらはさらにカルボキシレート官性単
位又はスルホネート官能性単位のいずれかを含む
ものとして特性づけられてもよい。さらにそれら
は少なくとも500〜約50000の分子量を有するもの
として特性づけられてもよい。 本発明に有用な水溶性分散ポリマーは、ビニル
スルホネート−アクリル酸コポリマー、ビニルス
ルホネート−メタアクリル酸コポリマー、スルホ
ン化スチレン−無水マレイン酸コポリマー、及び
アクリルアミド/アクリレートコポリマーのよう
な水溶性ビニルポリマーを含むカルボキシレート
から選んでよい。 好ましい水溶性分散ポリマーはビニルスルホネ
ートとアクリル酸から含成されたビニルスルホネ
ートコポリマーである。この分散剤の分子は一般
に5〜25モル%のビニルスルホネートもしくはそ
のアルカリ金属(好ましくはNa)塩並びに95〜
75モル%のアクリル酸及びその水溶性アルカリ金
属もしくはアンモニウム塩を含む。好ましくはそ
のアクリル酸−ビニルスルホネートコポリマーは
10〜20モル%のビニルスルホネート及び90〜80モ
ル%のアクリル酸を含むものである。これらの好
ましい分散ポリマーの分子量は500程度〜50000程
度までの範囲にわたつている。750〜50000の分子
量の範囲が好ましいが、特にほぼ900〜15000の分
子量範囲が好ましい。理想的には分子量は1000〜
6000の範囲にある。もし処理量が劇的に増加する
ならばこれらの分散剤分子はキレート剤又は金属
イオン封鎖剤の分子であつても又はなくてもよい
ということが求め得られるということは驚くべき
ことである。 高分子量分散剤のもう一つの部類は、低分子量
ポリアクリル酸及びそれらの水溶性塩である。こ
れらの材料は1000〜5000の分子量範囲を有する。
これらの材料がカルボキシレートポリマーと共に
使用される比は、アクリル酸−ビニルスルホネー
トコポリマーに対して前記したものと同じであ
る。 また、高分子量分散剤のもう一つの部類はスチ
レンと無水マレイン酸の低分子量スルホン化コポ
リマーである。これらの材料は好ましくはスチレ
ンと無水マレイン酸のスルホン化コポリマーのナ
トリウム塩として存在するものであり、Versa
TL−32製品として代表的に知られており、商
業的に販売されている。他のスチレンと無水マレ
イン酸のスルホン化コポリマーがまた金属イオン
封鎖剤を有する前記カルボキシレートポリマーと
組合せた時、この適用に有用であることがわか
る。 2ナシヨナルスターチアンドケミカル社の登録
商標 最も好ましい操作方法に関して約言するため
に、そのような硬度物質によつて生じるスケール
を防止し除去するために熱伝導面と接触している
ボイラー水中に存在する硬度物質を処理する好ま
しい方法が、そのような水を (a) 少なくとも30重量%のカルボキシレート官能
性単位を含む水溶性アニオン系ビニルポリマー
であつて、500〜50000の範囲内の分子量を有す
るポリマー、及び (b) 第二のアニオン系水溶性ビニルポリマー分散
剤で処理することを含んでなるということが述
べられてもよい。 最も好ましい高分子量分散剤に関して約言する
ために、ボイラー水が好ましくは前記金属イオン
封鎖剤(キレート剤)の水溶性アニオン系ビニル
ポリマー並びにカルボキシレート含有の、水溶性
ビニルポリマー、ビニルスルホネート−アクリル
酸コポリマー、ビニルスルホネート−メタアクリ
ル酸コポリマー、スルホン化スチレン−無水マレ
イン酸コポリマー及びアクリルアミド−アクリル
酸コポリマーからなる群から選ばれた別のアニオ
ン系水溶性ビニルポリマー分散剤の両方で同時に
処理されるということを述べてもよい。 キレート剤又は金属イオン封鎖剤のアニオン系
ビニルポリマーの大部分が、もし処理量が硬度物
質イオンをキレートするのに必要とされる量以下
であるならば、ボイラー水系において固体を分散
する能力を示すということを記すことは特に興味
のあることである。この観察の結果として、その
キレート又は金属イオン封鎖ポリマーを、ボイラ
ー系において初期に見られた硬度物質のすべてを
キレートするのに必要な量以上の量で使用しても
よい。このようにして、ボイラー系に存在する一
部の硬度物質イオン又はスケールがその系から除
去されかつその追加的なキレートポリマーが分散
剤、また硬度物質汚染に対する金属イオン封鎖剤
として作用することができるということが観察さ
れた。 かくて金属イオン封鎖剤ポリマーと組合せた別
のアニオン系水溶性ビニルポリマーの分散剤の添
加に関するその表現及び関連事項は前記現象、す
なわち金属イオン封鎖性及び分散性の両方を与え
るための過剰の金属イオン封鎖ポリマーの使用、
を含むことを意味する。 金属イオン封鎖剤ポリマーと分散剤ポリマーとの
比 カルボキシレートポリマーのアクリル酸−ビニ
ルスルホネートコポリマーに対する比は、それら
が使用される時、30:1〜1:30の範囲にあり、
20:1〜30:1が好ましい範囲であり、20:1が
最も好ましい。 一般に金属イオン封鎖剤カルボキシレートポリ
マーの分散剤ポリマーに対する比はまた30:1〜
1:30の範囲内にある。分散剤ポリマーに対する
好ましい金属イオン封鎖剤ポリマーの比は30:1
〜10:1の間にあり、分散剤ポリマーに対する金
属イオン封鎖剤ポリマーの最も好ましい比は20:
1である。すべての場合において、この比は重
量:重量基準によるものである。 本発明の多くの利点を説明するために、次のこ
とを例として与える。 実 験 次の試験を理解するために、一連の種々のポリ
マー及び既知のボイラー水処理薬品を評価した。
これらの評価を2つの系列の試験プログラムで行
なつた。最初の試験プログラムはボイラーの輸送
材料として適当に作用する各ポリマーのポテンシ
ヤルを初期のスクリーニングによつて決定するた
めに種々のポリマーのキレート化価の測定を伴な
つた。 一連のポリマーのキレート化価を試験するのに
用いられた実験計画は次のようであつた: カルシウム又はマグネシウムイオンの溶液を種
種の高分子の他の金属イオン封鎖剤の溶液で滴定
した。残留の封鎖されていない金属イオン濃度
(すなわちさらに正確には活性度)を比イオン電
極(Specific Ion Electrode)(これからはS.I.
E.)の方法によつて測定した。このデータを最終
的には金属イオン封鎖剤の性能のグラフによる図
示に変えた。Caイオンに対する金属イオン封鎖
剤の性能をオリオンリサーチ製のカルシウム比電
極93−20型によつて測定した。金属イオン封鎖剤
溶液が硬度物質溶液に増加的に添加される時、電
極の応答を測定する。 所望の溶液のPHはMettler DK10/11システム
によつて制御されるMettler DV10から水酸化カ
リウム溶液を供給することによつて自動的に保持
される。 電極が溶液と平衡になることができるように読
み取る前で各金属イオン封鎖剤の添加の後、短時
間が許容される。騒音レベルは電磁撹拌機を用い
るよりも高い機械的撹拌を用い代表的には±0.2
mVである。 各滴定の前に、S.I.E.を1000、100、10及び
1ppmのカルシウム又はマグネシウムを含む標準
溶液で計算した。 S.I.Eは濃度よりむしろ活性度に応答する。カ
ルシウム測定に対して、高くて一定のイオン強度
は6g/の塩化カリウムのすべての溶液(すな
わち標準液、金属イオン封鎖剤及びカルシウム試
料)への添加によつて保持される。これはカルシ
ウムイオンに対して一定の活性係数を保持してい
る。マグネシウム測定用に使用される二価の検出
電極はかなり低い濃度でナトリウムとカリウムイ
オンからの妨害に付され、それでこの場合には何
のイオン強度緩衝液も使用することができない。 代表的な操作条件は(全ての場合に)100mlの
100ppmの金属イオンに対して滴定された2又は
3g/の活性な高分子量金属イオン封鎖剤であ
つた。これらの条件下では、大部分の滴定は40〜
50mlの金属イオン封鎖剤の添加の後、本質的に完
了した。金属イオン封鎖剤溶液を普通に2〜3ml
のインクレメントの中に添加した。電極のベース
に捕捉することができる泡の形成及び間違つた読
みへの帰着を避けるために金属イオン封鎖剤をゆ
つくり添加した。 すべての測定を室温で行なつた(約40℃以上の
測定は速い電極の劣化に帰着するであろう)。 これらの実験からのデータをグラフ的に表示す
るか又は好ましくはこれらの実験に対して特に書
かれているコンピユータープログラムによつて使
いやすい形に変換した。コンピユータプログラム
は反復、最小二乗の近似を用いるプログラム原点
を通して適合した最良の直線を得、各ポリマーの
種類に対するキレート化価の計算を許容する。 カルシウム測定に対しては、10のPHを大抵の場
合使用した。初期の研究は理論よりも大きいキレ
ート化を示す結果を与えた。9のPHにおいては、
その結果は理論と良好な一致であつた。PH10にお
ける不一致は競争反応(例えば水酸化マグネシウ
ム形成)によるものであるかも知れない。すべて
のマグネシウム測定はこれから後は9のPHでなさ
れた。 存在する一部のナトリウムの効果に対するマグ
ネシウムの結果を補正する試みを行なつた。しか
しながら塩化ナトリウム溶液から得られた補正を
NTA.Na3.H2O滴定に適用した時、「補正された」
結果は極めて筋の立たないものであつた(理論的
なキレート化よりずつと大きい)。ナトリウムに
対して補正する試みはさらにもうなされなかつ
た。 キレート化価は添加された活性ポリマーのgに
対する封鎖された金属イオンの%をプロツトする
滴定曲線の初期勾配から決定された。この計算は
錯体が形成されることに対して何の考察も与えら
れていない実質上のキレート化価に、競争する平
衡効果すなわち種々の安定性常数を与える。 検討されているポリマーの場合に、キレート化
価の比較はキレート化価の単純な比較が必ずしも
キレート化遂行に良い指針ではない場合には、
EDTA又はNTAのような強い錯体化剤の場合に
おいてそうであろうよりも妥当であつてよい。 「限界効果」の形跡は何も試験された一部のポ
リマーに対して見られなかつた。後の結果が示す
ように、ボイラーにおける輸送剤として効果的で
あるように、高分子量の金属イオン封鎖剤に対す
るキレート化価は200以上でなければならず、か
つカルシウムとマグネシウムの両イオンの試験溶
液に対しては透明溶液を与えねばならない。好ま
しい平均キレート化価は300以上である。試験さ
れた大部分のポリマーはそれらがカルシウムイオ
ンを封鎖することができるよりもより良好にマグ
ネシウムイオンを封鎖するように見えた。しかし
ながら好結果を得るためには、前記のようにポリ
マーは200以上のキレート化価、好ましくは300以
上を有しなければならず、透明溶液を与えるため
にカルシウムイオンとマグネシウムイオンの両方
を封鎖することができなければならない。 表におけるデータは種々の金属イオン封鎖剤
及び前記試験を用いて得られたキレート化価を比
較している。この表からわかるように、試験され
た金属イオン封鎖剤はEDTA及びNTAのような
既知の錯体化剤だけでなく高分子量の金属イオン
封鎖剤、また他の金属イオン封鎖剤を含む。後で
示されるように、キレート化価200以上を有する
それらの金属イオン封鎖剤のみはボイラー系にお
ける有効な輸送剤として作用することが示され得
る。 表における他の金属イオン封鎖剤はボイラー系
における既知の熱劣化のため輸送剤として満足的
ではない。そのような剤は表に記載されている
ホスフエート含有化合物である。 表は試験された各ポリマー種類を確認してい
る。 表はマグネシウムイオンに対する本発明の高
分子量の金属イオン封鎖剤、また他のより一般的
な金属イオン封鎖剤の結果を記載している。ま
た、わかるように、200以上のキレート化価を有
しかつ熱的に安定であるその高分子量金属イオン
封鎖剤はボイラー輸送において優れた結果を与え
る。表において特に注目すべきことはくえん酸
に対する結果である。たとえ極めて大きなキレー
ト化価が得られても、ボイラにおいてテストされ
る時は、この材料はマグネシウム又はカルシウム
の硬度物質を有効に輸送しない。これらの結果は
くえん酸がボイラー操作条件に爆露される時、熱
的に分解するという事実によるということが思わ
れている。これは本発明、すなわち適当な投与量
で硬度物質イオンに対する金属イオン封鎖活性を
保つ一方で熱安定性が得られるという発明の低分
子量の重合体であるカルボキシレートポリマーに
対して極めて十分に利益となるものである。 表において特に注目すべきことはポリマーC
が200を越えたキレート化価を与えているけれど
も、PH9でマグネシウムを有するいくらか曇り溶
液を与え、本発明の他のカルボキシレート含有重
合体の金属イオン封鎖剤と同様に達成すると思わ
れていないということである。この問題はこのポ
リマーの濃度を増加させることによつて又はこの
ポリマーを改良された結果を与える他の材料と組
合せることによつて解決されよう。カルシウムと
共に十分果さなかつたポリマー材料はマグネシウ
ムに対しては試験しなかつた。というのは両イオ
ンは適当なボイラー輸送システムが達成され得る
前に、錯体化されねばならないからである。
Introduction One of the greatest challenges in boiler water treatment lies in the development of simple, easily monitored and easily controlled programs. Ideally it would be a compound that can prevent scaling, provide protection to heat transfer surfaces, and protect the condensate system. However, implementation of that technology has not been able to meet this challenge. For example, chelating agent programs are capable of eliminating stubborn deposits. However, they are also known to cause corrosion under certain conditions. While chelating agents have the ability to solubilize hard metal ions, their strong affinity for iron ions may actually be a corrosion mechanism. Excess residual chelating agent not only prevents magnetite formation, but also flakes off the boiler with its protective magnetite film. It is an object of the present invention to (1) develop a program that provides exceptional scale protection without the corrosion potential; (2) a program that provides the same scale protection ability as a chelating agent without the corrosion potential associated with the application of the chelating agent. The goal is to develop These purposes include the use of certain water-soluble anionic vinyl polymers, either alone or in combination with certain low molecular weight water-soluble polymeric dispersions, including sulfonate-containing hard-dispersed polymers, in specified dosage ranges. achieved. Invention The present invention provides a method for preventing and removing scale caused by hard substances present in boiler water, which is formed on a heat transfer surface in contact with the hard substances present in boiler water and such water. A method for treating such scale comprising at least 30% and preferably from 70% to 100% by weight of such water having a molecular weight 1 in the range of 500 to 50,000. The amount is 1 to 30 ppm per 1 ppm of hardness material present in boiler water.
treatment with a water-soluble anionic vinyl polymer sufficient to provide a The term "hardness material" is meant to include soluble and insoluble compounds such as calcium, magnesium, iron, copper, aluminum, and the like. In addition to the above properties, water-soluble anionic vinyl polymers must also interact with hardness ions in order to sequester metal ions. The sequestration must be of such a magnitude as to give a chelation value of at least 200 when measured by the specified ionic electrode. In a preferred embodiment of the invention, the molecular weight of the carboxylate polymer ranges from 1000 to
In the range of 30000. In another preferred embodiment, in combination with the anionic water-soluble vinyl polymer, the ability to act as a dispersant for some excess hardness materials not acted upon by the sequestering anionic water-soluble vinyl polymer is provided. Another water-soluble polymer with dispersing properties is used, such as certain sulfonate-containing polymers. 1 molecular weight is the average molecular weight. Water-soluble sequestering anionic vinyl polymers As noted, these polymers
and the preferred molecular weight range is within the range of 1,000 to 30,000. The polymer may be a homopolymer or copolymer of vinyl carboxylate containing monomers. "Carboxylate-containing monomer" means that the carboxylic acid group is in the free acid form or a water-soluble salt thereof with an alkali metal, ammonia or an amine. In the case of acrylic acid polymers, it contains amides. In this way, acrylic acid, methacrylic acid,
Homopolymers of maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, etc. may also be used. Polyacrylamide is
When added to boiler water, it undergoes hydrolysis to convert some or all of the amide groups to carboxylate groups and is also included as such. In addition to using these homopolymers, water-soluble copolymer forms may also be used. When the copolymer is used, the amount of carboxylate should be at least 30% monomer weight ratio for the copolymer. A preferred group of carboxylate polymers are those derived by hydrolysis of the corresponding polyacrylamides. These materials will contain between about 10 and 30% by weight of amide groups after either caustic or acid hydrolysis. The most preferred group of carboxylate polymers are those obtained by polymerizing acrylic acid with acrylamide in a monomer weight ratio of 3:1. As indicated, the amount of polymer used to treat hardness substances contained in boiler water (canned water) should be between 1 and 30 ppm for 1 ppm of hardness substances. Preferred water-soluble anionic vinyl polymers are
It must exhibit a chelation value greater than 200, preferably greater than 300. When applied to the present invention,
Chelation value refers to the average chelation value from both calcium and magnesium measurements. Chelation Value Chelation Value is defined as mg of calcium or magnesium expressed in terms of calcium carbonate complexed by 1 g of active sequestering agent. Here it is measured by specific ion electrode technology. Known increments of sequestering agent are added to a system containing a known amount of free (uncomplexed) calcium or magnesium. Then calcium/
The decrease in magnesium activity (concentration) is a direct measurement of the complexed species. This amount is then converted (expressed as a ratio) to give the chelation value. Effective moles can also be calculated using this information. The equivalent weight for sequestering agent is determined by dividing the chelation number by 100,000. If the molecular weight is known, then the molar ratio is obtained by dividing the molecular weight by the equivalent weight.
For EDTA and NTA the value should be close to 1. For polymers, this number varies with molecular weight and is generally greater than one. High Molecular Weight Dispersant In a preferred method of the invention, the carboxylate polymer is used in conjunction with a water-soluble polymer capable of dispersing hard materials. The high molecular weight dispersant used in this preferred method of the invention is an anionic water soluble vinyl polymer. To be effective, they must be capable of dispersing suspended solids that normally occur in boiler water. They may be further characterized as containing either carboxylate or sulfonate functional units. Further, they may be characterized as having a molecular weight of at least 500 to about 50,000. Water-soluble dispersion polymers useful in this invention include carboxylic vinyl polymers such as vinyl sulfonate-acrylic acid copolymers, vinyl sulfonate-methacrylic acid copolymers, sulfonated styrene-maleic anhydride copolymers, and acrylamide/acrylate copolymers. You can choose from the rates. A preferred water-soluble dispersion polymer is a vinyl sulfonate copolymer comprised of vinyl sulfonate and acrylic acid. The dispersant molecules generally contain 5 to 25 mole percent vinyl sulfonate or its alkali metal (preferably Na) salt and 95 to 25 mole percent vinyl sulfonate or its alkali metal (preferably Na) salt.
Contains 75 mole percent acrylic acid and its water-soluble alkali metal or ammonium salts. Preferably the acrylic acid-vinyl sulfonate copolymer is
It contains 10-20 mol% vinyl sulfonate and 90-80 mol% acrylic acid. The molecular weights of these preferred dispersed polymers range from about 500 to about 50,000. A molecular weight range of 750 to 50,000 is preferred, particularly a molecular weight range of approximately 900 to 15,000. Ideally the molecular weight is 1000~
In the range of 6000. It is surprising that these dispersant molecules, which may or may not be chelating or sequestering agent molecules, could be required if throughput were to be dramatically increased. Another class of high molecular weight dispersants are low molecular weight polyacrylic acids and their water soluble salts. These materials have a molecular weight range of 1000-5000.
The ratios in which these materials are used with the carboxylate polymer are the same as described above for the acrylic acid-vinyl sulfonate copolymer. Another class of high molecular weight dispersants are low molecular weight sulfonated copolymers of styrene and maleic anhydride. These materials are preferably present as sodium salts of sulfonated copolymers of styrene and maleic anhydride and are
It is typically known as the TL-3 2 product and is sold commercially. Other sulfonated copolymers of styrene and maleic anhydride also prove useful in this application when combined with the carboxylate polymers with sequestering agents. 2 Registered Trademark of National Starch and Chemical Co., Ltd. To make a statement regarding the most preferred method of operation, to prevent and remove scale caused by such hard materials present in boiler water in contact with heat-conducting surfaces. A preferred method of treating hardness materials that contain such water comprises (a) a water-soluble anionic vinyl polymer containing at least 30% by weight of carboxylate functional units and having a molecular weight within the range of 500 to 50,000; polymer, and (b) a second anionic water-soluble vinyl polymer dispersant. To make a general comment regarding the most preferred polymeric dispersants, the boiler water preferably contains the sequestering agents (chelating agents) water-soluble anionic vinyl polymers as well as carboxylate-containing, water-soluble vinyl polymers, vinyl sulfonate-acrylic acid. copolymer, a vinyl sulfonate-methacrylic acid copolymer, a sulfonated styrene-maleic anhydride copolymer, and another anionic water-soluble vinyl polymer dispersant selected from the group consisting of an acrylamide-acrylic acid copolymer; may also be stated. Most anionic vinyl polymers of chelating or sequestering agents exhibit the ability to disperse solids in boiler water systems if the throughput is less than or equal to that required to chelate hardness material ions. It is of particular interest to note that. As a result of this observation, the chelating or sequestering polymer may be used in amounts greater than or equal to that required to chelate all of the hardness materials initially found in boiler systems. In this way, some of the hardness ions or scale present in the boiler system can be removed from the system and the additional chelating polymer can act as a dispersant and also as a sequestering agent against hardness contamination. It was observed that. Thus, the expression and related matters regarding the addition of a dispersant of another anionic water-soluble vinyl polymer in combination with a sequestering agent polymer are consistent with the aforementioned phenomena, i.e., the addition of an excess of metal to provide both sequestering properties and dispersibility. the use of sequestering polymers,
It means to include. Sequestering agent polymer to dispersant polymer ratio The ratio of carboxylate polymer to acrylic acid-vinyl sulfonate copolymer when they are used ranges from 30:1 to 1:30;
A preferred range is 20:1 to 30:1, with 20:1 being most preferred. Generally the ratio of sequestrant carboxylate polymer to dispersant polymer is also between 30:1 and
It is within the range of 1:30. The preferred ratio of sequestrant polymer to dispersant polymer is 30:1
~10:1, with the most preferred ratio of sequestrant polymer to dispersant polymer being 20:1.
It is 1. In all cases, this ratio is on a weight:weight basis. To illustrate the many advantages of the invention, the following is given by way of example. EXPERIMENTAL To understand the following tests, a series of different polymers and known boiler water treatment chemicals were evaluated.
These evaluations were conducted using two series of test programs. The initial test program involved determination of the chelation value of various polymers in order to determine by initial screening the potential of each polymer to act suitably as a boiler transport material. The experimental design used to test the chelation value of a series of polymers was as follows: Solutions of calcium or magnesium ions were titrated with solutions of other sequestrants of various polymers. The residual unsequestered metal ion concentration (or more precisely, the activity) is measured using a Specific Ion Electrode (now SI
Measured by method E.). This data was ultimately translated into a graphical illustration of sequestering agent performance. The performance of the sequestering agent against Ca ions was measured using a calcium ratio electrode model 93-20 manufactured by Orion Research. The response of the electrode is measured when the sequestering agent solution is added incrementally to the hardness material solution. The desired solution PH is maintained automatically by feeding potassium hydroxide solution from a Mettler DV10 controlled by a Mettler DK10/11 system. A short period of time is allowed after each sequestering agent addition before reading to allow the electrode to equilibrate with the solution. Noise levels are typically ±0.2 higher with mechanical stirring than with magnetic stirrers.
mV. Before each titration, set the SIE to 1000, 100, 10 and
Calculated using a standard solution containing 1 ppm calcium or magnesium. SIE responds to activity rather than concentration. For calcium measurements, a high and constant ionic strength is maintained by adding 6 g/potassium chloride to all solutions (i.e. standards, sequestrants and calcium samples). It maintains a constant activity coefficient towards calcium ions. The divalent detection electrode used for magnesium measurements is subject to interference from sodium and potassium ions at fairly low concentrations, so no ionic strength buffers can be used in this case. Typical operating conditions are (in all cases) 100ml
It was 2 or 3 g/active high molecular weight sequestering agent titrated against 100 ppm metal ions. Under these conditions, most titrations range from 40 to
After addition of 50 ml of sequestering agent it was essentially complete. Usually 2 to 3 ml of sequestrant solution
increments. The sequestering agent was added slowly to avoid the formation of bubbles that could get trapped in the base of the electrode and result in false readings. All measurements were performed at room temperature (measurements above about 40°C will result in rapid electrode degradation). Data from these experiments were displayed graphically or converted into an easy-to-use form, preferably by computer programs written specifically for these experiments. The computer program iteratively obtains the best straight line fitted through the program origin using a least squares approximation and allows calculation of chelation values for each polymer type. For calcium measurements, a pH of 10 was used in most cases. Early studies gave results indicating greater chelation than theory. At PH of 9,
The results were in good agreement with theory. The discrepancy in PH10 may be due to competitive reactions (eg magnesium hydroxide formation). All magnesium measurements were made at a pH of 9 from now on. An attempt was made to correct the magnesium results for the effects of some sodium present. However, the correction obtained from the sodium chloride solution
"Corrected" when applied to NTA.Na 3 .H 2 O titration
The results were extremely unreasonable (much greater than theoretical chelation). No further attempts were made to correct for sodium. The chelation value was determined from the initial slope of the titration curve, which plots the percent metal ion sequestered against grams of active polymer added. This calculation gives competing equilibrium effects or different stability constants to the effective chelation value with no consideration given to the complexes formed. In the case of the polymers being considered, a comparison of chelation values may be useful if a simple comparison of chelation values is not necessarily a good guide to performing chelation.
This may be more reasonable than would be the case with strong complexing agents such as EDTA or NTA. No evidence of a "marginal effect" was seen for some of the polymers tested. As the later results show, the chelation value for high molecular weight sequestering agents must be greater than 200 to be effective as a transport agent in boilers, and the test solution of both calcium and magnesium ions A clear solution must be given to the The preferred average chelation value is 300 or more. Most polymers tested appeared to sequester magnesium ions better than they could sequester calcium ions. However, to obtain good results, the polymer must have a chelation value of 200 or higher, preferably 300 or higher, as mentioned above, sequestering both calcium and magnesium ions to give a clear solution. must be able to do so. The data in the table compares the chelation values obtained using various sequestering agents and the test described above. As can be seen from this table, the sequestrants tested include known complexing agents such as EDTA and NTA as well as high molecular weight sequestrants as well as other sequestrants. As will be shown later, only those sequestering agents with a chelation number of 200 or higher can be shown to act as effective transport agents in boiler systems. Other sequestering agents in the table are not satisfactory as transport agents due to known thermal degradation in boiler systems. Such agents are the phosphate-containing compounds listed in the table. The table identifies each polymer type tested. The table describes the results for the high molecular weight sequestrants of the present invention, as well as other more common sequestrants, for magnesium ions. Also, as can be seen, the high molecular weight sequestrants that have a chelation value of 200 or more and are thermally stable give excellent results in boiler transport. Of particular note in the table are the results for citric acid. Even though extremely high chelation values are obtained, this material does not effectively transport magnesium or calcium hardness substances when tested in a boiler. It is believed that these results are due to the fact that citric acid decomposes thermally when exposed to boiler operating conditions. This benefits very well the carboxylate polymers of the present invention, which are low molecular weight polymers which, at appropriate dosages, provide thermal stability while retaining sequestering activity towards hard material ions. It is what it is. What is particularly noteworthy in the table is that polymer C
gives a chelation value in excess of 200, but gives a somewhat cloudy solution with magnesium at a pH of 9, and is not expected to perform as well as other carboxylate-containing polymeric sequestering agents of the present invention. That's true. This problem may be solved by increasing the concentration of this polymer or by combining this polymer with other materials that provide improved results. Polymeric materials that did not perform well with calcium were not tested against magnesium. This is because both ions must be complexed before a suitable boiler transport system can be achieved.

【表】 ** 曇り溶液を生ずる
[Table] ** Produces cloudy solution

【表】【table】

【表】【table】

【表】 ★比はモノマー重量比である
[Table] ★Ratio is monomer weight ratio

【表】 200以上のキレート化価を有する一部のさらに
見込みのあるカルボキシレート含有ポリマーが実
験用ボイラー水系において試行された。実験用ボ
イラーは1980年10月20〜22日のペンシルバニア州
ピツツバーグでの国際水会議第41年会で与えられ
た論文である、論文No.IWC−80−10、J.A.Kelly、
P.T.Colombo&G.W.Flaschによる「プロセスシ
ミユレーシヨンを用いる剥れ及び腐蝕機構の研
究」において記載されている。 表は実験用ボイラープログラムにおいて試験
されるために選ばれた配合及び金属イオン封鎖ポ
リマーを指摘している。これらの試験において含
まれるものは燐を含む金属イオン封鎖剤、また測
定可能な量のカルボキシレート官能性単位を含ま
ない水溶性ポリマーである。
Table: Some of the more promising carboxylate-containing polymers with chelation numbers above 200 have been tried in experimental boiler water systems. The experimental boiler is a paper presented at the 41st Annual Meeting of the International Water Congress, Pittsburgh, Pennsylvania, October 20-22, 1980, Paper No. IWC-80-10, JAKelly.
PT Colombo & G.W.Flasch in "Study of Delamination and Corrosion Mechanisms Using Process Simulation". The table points out the formulations and sequestering polymers selected to be tested in the experimental boiler program. Included in these tests are phosphorus-containing sequestering agents and water-soluble polymers that do not contain measurable amounts of carboxylate functional units.

【表】 実験用規模のボイラー 大部分の実験を1000psig、110000Btu/ft2−hr
の熱束及び10の濃度サイクルで行なつた。組成物
のポリマーを250、600及び1500psigでより広範
囲にわたつて試験した。この実験室用ボイラーは
参照事項として組み込まれている米国特許第
3296027号において記載されている型のものであ
る。 給水は代表的には1ppmのCa、0.5ppmのMg、
及び0.5ppmのSiO2を含む脱イオン水であつた。
残留SO--を600psigで25±5ppmに及び1000psig
で10±5ppmに保持した。ボイラー水“0”のア
ルカリ度は160〜180ppmに保持した。ポリマーの
PHを9に調整した。 実験用規模のボイラーの結果 A 投与量分布 多くのポリマーについての投与量分布を3つ
の条件の下で得た。 以下のことは第1図において明らかなことで
ある。 1 硬度物質制御に対する組成物の組合せポ
リマーの推奨された投与量が1000psigにおい
て全硬度物質のppmの対して約5.3ppmの活
性ポリマーであり、そして 2 その推奨されたもの以下の投与量で、組合
せポリマー選択的にMgイオンよりむしろCa
イオンを輸送するということ。 第1,2及び3図は組成物、または組成物
及び組成物がCaイオンに対して低い投与量で
は限界抑制能力を有し、高い処理量では硬度物質
イオンをキレート3するということを指摘してい
る。 一般にすべての試験されたアクリレート、アク
リルアミド及びビニルスルホネートを基礎にした
ポリマーはそれらが十分なカルボキシレート官能
性単位を含む限り、高い投与量で優れた硬度物質
の制御を与える。それらの中で組成物及びが
最も効果的である。結果は以下を記載する。 3金属イオン封鎖はより特定の専門用語である
が、しかしながらキレートは機構的なものである
ように思われる。 条件1: ボイラー圧力=1000psi、熱束=110000Btu/
ft2−hr、供給水においてCa=1ppm、Mg=
0.5ppm、SiO2=ppm。
[Table] Experimental-scale boilers: 1000psig, 110000Btu/ft 2 −hr for most experiments
of heat flux and 10 concentration cycles. The polymer of the composition was tested more extensively at 250, 600 and 1500 psig. This laboratory boiler is covered by U.S. patent no.
It is of the type described in No. 3296027. The water supply is typically 1 ppm Ca, 0.5 ppm Mg,
and deionized water containing 0.5 ppm SiO 2 .
Residual SO -- 25±5ppm at 600psig and 1000psig
was maintained at 10±5ppm. The alkalinity of boiler water "0" was maintained at 160-180 ppm. of polymer
The pH was adjusted to 9. Laboratory Scale Boiler Results A Dose Distribution Dose distributions for a number of polymers were obtained under three conditions. The following is clear from FIG. 1. The recommended dosage of the combination polymer of the composition for hardness material control is about 5.3 ppm active polymer to ppm of total hardness material at 1000 psig, and 2. Polymer selectively Ca rather than Mg ions
It means transporting ions. Figures 1, 2 and 3 point out that the composition or compositions and compositions have marginal suppression capacity for Ca ions at low doses and chelate hardness ions at high throughputs. ing. In general, all tested acrylate, acrylamide and vinyl sulfonate based polymers give excellent hardness control at high dosages, as long as they contain sufficient carboxylate functional units. Among them the compositions and are the most effective. The results are listed below. 3 Sequestration is a more specific term, however chelation appears to be mechanistic. Condition 1: Boiler pressure = 1000psi, heat flux = 110000Btu/
ft 2 −hr, Ca = 1 ppm, Mg = in the feed water
0.5ppm, SiO 2 =ppm.

【表】 条件2: ボイラー圧力=1000psi、熱束=250000Btu/
ft2−hr、供給水は1ppmのCa、0.5ppmのMg及び
0.5ppmのSiO2を含んだ。
[Table] Condition 2: Boiler pressure = 1000psi, heat flux = 250000Btu/
ft 2 −hr, the feed water contains 1 ppm Ca, 0.5 ppm Mg and
Contains 0.5ppm SiO2 .

【表】【table】

【表】 条件3: ボイラー圧力=600psi、熱束=110000Btu/hr
−ft2、供給水においてCa=1ppm、Mg=
0.5ppm、SiO2=0.5ppm。
[Table] Condition 3: Boiler pressure = 600psi, heat flux = 110000Btu/hr
−ft 2 , Ca=1ppm, Mg= in the feed water
0.5ppm, SiO 2 =0.5ppm.

【表】 B 1500psigにおける組成物の効能 より高い推奨された投与量がより高いボイラー
圧力における硬度物質の制御に対して必要とされ
る。処理量における増加は多分ポリマーの分解に
よるものである。 以下のデータが指摘するように、完全な硬度物
質回収に対して必要とされた投与量は1500psigに
おいて増加した。ブローダウンにおいて鉄の含有
量によつて測定されるような腐蝕速度は増加しな
かつた。 供給水においてCa=1ppm、Mg=0.5ppm、
SiO2=0.5ppm、圧力=1500psig、熱束=
110000Btu/ft2−hr。ポリマー 処理比 Ca回収% Mg回収% 組成物 15.75 89 105 21.0 99 108 26.25 99 107 C 250psigにおける組成物の効能 組合せポリマーは低圧力(250psi)のボイラ
ー適用においては硬度物質を制御する問題はな
かつた。熱束は110000Btu/ft2−hrであつた。 条件1: 供給水はCa=3ppm、Mg=1.5ppm、Na2SO4
=42.6ppm、NaCl=10ppm、SiO2=5ppm、Fe=
1ppm並びに供給水においてMアルカリ度40ppm
はボイラー水においてMアルカリ度400ppm、ブ
ローダウンにおいてSO3 ==30ppmを与えるのに
十分なNaHCO3を含んだ。
TABLE B Composition Efficacy at 1500 psig Higher recommended dosages are required for control of hard materials at higher boiler pressures. The increase in throughput is likely due to polymer degradation. As the data below points out, the dose required for complete hardness material recovery increased at 1500 psig. The corrosion rate as measured by iron content did not increase during blowdown. In the supply water, Ca = 1ppm, Mg = 0.5ppm,
SiO 2 = 0.5ppm, pressure = 1500psig, heat flux =
110000Btu/ ft2 −hr. Polymer Treatment Ratio % Ca Recovery % Mg Recovery Composition 15.75 89 105 21.0 99 108 26.25 99 107 C Efficacy of Composition at 250 psig The combination polymers had no problems controlling hardness materials in low pressure (250 psi) boiler applications. The heat flux was 110,000 Btu/ft 2 −hr. Condition 1: Feed water is Ca=3ppm, Mg=1.5ppm, Na 2 SO 4
=42.6ppm, NaCl=10ppm, SiO 2 =5ppm, Fe=
1ppm and M alkalinity 40ppm in feed water
contained enough NaHCO 3 to give an M alkalinity of 400 ppm in the boiler water and SO 3 = 30 ppm in the blowdown.

【表】 条件2: 供給水は3ppmのMg及び1の中に記載された
すべての他の成分を含んだ。
Table Condition 2: Feed water contained 3 ppm Mg and all other components listed in 1.

【表】 D 組成物における硬度物質及びシリカ混乱状
態のものの効果 組成物の処理剤は適度な硬度物質、シリカ
及び処理剤の混乱状態のものから回収すること
ができる。 条件1: ボイラーの圧力=1000psig、熱束=
110000Btu/hr−ft2、初期の硬度物質が1ppmの
Ca及び0.5ppmのMgである時、組成物の処理
比は7.88ポリマー/硬度物質ppmであつた。全ポ
リマーは硬度物質が変化した時、試験を通じて一
定に保たれた。
[Table] D. Effect of the hard material and silica in the composition The treatment agent of the composition can be recovered from the moderately hard material, silica and the treating agent in the confused state. Condition 1: Boiler pressure = 1000 psig, heat flux =
110000Btu/hr−ft 2 , initial hardness material is 1ppm
With Ca and 0.5 ppm Mg, the treatment ratio of the composition was 7.88 ppm polymer/hard material. The total polymer was kept constant throughout the test as the hardness material was changed.

【表】 条件2: Ca/Mg/SiO23者変動への対応 1000psi及び250000Btu/hr−ft2 [Table] Condition 2: Response to Ca/Mg/SiO 2 three-way variation 1000psi and 250000Btu/hr-ft 2

【表】【table】

【表】 条件3−組成物に対して: 供給水は1ppmのCa、0.5ppmのMg、及び
2.5ppmのSiO2を含んだ。1000psi及び
110000Btu/hr−ft2処理比 Ca回収% Mg回収% SiO2回収% 7.88 100 97 103 15.75 106 149 102 E 組成物を用いるスケール除去 組成物を用いるスケール除去はもし硬度物
質及びシリカがブローダウンによつて排出する
ことができるなら実施可能であるように思われ
る。適当な組成物の処理剤は供給水における
硬度物質に加えてボイラー付着物を輸送するこ
とができる。それはボイラー伝熱面の不動態化
を高め、黒いマグネタイトフイルムを形成し
た。 条件1: 供給水はCa=1ppm、Mg=1.5ppm、及びSiO2
=0.5ppmを含んだ。圧力=1000psig、熱束=
110000Btu/hr−ft2
[Table] Condition 3 - For composition: Feed water contains 1 ppm Ca, 0.5 ppm Mg, and
Contains 2.5ppm SiO2 . 1000psi and
110000Btu/hr− ft2 . Treatment ratio Ca recovery % Mg recovery % SiO 2 recovery % 7.88 100 97 103 15.75 106 149 102 E Scale removal using the composition Descaling using the composition can be carried out if hard materials and silica can be discharged by blowdown. It seems possible to implement it. Treatment agents of suitable composition are capable of transporting boiler deposits in addition to hardness materials in the feed water. It enhanced the passivation of the boiler heat transfer surface and formed a black magnetite film. Condition 1: Feed water is Ca=1ppm, Mg=1.5ppm, and SiO 2
= Contains 0.5ppm. Pressure = 1000psig, heat flux =
110000Btu/hr− ft2 ,

【表】 条件2: 供給水は硬度物質もシリカも含まず、ひどく汚
れたボイラーであつた。 圧力=1000psig、熱束=110000Btu/hr−ft2
[Table] Condition 2: Feed water contained no hardness substances or silica, and the boiler was extremely dirty. Pressure = 1000psig, heat flux = 110000Btu/hr- ft2 ,

【表】 条件3: 供給水は硬度物質もシリカも含まず、ボイラー
は比較的清浄であつた。圧力=1000psig、熱束=
110000Btu/hr−ft2、処理剤は全硬化物質=
1ppmを仮定して、全硬度物質1ppmに対して
23.63ppmの組成物であつた。
[Table] Condition 3: The feed water contained no hardness substances or silica, and the boiler was relatively clean. Pressure = 1000psig, heat flux =
110000Btu/hr-ft 2 , treatment agent is completely hardened material =
Assuming 1ppm, for 1ppm of total hardness material
The composition was 23.63 ppm.

【表】 F 組成物の実施における熱束の効果 110000〜250000Btu/hr−ft2の範囲における
熱束は硬度物質回収に関してほとんど影響を及
ぼさなかつた。300000Btu/hr−ft2より大きい
熱束では、伝熱面上に薄いフイルムの付着物が
あつた。 試験条件:1000psi 供給水は1ppmのCa、0.5ppmのMg、及び
0.5ppmのSiO2を含んだ。
TABLE F Effect of Heat Flux on Performance of Compositions Heat flux in the range of 110,000 to 250,000 Btu/hr-ft 2 had little effect on hard material recovery. Heat fluxes greater than 300,000 Btu/hr- ft2 resulted in thin film deposits on the heat transfer surfaces. Test conditions: 1000psi Feed water contains 1ppm Ca, 0.5ppm Mg, and
Contains 0.5ppm SiO2 .

【表】 G 他の組合せポリマーの実施 組成物/組成物の組合せポリマーは、組
成物よりも効果的ではないけれども、
1000psigにおいて納得のいく硬度物質の制御を
与えた。この組合せポリマーはNH3に敏感な
適用に用いることができた。 条件: 供給水においてCa=1ppm、Mg=0.5ppm、
SiO2=0.5ppm、圧力=1000psig、熱束=
110000Btu/ft2処理比 Ca回収% Mg回収% 7.88 86 91 10.5 99 111 13.12 102 108 実験用ボイラーの結果 組合せポリマーの組成物を1ppmの全硬度物
質に対して7.9ppmの活性剤の投与量で、最初ボ
イラーに添加した。その投与物を8日間保持し
た。平均のカルシウム及びマグネシウムの回収は
それぞれ118%及び101%であつた。初期の水素の
量は11ppbであつたが、同じ日に1.5ppbに低下し
た。それは0.4ppbまで平均化した。1.0〜1.2ppb
の水素の値はバツクグランドレベルに等価のもの
である。水素の高い初期増加がライン上にちよう
ど導かれたボイラーに起る。さらに、最初の2、
3日間の残留SO3 --は所望のものよりも低く、水
素発生に寄与した。ブローダウンにおける鉄は2
〜3ppmで高くスタートし、8日後1.1ppmに減退
した。凝縮液はしばしば9よりも大きいPHを有
し、少量のアンモニアを含んだ。 この時点で、ポリマー投与量を3.9まで減少し、
試験をこの条件で6日間続けた。この処理量は推
奨されたものの2/3よりも少ない。この期間の平
均のカルシウム及びマグネシウム回収はそれぞれ
96%及び81%であつた。硬度物質の回収が減退し
かつマグネシウムがカルシウムよりもより影響を
受けるということが実験用規模のボイラーの結果
から予期された。水素は0.3ppbまで低下し、鉄は
0.3ppmまで減少した。高い熱束面の温度は一定
に保持し、剥れは見られなかつた。 この時点でポリマー投与量をさらに2.6まで減
少させ、この条件で3日間保持した。カルシウム
及びマグネシウムの回収はそれぞれ89%及び79%
まで減退し、一方水素及び鉄の量はわずかづつ低
下した。低いレベルの処理の間、水平な試験片に
おける温度は30〓増加し、スケールが付着されつ
つあることを指摘した。 次いでポリマー投与量を15日間で7.9のもとの
レベルにもどした。第一日のうちに水平な試験片
の温度は30〓低下した。予期されたように、カル
シウム及びマグネシウムの回収は劇的に増加し、
それぞれ平均122%及び111%であつた。これらの
高い回収の値はポリマー処理剤のプログラムが処
理下にある時、先に置かれた付着物を取り除くこ
とであるということを示唆している。同様にこの
試験のはじめに、118%のカルシウムの回収は先
の試験からその系に残つたボイラー付着物の除去
によるものであつたということが仮定されてい
る。水素及び鉄は比較的低いレベルで留まつた。 第4,5及び6図はブローダウンにおける硬度
物質回収%、H2の量及び鉄の量を試験日数の関
数として叙述している。ポリマー処理は次いで7
日間止めた。この期間を通してほんの痕跡量のカ
ルシウム及びマグネシウムを回収し、一方水素及
び鉄は実質上変化せずに留まつた。 試験の残りの期間の間、7.9のポリマー投与を
処理なしで交代して行なつた。ポリマーの存在で
カルシウム及びマグネシウムの回収はそれぞれ平
均115%及び106%であつた。
Table G Implementation of Other Combination Polymers Although the composition/composition combination polymers are less effective than the compositions,
Provided satisfactory hardness material control at 1000 psig. This combination polymer could be used in NH3 sensitive applications. Conditions: Ca=1ppm, Mg=0.5ppm in feed water,
SiO 2 = 0.5ppm, pressure = 1000psig, heat flux =
110000 Btu/ft 2 , treatment ratio % Ca recovery % Mg recovery 7.88 86 91 10.5 99 111 13.12 102 108 Experimental Boiler Results Combined polymer composition at 7.9 ppm activator dosage for 1 ppm total hardness material , initially added to the boiler. The dose was maintained for 8 days. The average calcium and magnesium recoveries were 118% and 101%, respectively. The initial hydrogen level was 11 ppb, which dropped to 1.5 ppb on the same day. It averaged out to 0.4ppb. 1.0~1.2ppb
The value of hydrogen is equivalent to the background level. A high initial build-up of hydrogen occurs in the boiler that has just been brought onto the line. Furthermore, the first two
Residual SO 3 -- for 3 days was lower than desired and contributed to hydrogen evolution. Iron in blowdown is 2
It started high at ~3 ppm and decreased to 1.1 ppm after 8 days. The condensate often had a PH greater than 9 and contained small amounts of ammonia. At this point, reduce the polymer dosage to 3.9;
The test continued under these conditions for 6 days. This amount of processing is less than two-thirds of what was recommended. The average calcium and magnesium recoveries during this period were
They were 96% and 81%. It was expected from the experimental scale boiler results that hardness recovery would be reduced and that magnesium would be more affected than calcium. Hydrogen drops to 0.3ppb, iron
It decreased to 0.3ppm. The temperature of the high heat flux surface was kept constant and no peeling was observed. At this point the polymer dosage was further reduced to 2.6 and held at this condition for 3 days. Calcium and magnesium recovery is 89% and 79% respectively
On the other hand, the amounts of hydrogen and iron decreased little by little. During the low level treatment, the temperature in the horizontal specimen increased by 30°, indicating that scale was being deposited. The polymer dosage was then returned to the original level of 7.9 for 15 days. Within the first day, the temperature of the horizontal specimen decreased by 30°. As expected, calcium and magnesium recovery increased dramatically;
The average values were 122% and 111%, respectively. These high recovery values suggest that the program of the polymer treatment agent is to remove previously deposited deposits when under treatment. It was also assumed at the beginning of this test that the 118% calcium recovery was due to the removal of boiler deposits left in the system from the previous test. Hydrogen and iron remained at relatively low levels. Figures 4, 5, and 6 depict the percent hardness recovery, amount of H2 , and amount of iron in blowdown as a function of test days. Polymer treatment then 7
I stopped it for a day. Only trace amounts of calcium and magnesium were recovered over this period, while hydrogen and iron remained virtually unchanged. During the remainder of the study, 7.9 polymer doses were alternated without treatment. In the presence of the polymer, calcium and magnesium recoveries averaged 115% and 106%, respectively.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は組成物についての1000psig、
110000Btu/hr−ft2における処理比と硬度物質回
収%との関係を示す。第2図は組成物について
の600psig、110000Btu/hr−ft2における処理比
と硬度物質回収%との関係を示す。第3図は組成
物についての600psig、110000Btu/hr−ft2
おける処理比と硬度物質回収%との関係を示す。
第4図は実験用ボイラーにおける組成物、
600psig処理によつて得られた硬度物質回収%を
試験日数の関数として示す。第5図は実験用ボイ
ラーにおける組成物、600psig処理によつて得
られたH2量(ppb)を試験日数の関数として示
す。第6図は組成物、600psig処理によつて得
られたボイラー中における鉄含有量(PPM)を
試験日数の関数として示す。
Figure 1 shows 1000 psig for the composition;
The relationship between the processing ratio and hardness material recovery % at 110000 Btu/hr-ft 2 is shown. FIG. 2 shows the relationship between treatment ratio and % hardness recovery at 600 psig and 110,000 Btu/hr-ft 2 for the composition. FIG. 3 shows the relationship between treatment ratio and % hardness recovery at 600 psig and 110,000 Btu/hr-ft 2 for the composition.
Figure 4 shows the composition in the experimental boiler;
The percent hardness material recovery obtained with 600 psig treatment is shown as a function of test days. FIG. 5 shows the composition in the experimental boiler, the amount of H 2 (ppb) obtained with 600 psig treatment as a function of the number of test days. FIG. 6 shows the composition, iron content (PPM) in the boiler obtained with 600 psig treatment as a function of test days.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 伝熱表面に接触するボイラー水に存在する硬
度物質を処理して、スケールの形成を防止しまた
既存のスケールを除去する方法であつて、前記処
理が、少なくとも30重量%のカルボキシレート官
能性単位を含み、少なくとも200のキレート化価
を有し、かつ500〜50000の範囲内にある分子量を
有する、水溶性アニオン系ビニルポリマー金属イ
オン封鎖剤を、ボイラー水中に存在する硬度物質
1ppm当り1〜30ppmの範囲内の量で使用して、
ボイラー水を処理することからなり、それによつ
てボイラー水中の硬度物質を金属イオン封鎖し、
よつて伝熱表面へのスケールの形成を防止しかつ
既に伝熱表面上に存在するスケールを除去するこ
とを特徴とする方法。 2 水溶性アニオン系ビニルポリマー金属イオン
封鎖剤が少なくとも300のキレート化価を有する
特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 水溶性アニオン系ビニルポリマー金属イオン
封鎖剤が1000〜30000の範囲の分子量を有する特
許請求の範囲第1項記載の方法。 4 水溶性アニオン系ビニルポリマー金属イオン
封鎖剤がボイラー水中に存在する1ppmの硬度物
質に対して3〜15ppmの範囲内でボイラー水に添
加される特許請求の範囲第1項記載の方法。 5 水溶性アニオン系ビニルポリマー金属イオン
封鎖剤が、 (a) アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及び
フマル酸からなる群の1員によるホモポリマ
ー、 (b) アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及び
フマル酸からなる群の2員以上からなるコポリ
マー、 (c) アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及び
フマル酸からなる群の1員以上とアクリルアミ
ドとのコポリマー、 (d) アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及び
フマル酸からなる群の1員以上とスルホン酸ビ
ニルとのコポリマー、及び (e) 加水分解せるポリアクリルアミド、 からなる群から選ばれる特許請求の範囲第1項記
載の方法。 6 伝熱表面に接触するボイラー水を処理する方
法であつて、前記処理が、少なくとも30重量%の
カルボキシレート官能性単位を含み、少なくとも
200のキレート化価を有し、かつ500〜50000の範
囲内にある分子量を有する、水溶性アニオン系ビ
ニルポリマー金属イオン封鎖剤を、ボイラー水中
に存在する硬度物質1ppm当り1〜30ppmの範囲
内の量で使用して、ボイラー水中の硬度物質を金
属イオン封鎖し、よつて伝熱表面へのスケールの
形成を防止しかつ既に伝熱表面上に存在するスケ
ールを除去すると共に、更にボイラー水を別の水
溶性アニオン系ビニルポリマー分散剤で処理する
ことを特徴とする方法。 7 水溶性アニオン系ビニルポリマー金属イオン
封鎖剤対水溶性アニオン系ビニルポリマーの比が
重量基準で30:1〜1:30の範囲内である特許請
求の範囲第6項記載の方法。 8 別のアニオン系水溶性ビニルポリマー分散剤
がカルボキシレート含有水溶性ビニルポリマー、
ビニルスルホネート−アクリル酸コポリマー、ビ
ニルスルホネート−メタアクリル酸コポリマー、
スルホン化スチレン−無水マレイン酸コポリマー
及びアクリルアミド−アクリル酸コポリマーから
なる群から選ばれる特許請求の範囲第6項記載の
方法。 9 ボイラー水が (a) 900〜15000の範囲の分子量を有する水溶性ア
クリル酸−ビニルスルホネートコポリマー、及
び (b) 2000〜4000の間の範囲の分子量を有するアク
リル酸ポリマー からなる群から選ばれる別のアニオン系水溶性ビ
ニルポリマー分散剤で同時に処理される特許請求
の範囲第6項記載の方法。 10 別のアニオン系水溶性ビニルポリマー分散
剤が (a) 5〜25モル%のビニルスルホネート; (b) 95〜75モル%のアクリル酸;及び (c) 1000〜6000の範囲の分子量 を有する水溶性アクリル酸−ビニルスルホネート
コポリマーである特許請求の範囲第9項記載の方
法。 11 別のアニオン系水溶性ビニルポリマー分散
剤が2000〜4000の範囲の分子量を有するアクリル
酸ポリマーである特許請求の範囲第9項記載の方
法。
Claims: 1. A method of treating hard materials present in boiler water in contact with heat transfer surfaces to prevent scale formation and remove existing scale, wherein said treatment % of carboxylate functional units, has a chelation number of at least 200, and has a molecular weight in the range of 500 to 50,000, present in the boiler water. hardness substance
Use in an amount within the range of 1 to 30 ppm per 1 ppm,
It consists of treating boiler water, thereby sequestering hard substances in the boiler water, and
A method characterized in that it prevents the formation of scales on heat transfer surfaces and removes scales already present on heat transfer surfaces. 2. The method of claim 1, wherein the water-soluble anionic vinyl polymer sequestering agent has a chelation value of at least 300. 3. The method of claim 1, wherein the water-soluble anionic vinyl polymer sequestering agent has a molecular weight in the range of 1,000 to 30,000. 4. The method of claim 1, wherein the water-soluble anionic vinyl polymer sequestering agent is added to the boiler water in a range of 3 to 15 ppm per 1 ppm of hardness material present in the boiler water. 5. The water-soluble anionic vinyl polymer sequestering agent comprises: (a) a homopolymer of a member of the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid and fumaric acid; (b) acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid and fumaric acid; Copolymers consisting of two or more members of the group consisting of acids; (c) Copolymers of acrylamide and one or more members of the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid and fumaric acid; (d) Acrylic acid, methacrylic acid and maleic acid. and (e) a hydrolyzed polyacrylamide. 6. A method of treating boiler water in contact with a heat transfer surface, wherein said treatment comprises at least 30% by weight of carboxylate functional units and at least
A water-soluble anionic vinyl polymer sequestering agent having a chelation value of 200 and a molecular weight ranging from 500 to 50,000 is added at a concentration of 1 to 30 ppm per ppm of hardness material present in the boiler water. It is used in large amounts to sequester hard materials in boiler water, thus preventing scale formation on heat transfer surfaces and removing scale already present on heat transfer surfaces, as well as to separate boiler water. A method characterized by treating with a water-soluble anionic vinyl polymer dispersant. 7. The method of claim 6, wherein the ratio of water-soluble anionic vinyl polymer sequestering agent to water-soluble anionic vinyl polymer is within the range of 30:1 to 1:30 on a weight basis. 8 Another anionic water-soluble vinyl polymer dispersant is a carboxylate-containing water-soluble vinyl polymer,
vinyl sulfonate-acrylic acid copolymer, vinyl sulfonate-methacrylic acid copolymer,
7. The method of claim 6, wherein the polymer is selected from the group consisting of sulfonated styrene-maleic anhydride copolymers and acrylamide-acrylic acid copolymers. 9. The boiler water is selected from the group consisting of (a) a water-soluble acrylic acid-vinyl sulfonate copolymer having a molecular weight in the range between 900 and 15,000, and (b) an acrylic acid polymer having a molecular weight in the range between 2,000 and 4,000. 7. The method of claim 6, wherein the method is simultaneously treated with an anionic water-soluble vinyl polymer dispersant. 10 Another anionic water-soluble vinyl polymer dispersant comprising (a) 5 to 25 mole % vinyl sulfonate; (b) 95 to 75 mole % acrylic acid; and (c) a water soluble vinyl polymer having a molecular weight in the range of 1000 to 6000. 10. The method according to claim 9, wherein the copolymer is a polyacrylic acid-vinyl sulfonate copolymer. 11. The method of claim 9, wherein the other anionic water-soluble vinyl polymer dispersant is an acrylic acid polymer having a molecular weight in the range of 2,000 to 4,000.
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