专利名称：蒸气锅炉装置用水处理剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及蒸气锅炉装置用水处理剂，尤其是抑制对蒸气锅炉装置水管的水垢附着及水管腐蚀的水处理剂。
这里，腐蚀通常可以理解为，在给水中所含有的溶解氧、氯离子等有害离子以及给水pH值的不恰当(pH偏离合适范围时，例如，锅炉水低于11)所造成的。腐蚀的形态大致分成2类。即，全面腐蚀(均匀腐蚀)，其特征是，在与给水或锅炉水接触的金属上均匀进行，造成金属减薄，但进行速度比较缓慢。反之，局部腐蚀是在金属的特定部位部分地造成集中的腐蚀作用，是从与水或锅炉水的接触面一侧向另一面进行的孔状腐蚀(孔蚀)，但进行速度较快，对金属在短时间内产生致命的破损，这是其特征。
另一方面，水垢的附着，是含在给水中的钙离子、镁离子、铁离子及锌离子等，与同一给水中所含的二氧化硅及碳酸离子等反应，生成不溶于水的化合物，据此而产生，或者在蒸气锅炉内，给水被过剩地浓缩而引起的。
上述腐蚀及水垢附着，使蒸气锅炉装置的寿命缩短，并且使蒸气锅炉的导热性降低，是妨碍稳定运行的原因。因此，在蒸气锅炉装置中，通常使用经过脱氧处理及水软化处理的给水，抑制上述腐蚀及水垢附着，然而，腐蚀及水垢附着的原因是多方面的，而且，腐蚀的发生地点也是多方面的，所以，仅使用经过脱氧处理的软水作为给水，难以有效抑制腐蚀及水垢的附着。
因此，上述蒸气锅炉装置，通常为了抑制腐蚀及水垢的附着，采用各种水处理剂。作为这种水处理剂的一个例子，特开平4-232286号公报提出以有机多元酸或其盐、还原性糖类及碱金属氢氧化物作为主成分的锅炉用水处理剂组合物。该水处理剂是将所需成分溶解在水中的水溶液，可以注入给水中。注入到给水的水处理剂，可抑制在给水配管内及蒸气锅炉内的腐蚀。另外，有机多元酸与给水中的离子形成配位化合物，可抑制水垢的附着。
本发明的目的是实现一种既能抑制金属的腐蚀，并且又能抑制水垢的生成的水处理剂。
本发明是抑制水垢对蒸气锅炉装置水管的附着以及水管腐蚀的水处理剂，含有有机多元酸化合物、pH调节剂、脱氧剂和螯合剂。
这里，有机多元酸化合物例如是从琥珀酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸以及异柠檬酸等有机多元酸中选择的至少1种化合物。另外，有机多元酸化合物既可以是酸的形式也可以是盐的形式。
而且，pH调节剂，例如是从碱金属氢氧化物以及硅酸盐中选择的至少1种。另外，脱氧剂，例如，是从还原性糖类、亚硫酸盐、异抗坏血酸及其盐、抗坏血酸及其盐中选择的至少1种。而且，螯合剂、例如，是从聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚马来酸、聚马来酸盐、次膦酸、膦基羧酸(ホス フィノカルボン酸)、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸盐、三乙酸胺、三乙酸胺的盐以及丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物中选择的至少1种。
图2为在碳酸成分多的水质中使用水处理剂时的钙溶解度的曲线图。
图3为采用水处理剂时的孔蚀深度的曲线图。
发明的实施方案本发明的水处理剂是用来抑制水垢对蒸气锅炉装置水管的附着以及水管腐蚀的水处理剂，含有有机多元酸化合物、pH调节剂、脱氧剂以及螯合剂。
有机多元酸化合物是在金属制配管的内周面形成耐蚀性皮膜，同时，抑制由硬度和二氧化硅构成的水垢的发生的化合物，是具有2个以上羧基的有机化合物。该有机化合物最好除羧基的碳以外还含有1～8个碳原子。作为这样的有机多元酸化合物，可以采用有机多元酸。作为该有机多元酸，例如，可以举出琥珀酸、苹果酸、富马酸以及酒石酸等具有2个羧基的多元酸，以及具有3个羧基的柠檬酸及异柠檬酸等的多元酸。这样的有机多元酸既可分别单独使用，也可2种以上并用。
另外，有机多元酸化合物也可以是上述有机多元酸的盐。作为有机多元酸的盐，例如，可以举出有机多元酸的金属盐。具体的可以举出上述有机多元酸的钠盐、钾盐及锂盐等碱金属盐，以及钙盐和镁盐等碱土类金属盐等。在此，有机多元酸的盐，可以是羧基的一部分形成盐，也可以是羧基的全部形成盐。另外，这样的有机多元酸的盐，既可分别单独使用，也可2种以上并用。
又，有机多元酸化合物，可以是上述有机多元酸和上述有机多元酸盐的混合物。该混合物，既可以含有2种以上的有机多元酸，也可以含有2种以上的有机多元酸盐。
在此，作为有机多元酸化合物，优选的是在水中溶解度高、而且抑制水垢发生的功能高的有机多元酸的碱金属盐。
在本发明的水处理剂中，有机多元酸化合物的比例通常设定在1～30质量％是优选的，更优选的是5～25质量％。有机多元酸化合物的比例小于1质量％时，有可能上述皮膜的形成功能以及由硬度和二氧化硅构成的水垢的发生的抑制功能难以充分地发挥，并难以发挥所需的抑制腐蚀的效果和水垢发生的抑制效果。反之，大于30质量％时，在制造水处理剂时，原料溶解有可能变得困难。
pH调节剂是把给水的pH调至一定范围(例如，JIS B 8223中给出的给水管理标准，具体的pH11.0～11.8)，据此抑制金属腐蚀的调节剂。作为pH调节剂，根据给水的特性，使用提高pH的调节剂或抑制pH过高的调节剂。作为前者，采用氢氧化锂、氢氧化钠以及氢氧化钾等碱金属氢氧化物等是优选的。另一方面，作为后者，采用硅酸钠或硅酸钾等硅酸盐等是优选的。另外，作为后者的例子，也可以采用磷酸盐，但从防止由排水引起的富营养化的观点考虑，正在严格控制使用。
在本发明的水处理剂中，pH调节剂的比例，通常设定在1～30质量％是优选的，更优选的是1～20质量％。当pH调节剂的比例小于1质量％时，pH调节效果有可能变小。反之当大于30质量％时，在制造水处理剂时，原料溶解有可能变得困难。
脱氧剂，是用来化学去除水中所含的溶解氧，抑制起因于溶解氧的腐蚀，特别是更有效的抑制孔蚀的物质。在此，作为所用的脱氧剂，例如，可以举出葡萄糖及糊精等还原性糖类、亚硫酸钠及亚硫酸钾等亚硫酸盐、抗坏血酸及其盐、异抗坏血酸及其盐等。这些脱氧剂中，还原性糖类是优选的。还原性糖类，当与作为pH调节剂使用的碱金属氢氧化物一起加热时，可以有效去除水中的溶解氧而抑制腐蚀。另外，还原性糖类象亚硫酸盐那样，与氧的反应产物不会成为腐蚀的加速因子，与抗坏血酸和异抗坏血酸相比，单位氧当量的处理成本降低。
在本发明的水处理剂中，脱氧剂的比例，通常设定在0.5～30质量％是优选的，更优选的是1.0～20质量％。当脱氧剂的比例小于0.5质量％时，脱氧剂的效果有可能降低。反之，当大于30质量％时，在制造水处理剂时原料溶解可能变得困难。
螯合剂是通过把与发生水垢相关的离子螯合，提高该离子在水中的溶解度，从而抑制水垢的发生的物质。这里作为所用的螯合剂，除上述有机多元酸化合物以外，例如，可以举出聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚马来酸、聚马来酸盐、次膦酸、膦基羧酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸盐、三乙酸胺、三乙酸胺的盐以及丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物等。这些螯合剂中，乙二胺四乙酸盐是优选的。乙二胺四乙酸盐，比碳酸离子更具有强烈的与硬度成分的结合力，因此可以有效地抑制由硬度和碳酸构成的水垢的发生。
在本发明的水处理剂中，螯合剂的比例通常设定在0.1～30质量％是优选的，更优选的是0.1～15质量％。当螯合剂的比例小于0.1质量％时，抑制水垢的效果有可能变小。反之，当大于30质量％时，在制造水处理剂时，原料的溶解有可能变得困难。
本发明的水处理剂，为了抑制水垢对蒸气锅炉装置水管的附着以及水管的腐蚀而被使用。更具体地说，例如，在蒸气锅炉装置中，为了抑制在向蒸气锅炉给水的给水配管、蒸气锅炉水管等金属构件上附着水垢，并且抑制给水配管、蒸气锅炉水管等的腐蚀而使用。
采用本发明的水处理剂，抑制在给水配管、蒸气锅炉水管等上附着水垢，并且抑制给水配管、蒸气锅炉水管等的腐蚀时，向蒸气锅炉的给水配管注药剂。向给水配管注药剂了的水处理剂，在给水配管内混合后供给蒸气锅炉。因此，水处理剂中的有机多元酸，在蒸气锅炉装置的给水配管以及水管上等形成皮膜，从而抑制腐蚀，并且，与给水中的硬度成分反应从而抑制水垢的生成。另外，水处理剂中的pH调节剂，通过调节锅炉水的pH来抑制腐蚀，脱氧剂与给水中的溶解氧反应，可以抑制孔蚀的发生。另外，水处理剂中的螯合剂，由于比给水中的碳酸离子优先地与硬度成分反应，因而可以抑制由硬度和碳酸构成的水垢的生成。
在此，本发明的水处理剂相对于上述给水配管的注入量，通常设定成给水中的水处理剂总浓度达到50～500mg/L左右是优选的，更优选的是100～250mg/L左右。
表1
(单位质量％)评价1对实施例及比较例分别得到的水处理剂，评价由硬度和二氧化硅构成的水垢生成抑制性。这里，向蒸发量500kg/小时的小型锅炉，供给添加了100mg/L的软水，锅炉水的浓缩度为10倍，压力5kg/cm2的蒸气一边连续发生一边使该小型锅炉运行。此时，该小型锅炉经过48小时后，调查锅炉水中的钙溶解度。结果示于
图1。在此，用于给水的软水，使用的是将爱媛县松出市自来水进行处理后制成的软水。该水质如下所示。
pH 11.2(锅炉水)二氧化硅60mg/L(给水)M碱度 30mg-CaCo3/L(给水)硬度1mg-CaCO3/L(给水)评价2对实施例及比较例分别得到的水处理剂，评价由硬度和碳酸的水垢生成抑制性。这里，是向蒸发量500kg/小时的小型锅炉供给添加了100mg/L的水处理剂的软水，锅炉水的浓缩度10倍，一边使连续发生压力5kg/cm2的蒸气一边使该小型锅炉运行。此时，调查该小型锅炉经过48小时后的锅炉水中的钙离子溶解度。结果示于图2。这里，给水中用的软水是将爱媛县松出市自来水进行处理而制得的软水。其水质如下。
pH 10.5二氧化硅 5mg/L(给水)M碱度120mg-CaCo3/L(给水)
硬度1mg-CaCO3/L(给水)从图1及图2可知，实施例的水处理剂与比较例的水处理剂相比，钙离子的溶解度增高很多。即，作为水垢析出的钙离子成分，由于能以溶解态存在于锅炉水中的量增加，所以能够抑制水垢的生成。即，实施例的水处理剂，由硬度和二氧化硅构成的水垢以及由硬度和碳酸构成的水垢无论哪一方均能有效的抑制。评价3对实施例及比较例分别得到的水处理剂评价其抑制腐蚀性。这里，向蒸发量500kg/小时的小型锅炉供给添加了100mg/L水处理剂的软水，锅炉水的浓缩度为10倍，一边使连续发生压力3kg/cm2的蒸气一边使该小型锅炉运行。此时，把软钢制的试片浸渍在该小型锅炉的锅炉水中，调查经过48小时后的孔蚀深度。其结果示于图3。这里，用于给水的软水，采用的是将爱媛县松出市的自来水进行处理而制成的软水。其水质如下所示。
pH 11.0(锅炉水)二氧化硅 17mg/L(锅炉水)M碱度 200mg-CaCo3/L(锅炉水)氯离子 400mg/L(锅炉水)由图3可知，实施例的抑制腐蚀性，可以发挥与比较例的抑制腐蚀性同等的效果。
如上所述，本发明的水处理剂与以向的水处理剂相比，可以发挥抑制水垢生成性，并且可以发挥同等的抑制腐蚀性。
发明的效果如上所述，按照本发明可以抑制金属的腐蚀，并且可以抑制水垢的生成。
权利要求
1.一种蒸气锅炉装置用水处理剂，它是用于抑制水垢对蒸气锅炉装置的水管的附着以及水管的腐蚀的水处理剂，含有有机多元酸化合物、pH调节剂、脱氧剂、和螯合剂。
2.根据权利要求1所述的蒸气锅炉装置用水处理剂，其中，上述有机多元酸化合物是从琥珀酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸以及异柠檬酸所组成的有机多元酸群中选择的至少1种。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的蒸气锅炉装置用水处理剂，其中，上述有机多元酸化合物为有机多元酸的盐。
4.根据权利要求1～3中的任1项所述的蒸气锅炉装置用水处理剂，其中，上述pH调节剂是从碱金属氢氧化物及硅酸盐中选择的至少1种。
5.根据权利要求1～4中的任1项所述的蒸气锅炉装置用水处理剂，其中，上述脱氧剂是从还原性糖类、亚硫酸盐、异抗坏血酸及其盐、抗坏血酸及其盐中选择的至少1种。
6.根据权利要求1～5中的任1项所述的蒸气锅炉装置用水处理剂，其中，上述螯合剂是从聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚马来酸、聚马来酸盐、次膦酸、膦基羧酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸盐、三乙酸胺、三乙酸胺的盐以及丙烯酸与丙烯酰胺的共聚物中选择的至少1种。
全文摘要
实现一种可以抑制金属腐蚀、并且可以抑制水垢生成的水处理剂，它是用来抑制水垢对蒸汽锅炉装置的水管的附着以及抑制水管腐蚀的水处理剂，含有有机多元酸化合物、pH调节剂、脱氧剂和螯合剂。
文档编号C02F5/00GK1405100SQ02128549
公开日2003年3月26日 申请日期2002年8月9日 优先权日2001年8月9日
发明者若狭晓, 中岛纯一, 久米隆成 申请人:三浦工业株式会社