專利名稱：蒸氣鍋爐裝置用水處理劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及蒸氣鍋爐裝置用水處理劑，尤其是抑制對蒸氣鍋爐裝置水管的水垢附著及水管腐蝕的水處理劑。
這里，腐蝕通常可以理解為，在給水中所含有的溶解氧、氯離子等有害離子以及給水pH值的不恰當(pH偏離合適范圍時，例如，鍋爐水低于11)所造成的。腐蝕的形態(tài)大致分成2類。即，全面腐蝕(均勻腐蝕)，其特征是，在與給水或鍋爐水接觸的金屬上均勻進行，造成金屬減薄，但進行速度比較緩慢。反之，局部腐蝕是在金屬的特定部位部分地造成集中的腐蝕作用，是從與水或鍋爐水的接觸面一側向另一面進行的孔狀腐蝕(孔蝕)，但進行速度較快，對金屬在短時間內(nèi)產(chǎn)生致命的破損，這是其特征。
另一方面，水垢的附著，是含在給水中的鈣離子、鎂離子、鐵離子及鋅離子等，與同一給水中所含的二氧化硅及碳酸離子等反應，生成不溶于水的化合物，據(jù)此而產(chǎn)生，或者在蒸氣鍋爐內(nèi)，給水被過剩地濃縮而引起的。
上述腐蝕及水垢附著，使蒸氣鍋爐裝置的壽命縮短，并且使蒸氣鍋爐的導熱性降低，是妨礙穩(wěn)定運行的原因。因此，在蒸氣鍋爐裝置中，通常使用經(jīng)過脫氧處理及水軟化處理的給水，抑制上述腐蝕及水垢附著，然而，腐蝕及水垢附著的原因是多方面的，而且，腐蝕的發(fā)生地點也是多方面的，所以，僅使用經(jīng)過脫氧處理的軟水作為給水，難以有效抑制腐蝕及水垢的附著。
因此，上述蒸氣鍋爐裝置，通常為了抑制腐蝕及水垢的附著，采用各種水處理劑。作為這種水處理劑的一個例子，特開平4-232286號公報提出以有機多元酸或其鹽、還原性糖類及堿金屬氫氧化物作為主成分的鍋爐用水處理劑組合物。該水處理劑是將所需成分溶解在水中的水溶液，可以注入給水中。注入到給水的水處理劑，可抑制在給水配管內(nèi)及蒸氣鍋爐內(nèi)的腐蝕。另外，有機多元酸與給水中的離子形成配位化合物，可抑制水垢的附著。
本發(fā)明的目的是實現(xiàn)一種既能抑制金屬的腐蝕，并且又能抑制水垢的生成的水處理劑。
本發(fā)明是抑制水垢對蒸氣鍋爐裝置水管的附著以及水管腐蝕的水處理劑，含有有機多元酸化合物、pH調(diào)節(jié)劑、脫氧劑和螯合劑。
這里，有機多元酸化合物例如是從琥珀酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸以及異檸檬酸等有機多元酸中選擇的至少1種化合物。另外，有機多元酸化合物既可以是酸的形式也可以是鹽的形式。
而且，pH調(diào)節(jié)劑，例如是從堿金屬氫氧化物以及硅酸鹽中選擇的至少1種。另外，脫氧劑，例如，是從還原性糖類、亞硫酸鹽、異抗壞血酸及其鹽、抗壞血酸及其鹽中選擇的至少1種。而且，螯合劑、例如，是從聚丙烯酸、聚丙烯酸鹽、聚馬來酸、聚馬來酸鹽、次膦酸、膦基羧酸(ホス フィノカルボン酸)、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鹽、三乙酸胺、三乙酸胺的鹽以及丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物中選擇的至少1種。
圖2為在碳酸成分多的水質中使用水處理劑時的鈣溶解度的曲線圖。
圖3為采用水處理劑時的孔蝕深度的曲線圖。
發(fā)明的實施方案本發(fā)明的水處理劑是用來抑制水垢對蒸氣鍋爐裝置水管的附著以及水管腐蝕的水處理劑，含有有機多元酸化合物、pH調(diào)節(jié)劑、脫氧劑以及螯合劑。
有機多元酸化合物是在金屬制配管的內(nèi)周面形成耐蝕性皮膜，同時，抑制由硬度和二氧化硅構成的水垢的發(fā)生的化合物，是具有2個以上羧基的有機化合物。該有機化合物最好除羧基的碳以外還含有1～8個碳原子。作為這樣的有機多元酸化合物，可以采用有機多元酸。作為該有機多元酸，例如，可以舉出琥珀酸、蘋果酸、富馬酸以及酒石酸等具有2個羧基的多元酸，以及具有3個羧基的檸檬酸及異檸檬酸等的多元酸。這樣的有機多元酸既可分別單獨使用，也可2種以上并用。
另外，有機多元酸化合物也可以是上述有機多元酸的鹽。作為有機多元酸的鹽，例如，可以舉出有機多元酸的金屬鹽。具體的可以舉出上述有機多元酸的鈉鹽、鉀鹽及鋰鹽等堿金屬鹽，以及鈣鹽和鎂鹽等堿土類金屬鹽等。在此，有機多元酸的鹽，可以是羧基的一部分形成鹽，也可以是羧基的全部形成鹽。另外，這樣的有機多元酸的鹽，既可分別單獨使用，也可2種以上并用。
又，有機多元酸化合物，可以是上述有機多元酸和上述有機多元酸鹽的混合物。該混合物，既可以含有2種以上的有機多元酸，也可以含有2種以上的有機多元酸鹽。
在此，作為有機多元酸化合物，優(yōu)選的是在水中溶解度高、而且抑制水垢發(fā)生的功能高的有機多元酸的堿金屬鹽。
在本發(fā)明的水處理劑中，有機多元酸化合物的比例通常設定在1～30質量％是優(yōu)選的，更優(yōu)選的是5～25質量％。有機多元酸化合物的比例小于1質量％時，有可能上述皮膜的形成功能以及由硬度和二氧化硅構成的水垢的發(fā)生的抑制功能難以充分地發(fā)揮，并難以發(fā)揮所需的抑制腐蝕的效果和水垢發(fā)生的抑制效果。反之，大于30質量％時，在制造水處理劑時，原料溶解有可能變得困難。
pH調(diào)節(jié)劑是把給水的pH調(diào)至一定范圍(例如，JIS B 8223中給出的給水管理標準，具體的pH11.0～11.8)，據(jù)此抑制金屬腐蝕的調(diào)節(jié)劑。作為pH調(diào)節(jié)劑，根據(jù)給水的特性，使用提高pH的調(diào)節(jié)劑或抑制pH過高的調(diào)節(jié)劑。作為前者，采用氫氧化鋰、氫氧化鈉以及氫氧化鉀等堿金屬氫氧化物等是優(yōu)選的。另一方面，作為后者，采用硅酸鈉或硅酸鉀等硅酸鹽等是優(yōu)選的。另外，作為后者的例子，也可以采用磷酸鹽，但從防止由排水引起的富營養(yǎng)化的觀點考慮，正在嚴格控制使用。
在本發(fā)明的水處理劑中，pH調(diào)節(jié)劑的比例，通常設定在1～30質量％是優(yōu)選的，更優(yōu)選的是1～20質量％。當pH調(diào)節(jié)劑的比例小于1質量％時，pH調(diào)節(jié)效果有可能變小。反之當大于30質量％時，在制造水處理劑時，原料溶解有可能變得困難。
脫氧劑，是用來化學去除水中所含的溶解氧，抑制起因于溶解氧的腐蝕，特別是更有效的抑制孔蝕的物質。在此，作為所用的脫氧劑，例如，可以舉出葡萄糖及糊精等還原性糖類、亞硫酸鈉及亞硫酸鉀等亞硫酸鹽、抗壞血酸及其鹽、異抗壞血酸及其鹽等。這些脫氧劑中，還原性糖類是優(yōu)選的。還原性糖類，當與作為pH調(diào)節(jié)劑使用的堿金屬氫氧化物一起加熱時，可以有效去除水中的溶解氧而抑制腐蝕。另外，還原性糖類象亞硫酸鹽那樣，與氧的反應產(chǎn)物不會成為腐蝕的加速因子，與抗壞血酸和異抗壞血酸相比，單位氧當量的處理成本降低。
在本發(fā)明的水處理劑中，脫氧劑的比例，通常設定在0.5～30質量％是優(yōu)選的，更優(yōu)選的是1.0～20質量％。當脫氧劑的比例小于0.5質量％時，脫氧劑的效果有可能降低。反之，當大于30質量％時，在制造水處理劑時原料溶解可能變得困難。
螯合劑是通過把與發(fā)生水垢相關的離子螯合，提高該離子在水中的溶解度，從而抑制水垢的發(fā)生的物質。這里作為所用的螯合劑，除上述有機多元酸化合物以外，例如，可以舉出聚丙烯酸、聚丙烯酸鹽、聚馬來酸、聚馬來酸鹽、次膦酸、膦基羧酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鹽、三乙酸胺、三乙酸胺的鹽以及丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物等。這些螯合劑中，乙二胺四乙酸鹽是優(yōu)選的。乙二胺四乙酸鹽，比碳酸離子更具有強烈的與硬度成分的結合力，因此可以有效地抑制由硬度和碳酸構成的水垢的發(fā)生。
在本發(fā)明的水處理劑中，螯合劑的比例通常設定在0.1～30質量％是優(yōu)選的，更優(yōu)選的是0.1～15質量％。當螯合劑的比例小于0.1質量％時，抑制水垢的效果有可能變小。反之，當大于30質量％時，在制造水處理劑時，原料的溶解有可能變得困難。
本發(fā)明的水處理劑，為了抑制水垢對蒸氣鍋爐裝置水管的附著以及水管的腐蝕而被使用。更具體地說，例如，在蒸氣鍋爐裝置中，為了抑制在向蒸氣鍋爐給水的給水配管、蒸氣鍋爐水管等金屬構件上附著水垢，并且抑制給水配管、蒸氣鍋爐水管等的腐蝕而使用。
采用本發(fā)明的水處理劑，抑制在給水配管、蒸氣鍋爐水管等上附著水垢，并且抑制給水配管、蒸氣鍋爐水管等的腐蝕時，向蒸氣鍋爐的給水配管注藥劑。向給水配管注藥劑了的水處理劑，在給水配管內(nèi)混合后供給蒸氣鍋爐。因此，水處理劑中的有機多元酸，在蒸氣鍋爐裝置的給水配管以及水管上等形成皮膜，從而抑制腐蝕，并且，與給水中的硬度成分反應從而抑制水垢的生成。另外，水處理劑中的pH調(diào)節(jié)劑，通過調(diào)節(jié)鍋爐水的pH來抑制腐蝕，脫氧劑與給水中的溶解氧反應，可以抑制孔蝕的發(fā)生。另外，水處理劑中的螯合劑，由于比給水中的碳酸離子優(yōu)先地與硬度成分反應，因而可以抑制由硬度和碳酸構成的水垢的生成。
在此，本發(fā)明的水處理劑相對于上述給水配管的注入量，通常設定成給水中的水處理劑總濃度達到50～500mg/L左右是優(yōu)選的，更優(yōu)選的是100～250mg/L左右。
表1

(單位質量％)評價1對實施例及比較例分別得到的水處理劑，評價由硬度和二氧化硅構成的水垢生成抑制性。這里，向蒸發(fā)量500kg/小時的小型鍋爐，供給添加了100mg/L的軟水，鍋爐水的濃縮度為10倍，壓力5kg/cm2的蒸氣一邊連續(xù)發(fā)生一邊使該小型鍋爐運行。此時，該小型鍋爐經(jīng)過48小時后，調(diào)查鍋爐水中的鈣溶解度。結果示于

圖1。在此，用于給水的軟水，使用的是將愛媛縣松出市自來水進行處理后制成的軟水。該水質如下所示。
pH 11.2(鍋爐水)二氧化硅60mg/L(給水)M堿度 30mg-CaCo3/L(給水)硬度1mg-CaCO3/L(給水)評價2對實施例及比較例分別得到的水處理劑，評價由硬度和碳酸的水垢生成抑制性。這里，是向蒸發(fā)量500kg/小時的小型鍋爐供給添加了100mg/L的水處理劑的軟水，鍋爐水的濃縮度10倍，一邊使連續(xù)發(fā)生壓力5kg/cm2的蒸氣一邊使該小型鍋爐運行。此時，調(diào)查該小型鍋爐經(jīng)過48小時后的鍋爐水中的鈣離子溶解度。結果示于圖2。這里，給水中用的軟水是將愛媛縣松出市自來水進行處理而制得的軟水。其水質如下。
pH 10.5二氧化硅 5mg/L(給水)M堿度120mg-CaCo3/L(給水)
硬度1mg-CaCO3/L(給水)從圖1及圖2可知，實施例的水處理劑與比較例的水處理劑相比，鈣離子的溶解度增高很多。即，作為水垢析出的鈣離子成分，由于能以溶解態(tài)存在于鍋爐水中的量增加，所以能夠抑制水垢的生成。即，實施例的水處理劑，由硬度和二氧化硅構成的水垢以及由硬度和碳酸構成的水垢無論哪一方均能有效的抑制。評價3對實施例及比較例分別得到的水處理劑評價其抑制腐蝕性。這里，向蒸發(fā)量500kg/小時的小型鍋爐供給添加了100mg/L水處理劑的軟水，鍋爐水的濃縮度為10倍，一邊使連續(xù)發(fā)生壓力3kg/cm2的蒸氣一邊使該小型鍋爐運行。此時，把軟鋼制的試片浸漬在該小型鍋爐的鍋爐水中，調(diào)查經(jīng)過48小時后的孔蝕深度。其結果示于圖3。這里，用于給水的軟水，采用的是將愛媛縣松出市的自來水進行處理而制成的軟水。其水質如下所示。
pH 11.0(鍋爐水)二氧化硅 17mg/L(鍋爐水)M堿度 200mg-CaCo3/L(鍋爐水)氯離子 400mg/L(鍋爐水)由圖3可知，實施例的抑制腐蝕性，可以發(fā)揮與比較例的抑制腐蝕性同等的效果。
如上所述，本發(fā)明的水處理劑與以向的水處理劑相比，可以發(fā)揮抑制水垢生成性，并且可以發(fā)揮同等的抑制腐蝕性。
發(fā)明的效果如上所述，按照本發(fā)明可以抑制金屬的腐蝕，并且可以抑制水垢的生成。
權利要求
1.一種蒸氣鍋爐裝置用水處理劑，它是用于抑制水垢對蒸氣鍋爐裝置的水管的附著以及水管的腐蝕的水處理劑，含有有機多元酸化合物、pH調(diào)節(jié)劑、脫氧劑、和螯合劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的蒸氣鍋爐裝置用水處理劑，其中，上述有機多元酸化合物是從琥珀酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸以及異檸檬酸所組成的有機多元酸群中選擇的至少1種。
3.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的蒸氣鍋爐裝置用水處理劑，其中，上述有機多元酸化合物為有機多元酸的鹽。
4.根據(jù)權利要求1～3中的任1項所述的蒸氣鍋爐裝置用水處理劑，其中，上述pH調(diào)節(jié)劑是從堿金屬氫氧化物及硅酸鹽中選擇的至少1種。
5.根據(jù)權利要求1～4中的任1項所述的蒸氣鍋爐裝置用水處理劑，其中，上述脫氧劑是從還原性糖類、亞硫酸鹽、異抗壞血酸及其鹽、抗壞血酸及其鹽中選擇的至少1種。
6.根據(jù)權利要求1～5中的任1項所述的蒸氣鍋爐裝置用水處理劑，其中，上述螯合劑是從聚丙烯酸、聚丙烯酸鹽、聚馬來酸、聚馬來酸鹽、次膦酸、膦基羧酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鹽、三乙酸胺、三乙酸胺的鹽以及丙烯酸與丙烯酰胺的共聚物中選擇的至少1種。
全文摘要
實現(xiàn)一種可以抑制金屬腐蝕、并且可以抑制水垢生成的水處理劑，它是用來抑制水垢對蒸汽鍋爐裝置的水管的附著以及抑制水管腐蝕的水處理劑，含有有機多元酸化合物、pH調(diào)節(jié)劑、脫氧劑和螯合劑。
文檔編號C02F5/00GK1405100SQ02128549
公開日2003年3月26日 申請日期2002年8月9日 優(yōu)先權日2001年8月9日
發(fā)明者若狹曉, 中島純一, 久米隆成 申請人:三浦工業(yè)株式會社