專(zhuān)利名稱(chēng)：鍋爐水處理劑以及水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抑制鍋爐水體系內(nèi)的水垢的技術(shù)。
背景技術(shù)：
伴隨著節(jié)能和節(jié)省成本化，在冷卻水體系、鍋爐水體系和排氣積塵水體系等的各 種水體系中，有了節(jié)約使用水量的要求。為此，近年來(lái)開(kāi)發(fā)出能夠減少溢出體系外的水量、 且以高濃縮運(yùn)行的技術(shù)。在水體系中，由于水中的鈣和鎂等水垢成分的高濃度化，其結(jié)果，這些成為水垢而 析出，從而存在著引起熱效率的降低和水流路的堵塞等問(wèn)題。特別是，在鍋爐水體系中，當(dāng) 進(jìn)入鍋爐釜內(nèi)的鈣、鎂和鐵等的水垢成分在熱負(fù)荷高的傳熱面成為水垢而附著在傳熱面上 時(shí)，引起傳熱障礙。該傳熱障礙，會(huì)成為過(guò)熱而引起的鋼材膨脹、彎曲、破裂和熱效率降低的 原因。為了抑制該問(wèn)題，有必要將具有水垢抑制作用的水處理劑添加在水體系中，從而 抑制水垢成分對(duì)體系內(nèi)的附著，并通過(guò)溢出使其排出到水體系外。為此，在以往的水處理劑 中，配合有腐蝕抑制作用優(yōu)異的磷酸三鈉、磷酸二鉀等磷酸鹽。另一方面，流通在鍋爐水體系的水中所含有的溶解氧，成為腐蝕鍋爐釜體、蒸汽冷 凝水配管及其它水體系成套設(shè)備的原因。因此，通常在提供至供水體系和蒸汽發(fā)生設(shè)備的 水中，添加有水處理劑，該水處理劑含有具有去除溶解氧作用的脫氧劑。作為該脫氧劑，以往多使用胼，但從提高對(duì)人體的安全性的觀點(diǎn)出發(fā)，探討有使用 天然原材料來(lái)代替胼的方法。而且，目前作為脫氧劑的成分，令人矚目的是，不僅具有去氧 作用而且還具有對(duì)金屬表面形成腐蝕抑制覆膜能力的丹寧類(lèi)等的多元酚系有機(jī)物(專(zhuān)利 文獻(xiàn)1)?，F(xiàn)有技術(shù)專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平6-108274號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題然而，在前述的以往技術(shù)中存在以下的問(wèn)題點(diǎn)在來(lái)自天然原材料的丹寧類(lèi)等的 多元酚系有機(jī)物中，參雜有如鈣離子、鎂離子等的會(huì)與磷酸離子反應(yīng)形成難溶性鹽的離子。 為此，同時(shí)含有多元酚系有機(jī)物和磷酸鹽的水處理劑，在其保管和流通中會(huì)析出難溶性鹽， 因此，存在著降低其添加至水體系后所應(yīng)該發(fā)揮的水垢抑制性能的問(wèn)題。作為解決該問(wèn)題的方法，想到了將多元酚系有機(jī)物和磷酸鹽相互分離而進(jìn)行保管 和流通，從而預(yù)防難溶性鹽的析出的方法，但上述二者的單獨(dú)保管和流通非常煩雜，而且， 在使用現(xiàn)場(chǎng)將兩個(gè)成分加以混合的作業(yè)也很煩雜。于是，本發(fā)明的目的在于，提供一種即使含有磷酸或磷酸鹽和天然脫氧劑，也可以 在保管和流通中不會(huì)降低其性能，且能夠得到優(yōu)異的水垢抑制效果的鍋爐水處理劑和水處理方法。解決課題的方法本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，在通常的保管條件下的聚合磷酸和/或聚合磷酸鹽，即使與鈣 離子、鎂離子等共存，也能夠穩(wěn)定地存在，從而完成了本發(fā)明。即，本發(fā)明的水處理劑含有聚合磷酸和/或聚合磷酸鹽、以及包含多元酚系有機(jī) 化合物和/或多糖類(lèi)系有機(jī)化合物的天然脫氧劑。本發(fā)明的水處理劑中配合的聚合磷酸及聚合磷酸鹽，與混入于天然脫氧劑中的鈣 離子、鎂離子等的存在無(wú)關(guān)，是穩(wěn)定的，因此，在保管和流通中不會(huì)降低水垢抑制性能。另 外，當(dāng)將聚合磷酸及聚合磷酸鹽添加到高溫、高壓的鍋爐水體系中時(shí)，被分解成正磷酸鹽， 從而充分發(fā)揮腐蝕抑制作用。在該水處理劑中，作為多元酚系有機(jī)化合物，例如可使用選自由丹寧類(lèi)、木質(zhì)素類(lèi) 和兒茶素類(lèi)組成的組中的一種以上的化合物；另外，作為多糖類(lèi)系有機(jī)化合物，例如可使用 殼聚糖類(lèi)。另外，優(yōu)選該水處理劑實(shí)質(zhì)上不含有正磷酸及其鹽。在此，“實(shí)質(zhì)上不含有”不僅包 括完全不含有的情況，還包括含有不可避免地混入的微少量的情況或者基于迂回目的而含 有允許限度內(nèi)的量的情況。進(jìn)而，也可以含有堿劑。此時(shí)，作為堿劑，例如優(yōu)選使用氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。本發(fā)明的水處理方法，是鍋爐水體系中的水處理方法，是在鍋爐水體系中添加前 述的水處理劑和堿劑的方法。在本發(fā)明中，由于使用含有即使與鈣離子、鎂離子等共存也可以穩(wěn)定地存在的聚 合磷酸和/或聚合磷酸鹽的水處理劑，因此，可充分抑制水垢。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，由于作為磷酸成分使用聚合磷酸和/或聚合磷酸鹽，因此，即使含有 天然脫氧劑，在保管和流通中不會(huì)降低性能，能夠得到優(yōu)異的水垢抑制效果。
具體實(shí)施例方式下面，詳細(xì)說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的方式。另外，本發(fā)明并不限定于以下說(shuō)明的實(shí)施 方式。[鍋爐水處理劑]首先，說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式的鍋爐水處理劑。本實(shí)施方式的鍋爐水處理劑含 有聚合磷酸和/或聚合磷酸鹽以及天然脫氧劑，其添加到鍋爐水體系中，起到水垢抑制和 腐蝕抑制等作用。(天然脫氧劑)天然脫氧劑含有從天然原材料生成的多元酚系有機(jī)化合物和/或多糖類(lèi)系有機(jī) 化合物的同時(shí)，還必然含有在生成過(guò)程等中混入的鈣離子、鎂離子等。另外，由于天然脫氧 劑來(lái)自天然原材料，因此安全性?xún)?yōu)異。該天然系脫氧劑所含的多元酚系有機(jī)化合物，只要具有可減少水中的溶解氧的作 用即可，沒(méi)有特別的限定，例如，可選用沒(méi)食子酸等，但從脫氧作用優(yōu)異的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為 選自由丹寧類(lèi)、木質(zhì)素類(lèi)和兒茶素類(lèi)組成的組中的一種以上的化合物。
作為在此使用的丹寧類(lèi)，例如，可舉出沒(méi)食子丹寧等的水解性丹寧、以及白堅(jiān)木丹 寧(quebracho tannin)等的聚合丹寧。另外，作為木質(zhì)素類(lèi)，例如，可舉出醇基木質(zhì)素、二 噁烷木質(zhì)素、苯酚木質(zhì)素、水溶性木質(zhì)素、巰基木質(zhì)素、巰基乙酸木質(zhì)素、木質(zhì)素磺酸、堿性 木質(zhì)素、硫代堿性木質(zhì)素、酸化木質(zhì)素、氧化銅-氨木質(zhì)素和過(guò)碘酸木質(zhì)素等。進(jìn)而，作為兒 茶素類(lèi)，可舉出表沒(méi)食子兒茶素、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯、表兒茶素沒(méi)食子酸酯等。另一方面，作為天然系脫氧劑所含的多糖類(lèi)系有機(jī)化合物，從脫氧作用優(yōu)異的觀 點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為殼聚糖類(lèi)，但并不限定于此，也可以是淀粉等。作為此處使用的殼聚糖類(lèi)，例 如，可舉出殼聚糖、甘油化殼聚糖、羧基甲基殼聚糖、陽(yáng)離子化殼聚糖和羥基烷基殼聚糖等。(聚合磷酸，聚合磷酸鹽)天然脫氧劑含有的鈣離子、鎂離子等，與磷酸離子反應(yīng)容易形成難溶性鹽(例如， 磷酸鈣、磷酸鎂、羥基磷灰石)。當(dāng)將形成有這種鹽的水處理劑添加于鍋爐水體系中時(shí)，磷酸 離子量欠缺，有水垢的抑制效果不充分之慮。因此，在本實(shí)施方式的鍋爐水處理劑中，作為 磷酸成分，配合的是聚合磷酸和/或聚合磷酸鹽。作為配合在本實(shí)施方式的鍋爐水處理劑中的聚合磷酸，例如，可舉出焦磷酸、三聚 磷酸、四聚磷酸、六甲基磷酸和超(ultra)甲基磷酸等，從非高溫或非高壓條件下的穩(wěn)定性 優(yōu)異的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用三聚磷酸。另外，作為聚合磷酸鹽，可舉出前述聚合磷酸的堿金 屬鹽(例如鈉鹽、鉀鹽)、堿土類(lèi)金屬鹽(例如，鎂鹽、鈣鹽)等。在這些聚合磷酸鹽中，從使用時(shí)難以與磷酸離子反應(yīng)且成為增加水垢的原因的觀 點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用堿金屬鹽(例如鈉鹽、鉀鹽)，更優(yōu)選為三聚磷酸鈉。該三聚磷酸鈉的結(jié)晶 具有I型結(jié)晶形和II型結(jié)晶形的兩種類(lèi)型，兩種類(lèi)型的結(jié)晶均易溶于水。因此，I型結(jié)晶 形和/或II型結(jié)晶形的三聚磷酸鈉可單獨(dú)使用，或者可與三聚磷酸鈉六水合物一起使用。前述聚合磷酸和聚合磷酸鹽在高溫高壓的條件下分解而成為正磷酸鹽。因此，當(dāng) 添加到鍋爐水體系中時(shí)，生成正磷酸鹽，通過(guò)該正磷酸鹽而發(fā)揮充分的水垢抑制作用。例 如，當(dāng)為三聚磷酸鈉的情況下，產(chǎn)生下述化學(xué)式1、2所示的分解反應(yīng)?；瘜W(xué)式1 Na6P3010+Na0H — 3Na3P04+2H20化學(xué)式2 Na5P3010+Na0H+H20 — 3Na2HP04另一方面，聚合磷酸和聚合磷酸鹽在非高溫(包括常溫和低溫)或非高壓的條件 下，幾乎不分解而穩(wěn)定地存在。因此，對(duì)本實(shí)施方式的鍋爐水處理劑而言，在保管和流通期 間能夠抑制磷酸離子的生成，可抑制難分解性鹽的形成。另外，在本實(shí)施方式的鍋爐水處理劑中，優(yōu)選實(shí)質(zhì)上不含正磷酸和正磷酸鹽。由 此，能夠防止由鈣離子、鎂離子等與磷酸離子反應(yīng)而形成的難溶性鹽混入鍋爐水體系的現(xiàn) 象。另外，“實(shí)質(zhì)上不含有”不僅包括完全不含有的情況，還包括含有不可避免地混入的微少 量的情況、或者基于迂回目的而含有允許限度內(nèi)的量的情況。(堿劑)進(jìn)而，在本實(shí)施方式的鍋爐水處理劑中，除了含有前述成分以外，還優(yōu)選含有堿 劑。堿劑具有對(duì)伴隨著脫氧劑去除溶解氧所產(chǎn)生的有機(jī)酸進(jìn)行中和的效果。由此，可抑制 鍋爐水體系內(nèi)PH值的降低，可提高腐蝕抑制效果。
配合于本實(shí)施方式的鍋爐水處理劑的堿劑，只要是具有堿性的即可，不作特別的 限定，例如，可舉出堿金屬(例如鈉、鉀)或堿土類(lèi)金屬(例如鎂、鈣)的氫氧化物或者碳酸 化物等。其中，特別優(yōu)選堿金屬的氫氧化物，更優(yōu)選氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。由此，可提 高水垢抑制效果。該堿劑的含量，可根據(jù)補(bǔ)充至鍋爐水體系的水的水質(zhì)、鍋爐的運(yùn)行壓力以及聚合 磷酸和聚合磷酸鹽的含量等適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。(其它)本實(shí)施方式的鍋爐水處理劑，還可含有水垢分散劑和防腐蝕劑的任意成分。水垢分散劑是通過(guò)分散水垢，從而抑制水垢對(duì)鍋爐水體系的附著的物質(zhì)。對(duì)配合 于本實(shí)施方式的鍋爐水處理劑中的水垢分散劑，不作特別的限定，例如，可使用含有磺酸基 或羧酸基的高分子聚合物等公知的物質(zhì)。防腐蝕劑是通過(guò)對(duì)鍋爐水體系形成防腐蝕覆膜而防止腐蝕的物質(zhì)。對(duì)配合于本實(shí) 施方式的鍋爐水處理劑中的防腐蝕劑，不作特別的限定，例如，可舉出環(huán)己胺、二乙基乙醇 胺和嗎啉等的中和性胺；十八烷基胺等的長(zhǎng)鏈脂肪胺等公知的物質(zhì)。如此地，在本實(shí)施方式的鍋爐水處理劑中，由于作為磷酸成分而配合有聚合磷酸 和/或聚合磷酸鹽，因此，能夠抑制保管或流通中的性能的降低。另外，除了聚合磷酸和/ 或聚合磷酸鹽以外，還含有天然脫氧劑，因此，沒(méi)有必要將磷酸成分和脫氧劑單獨(dú)保管和單 獨(dú)流通，也沒(méi)有必要在使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行混合，由此可消除作業(yè)的煩雜性。[水處理方法]下面，說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施方式的水處理方法。本實(shí)施方式的水處理方法，是使用 前述第一實(shí)施方式的水處理劑，抑制鍋爐水體系中的水垢和腐蝕的發(fā)生的方法。具體而言， 本實(shí)施方式的水處理方法，具有將鍋爐水處理劑和堿劑添加到鍋爐水體系的工序，所述鍋 爐水處理劑含有聚合磷酸和/或聚合磷酸鹽以及天然脫氧劑。添加鍋爐水處理劑和堿劑的部位可以是鍋爐水體系的任意部位，通常是應(yīng)當(dāng)抑制 水垢或腐蝕的部位或其上游。另外，堿劑對(duì)鍋爐水體系的添加，既可以與鍋爐水處理劑混合 后進(jìn)行，也可以不與鍋爐水處理劑一起，而是獨(dú)立地進(jìn)行。在此，獨(dú)立地添加，是指在獨(dú)立的 時(shí)間和/或獨(dú)立的部位添加。另外，添加在鍋爐水體系中的成分的詳細(xì)情況與鍋爐水處理劑中所述的相同，因 此，在此省略。在本實(shí)施方式的水處理方法中，使用作為磷酸成分而配合有聚合磷酸和/或聚合 磷酸鹽、進(jìn)一步同時(shí)還配合有天然脫氧劑的鍋爐水處理劑，因此，可穩(wěn)定地得到優(yōu)異的水垢 抑制效果，而且也不需要在使用現(xiàn)場(chǎng)混合的作業(yè)。實(shí)施例1下面，舉出本發(fā)明的實(shí)施例和比較例來(lái)具體地說(shuō)明本發(fā)明的效果。首先，作為本發(fā) 明的第一實(shí)施例，通過(guò)使用聚合磷酸的水處理劑(實(shí)施例)和使用非聚合磷酸的水處理劑 (比較例)來(lái)比較保存穩(wěn)定性。在本實(shí)施例中，作為磷酸成分使用聚合磷酸鹽即三聚磷酸 鈉，在此基礎(chǔ)上再配合含有丹寧或木質(zhì)素磺酸鈉的天然脫氧劑以及由氫氧化鉀和/或氫氧 化鈉構(gòu)成的堿劑，從而制備實(shí)施例1 16的水處理劑。另外，作為磷酸成分使用非聚合磷酸(正磷酸)鹽即磷酸三鈉，在此基礎(chǔ)上再配合含有丹寧或木質(zhì)素磺酸鈉的天然脫氧劑、以及由氫氧化鉀和/或氫氧化鈉構(gòu)成的堿劑，從 而制備比較例1 16的水處理劑。將在這些實(shí)施例和比較例的各水處理劑中使用的天然脫氧劑所含有的鈣濃度，示 于下述表1中。表 權(quán)利要求
1.一種鍋爐水處理劑，其特征在于，含有 聚合磷酸和/或聚合磷酸鹽；以及，含有多元酚系有機(jī)化合物和/或多糖類(lèi)系有機(jī)化合物的天然脫氧劑。
2.如權(quán)利要求1所述的鍋爐水處理劑，其中，所述多元酚系有機(jī)化合物為選自由丹寧類(lèi)、木質(zhì)素類(lèi)和兒茶素類(lèi)組成的組中的一種以 上化合物；所述多糖類(lèi)系有機(jī)化合物為殼聚糖類(lèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鍋爐水處理劑，其中，實(shí)質(zhì)上不含有正磷酸和正磷酸鹽。
4 如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的鍋爐水處理劑，其中，還含有堿劑。
5.如權(quán)利要求4所述的鍋爐水處理劑，其中，所述堿劑含有氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。
6.一種水處理方法，是鍋爐水體系中的水處理方法，其特征在于，在所述鍋爐水體系中添加權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的鍋爐水處理劑和堿劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種即使含有磷酸或磷酸鹽和天然脫氧劑，也可以在保管和流通中不會(huì)降低其性能，且能夠得到優(yōu)異的水垢抑制效果的鍋爐水處理劑和水處理方法。在鍋爐水處理劑中配合有作為磷酸成分的聚合磷酸和/或聚合磷酸鹽的同時(shí)，還配合有含有多元酚系有機(jī)化合物和/或多糖類(lèi)系有機(jī)化合物的天然脫氧劑。進(jìn)而，將該鍋爐水處理劑和堿劑添加于鍋爐水體系中，進(jìn)行鍋爐水體系的水處理。
文檔編號(hào)C02F1/58GK102083757SQ20098012599
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月5日
發(fā)明者中村麻里子, 高橋淳一 申請(qǐng)人:栗田工業(yè)株式會(huì)社