JPS6363272B2 - - Google Patents

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JPS6363272B2
JPS6363272B2 JP2002181A JP2002181A JPS6363272B2 JP S6363272 B2 JPS6363272 B2 JP S6363272B2 JP 2002181 A JP2002181 A JP 2002181A JP 2002181 A JP2002181 A JP 2002181A JP S6363272 B2 JPS6363272 B2 JP S6363272B2
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hydrazine
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boiler
water
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明はボイラー水から溶存酸素を除去する方
法に関する。 ボイラーおよび他の水蒸気で操作する装置の効
率的な操作には、腐蝕を抑制するため供給水の化
学的処理が必要である。このような装置内の腐蝕
は一般に、水供給設備、プレボイラーシステム、
ボイラーおよび凝縮水戻り管における鋼の酸素侵
攻の結果として起る。困つたことに鋼の酸素侵攻
は、ボイラー装置内にみられる不可避的に高い温
度により促進される。酸性PHもまた腐蝕を促進す
るので、ほとんどのボイラーシステムはアルカリ
性PHで操作する。 現代的なほとんどのボイラーシステムにおいて
は、溶存酸素の大部分をまず機械的に除去し、次
いで残りを化学的に除去することにより処理され
る。機械的脱ガスは、典型的には0.5〜1.0mg/
より低い水準まで酸素を低減する真空脱ガス器に
てもしくは0.005〜0.01mg/の範囲まで酸素濃
度を低下する脱気加熱器にて実施される。 残留する溶存酸素の化学的除去は、水をヒドラ
ジンで処理することにより広汎に達成される。例
えば、インターサイエンス・パブリツシヤーズ発
行カーク・オスマー著「エンサイクロペデイア・
オブ・ケミカル・テクニロジー」第2版第2巻
187ページを参照されたい。カーク・オスマーに
説明されるごとく、酸素と反応して水およびガス
状窒素を生成することによりヒドラジンは残留酸
素を効率的に除去する。加えて、ヒドラジンは鉄
の表面上にマグネタイトの付着性の保護層を形成
維持するので、良好な金属不動態化剤である。 しかし、残念ながらヒドラジンは著しい毒性の
ある化学物質であることが広く認識されることと
なつた。その結果、作業者のこの化合物への曝露
には、政府の労働衛生当局による極度に厳格な許
容限界がおそらく課せられるであろう。従つて、
ヒドラジンの使用について固有な危険性が一般に
なく、しかも酸素を除去しかつ典型的なボイラー
条件の下で鋼の表面を不動態化する別なボイラー
水処理化学薬品を提供するのが好ましい。 本発明の目的はボイラーシステム内の腐蝕を抑
制することであり、またより特定的にはボイラー
水を処理して溶存酸素を除去しかつ金属表面を不
動態化することである。 従つて本発明は、アルカリ性PHを有するボイラ
ー水に酸素除去量のカルボヒドラジドを添加する
こと、そしてこの酸素除去量が溶存酸素1モルあ
たり少くとも0.5モルの水準にあることを特徴と
するボイラー水から溶存酸素を除去する方法を提
供する。 NADU即ちN、N′ジアミノ尿素とも称される
カルボヒドラジドは水中に自由に溶解する高融点
の固体(融点157°〜158℃)であるので、カルボ
ヒドラジドは乾燥粉末状でもしくは溶液状で用い
ることができる。 カルボヒドラジドはボイラーシステムのいかな
る個所においても装入できるが、ボイラー供給水
を、望ましくはそれが脱ガス気から来る際に処理
するのが好ましい。水蒸気発生までの滞留時間は
腐蝕の防止を最大化するように最大化すべきであ
る。カルボヒドラジドは、滞留時間が2〜3分と
短くとも腐蝕を抑制するが、15ないし20分もしく
はそれより多くの滞留時間が好ましい。 ボイラー水から酸素を効率的に除去するのに必
要なカルボヒドラジドの量は、水中に実際に存在
する酸素の量に依存する。酸素1モルあたり少く
とも0.5モルのカルボヒドラジドを用いるのが一
般に好ましい。カルボヒドラジドのこの最低水準
は金属表面を有効に不働態化するという追加的な
利点を有する。勿論、特に、静的な貯蔵条件下で
ボイラー水を処理するために、酸素1モルあたり
0.5モルをかなり超えるカルボヒドラジド水準が
必要とされよう。このような静的条件下では、例
えば、酸素1モルあたり160モルもしくはそれよ
り多いカルボヒドラジドの処理水準が、腐蝕を抑
制するのに有効であることがわかつている。 カルボヒドラジドは、ボイラー水が一般におか
れる温度の全範囲にわたつての効率的な酸素除去
剤ならびに金属不働態化剤である。典型的にはこ
の温度は190°ないし350〓の範囲内にあるであろ
う。 カルボヒドラジド1分子は2分子のヒドラジン
に加水分離されることができるのは周知である
が、ボイラーの典型的な条件下での加水分解の度
合いは非常に低い。この事実は、カルボヒドラジ
ドが効率的な酸素除去剤でありまたそれ自体金属
不働態化剤であることを例証する。 カルボヒドラジドは本方法に単独で用いうる
が、これを接触反応させるのが好ましい。このた
めに酸化−還元反応を行う触媒を用いるのが好ま
しい。例えば、ヒドロキノンおよび他のキノンは
酸化−還元反応を行いうるので、カルボヒドラジ
ドを接触するためにこれらを用いることができ
る。キノン触媒を用いる場合、カルボヒドラジド
についてキノン添加量はカルボヒドラジドの0.2
ないし約20重量%の範囲内にあるべきである。 本方法においてカルボヒドラジドとの併用に有
用な他の酸化−還元触媒はコバルト、望ましくは
安定化された形のものである。カルボヒドラジド
に関してコバルトの使用量は0.2ないし約20重量
%の範囲内にあるべきである。代表的な有用な安
定化コバルト錯体は、ここに参考までにあげられ
る下記の米国特許に記載されている:米国特許第
4012195号;4022711号;第4022712号;4026664
号;および第4096090号。 本発明を例示的に説明するために以下の例を示
す。 例 1 可能性のある多数の酸素除去剤を選別するため
に小型の実験室用ボイラーを用いた。水酸化ナト
リウムを含有した酸素飽和供給水を供給物として
用いた。処理化学薬品についての滞留時間は約11
分であつた。ボイラー水の温度を200゜〜220〓に
保つた。これらの試験において触媒として2%の
ヒドロキノンを用いた。結果を下記第1表に示
す。
【表】 ドラジド
例 2 実験室用の小型ボイラーおよび水酸化ナトリウ
ム含有酸素飽和供給水を再び用いて、可能性のあ
る酸素除去剤の一層広汎な第2の群を比較した。
得られた結果を第2表に示す。第2表は以下の化
合物がヒドラジンに匹敵する活性を示したことを
示す:ヒドラジンサルフエート、N、N′ジアミ
ノ尿素、ジナトリウムジヒドロアゾジカルボキシ
レート、およびヒドラジンサルフアイト。この群
のうちヒドラジン塩はヒドラジンと同様に毒性で
あるので、これ以上の研究から省いた。残る二つ
の化合物のうちカルボヒドラジドが最良の除去剤
であつた。加えて、カルボヒドラジドは室温で固
体であり、従つて乾燥物処方で用いられうるであ
ろうから、選好される。
【表】 例 3 カルボヒドラジドの酸素除去効率を次の一連の
試験においてヒドラジンと比較し、結果を下記第
3表に示す。本例においては、ボイラー水の輸送
を模擬するための1回通過実験装置を利用した。
本例における水温は約227゜〜239〓にまたPHは約
10.5に保つた。 本例において得たデータは、所定の濃度のヒド
ラジンにて達せられる酸素除去水準は、半分の量
のカルボヒドラジドで一般に達成されることを示
す。加えて、このデータは接触された除去剤と接
触されないそれとの間に差がほとんどないことを
示す。
【表】 例 4 ヒドラジンとカルボヒドラジドとを比較する他
の一連の試験を行い第1図にあるグラフの形に示
す。これらの試験を135〓およびカルボヒドラジ
ドの加水分解を防ぐためにPH9.0で実施した。 使用する装置には、水貯槽から水を抜き出しか
つ毎分約37mlの割合で、加熱した鋼コイルに通水
する往復動ポンプが含まれていた。コイルを冷却
塔内におき溶存酸素を塔の出口で測定した。これ
らの試験についてこの個所で得られた酸素の初期
の濃度は7.7ppmであつた。 酸素の初期の濃度を測定の後、試験する除去剤
を往復動ポンプ上流の供給管に注入した。コイル
出口で測定して得た溶存酸素濃度を第1図に示
す。この図はカルボヒドラジドが対応する除去剤
対酸素の水準においてヒドラジンより優れている
ことを示す。 例 5 カルボヒドラジドとヒドラジンとの間で商業的
規模の比較を行つた。本試験は、供給水と凝縮水
との混合物を160p.s.i.、360゜〜366〓の第1段加熱
器および400p.s.i.446゜〜450〓の第2段加熱器に送
入する前にこの混合物を60p.s.i.、300゜〜310〓で
処理する脱気器を含む装置にて行つた。次に第2
段加熱器から三つのボイラー、つまり1275p.s.i.
の組合せボイラー、1275p.s.i.の第1動力ボイラ
ーおよび400p.s.i.の第2動力ボイラーに供給す
る。処理化学薬品を脱気器およびその出口にそれ
ぞれ供給した。 この装置での種々の個所での試料は、ヒドラジ
ンの半分のカルボヒドラジドの水準において、カ
ルボヒドラジドがヒドラジンに匹敵するかそれよ
り優れていることを示した。特に、300〓におけ
る試料(脱気器直後)はヒドラジンに匹敵する結
果を示し、また360〓における試料(第1段加熱
器直後)および446〓における試料(第2段加熱
器直後)の試料はカルボヒドラジドはヒドラジン
よりも効率的に酸素を除去する(カルボヒドラジ
ドはやはりヒドラジンの50%の水準にある)こと
を示した。 例 6 以下の試験条件の下で、実験用のフアイアロツ
ド(firerod)ボイラーを用いて金属の不動態化
の研究を行つた: 600p.s.i. 110000BTU/ft2/時 ボイラー水濃度10 試験時間48時間 供給水:Ca4ppm(CaCO3として) Mg2ppm(CaCO3として) SiO21ppm(SiO2として) Mアルカリ性40ppm(CaCO3として) Na2SO442.6ppm(Na2SO4) NaCl10ppm(NaC1として) ヒドラジン、カルボヒドラジド、および亜硫酸
ナトリウムでの試験の後に酸素除去剤を含まない
空試験を行つた。試験後のフアイアロツドの様子
を比較しかつ第4表に示す。この研究により、試
験条件下でカルボヒドラジドが最も有効な金属不
動態化剤であることが示される。
【表】 * 管は金属表面の外観で等級づけられ
る。
例 7 例4に述べた装置を用いるこの一連の試験にお
いて触媒の効果を試験した。第2図にグラフ的に
例解される得られた結果は、接触されたカルボヒ
ドラジド(触媒の活成分水準は1%)はカルボヒ
ドラジドもしくはヒドラジン単独よりも性能が優
れていることを示した。加えて、コバルトで接触
したカルボヒドラジドはヒドロキノンで接触した
カルボヒドラジドよりも一般に好性能であつた。 例 8 不純物としてヒドラジンを約2.7±0.1%含有す
る試薬級のカルボヒドラジドを用いて低温加水分
解の研究を行つた。脱気、脱イオンした水により
1000ppmのカルボヒドラジド溶液と100ppmのヒ
ドラジン溶液を調製した。カルボヒドラジド溶液
の半分を水酸化ナトリウムでPH10.2に調整し、一
方他の半分はもとのPH6.9のまゝにした。溶液を
ネスラー管に溢流するまで注入しかつ皮下注射針
を備えた栓により密封し、空気との接触を最低に
しつゝ圧力を解放するようにした。両方のカルボ
ヒドラジド溶液の4試料とヒドラジン比較対照物
の2試料を下記第5表に示すごとく種々の期間に
わたつて種々の温度で貯蔵した。 ヒドラジン比較対照物は、おそらく酸化、排気
もしくはネスラー管のゴム栓との反応のため、6
日後に最初の濃度の約10%の低下を示した。室温
および120〓でのカルボヒドラジドについての結
果は、これらの温度において加水分解が起らなか
つたことを示す。180〓においては、もとからあ
る遊離のヒドラジン水準をわづか3%上回わる加
水分解しか起らなかつた。7から10のPHの範囲に
ついての値は事実上変らなかつた。
【表】
【表】 例 9 再び、不純物として第2%のヒドラジンを含有
する試薬級のカルボヒドラジドを用いて、次に高
温加水分解の研究を行つた。この研究で用いた装
置は例2に述べたボイラー水の輸送を模擬するた
めの1回通過式実験装置であり、供給水のPHは
8.0に、装置の圧力は600p.s.i.に設定した。 カルボヒドラジドの高温加水分解についての結
果を第6表に示す。これらの結果は、220〓およ
び282〓で加水分解が最低であること、また340〓
から400〓にわたつてさえ加水分解がやはり不完
全であることを示す。第2表に示した例2の結果
を参照すると、カルボヒドラジドが約220〓にお
いて酸素を効率的に除去することが示された。本
例においてはこの温度下で7%より少いヒドラジ
ンが見出されているので、本発明の実施により達
成される酸素除去は、ヒドラジン以外の化学種の
作用によらねばならない。
【表】 理論的な全ヒド
ラジン71.1ppm
例 10 例9の結果は、400〓におけるカルボヒドラジ
ドの加水分解は不完全であるので、カルボヒドラ
ジドの残留ヒドラジン水準は、ヒドラジン単独処
理(カルボヒドラジド対ヒドラジンの比1:2)
についての水準より低いであろうことを示唆す
る。この予想される結果を、例5に述べた商業的
ボイラーにおいて実施された残留ヒドラジンの研
究において探究した。この例に示した3つの試料
(300〓、360〓および450〓)のそれぞれにおける
結果により、上記で予想した結果が確認された。
360〓の試料で得たデータは他の試料で得られた
データを代表するので、第3図にグラフ状に示
す。この図に関連して、本試験に用いたカルボヒ
ドラジドが実際には純度79.9%であつたことが知
れる。この低い濃度を考慮にいれるとき、カルボ
ヒドラジドについて認められる残留ヒドラジン水
準は、温度にかかわりなく、ヒドラジンについて
認められるそれの約半分となる。従つて、カルボ
ヒドラジドが装置内で完全に加水分解されるには
ほど遠いこと、またヒドラジンは、ボイラー水装
置から溶存酸素を除去するのに関与した除去剤化
学種ではおそらくないことが再びうかがわれる。
【図面の簡単な説明】
第1図はヒドラジンとカルボヒドラジドとの効
果の比較のためにそれぞれの場合の除去酸素量を
示すグラフである。第2図はカルボヒドラジドも
しくはヒドラジン単独の場合に対して接触された
カルボヒドラジドの触媒を使用した効果の比較を
示すためのグラフである。第3図はヒドラジン及
びカルボヒドラジドのそれぞれの加水分解による
残留ヒドラジン水準を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 アルカリ性PHを有するボイラー水に酸素除去
    量のカルボヒドラジドを添加することしかもこの
    酸素除去量が溶存酸素1モルあたり少くとも0.5
    モルのカルボヒドラジドの水準にあることを特徴
    とする、ボイラー水から溶存酸素を除去する方
    法。 2 溶存酸素の水準を低下させるためにボイラー
    水を脱気にかけ、ついで脱気後のボイラー水にカ
    ルボヒドラジドを添加して残留する溶存酸素を除
    去する上記第1項の方法。 3 酸化−還元反応を受けることのできる触媒と
    ともにカルボヒドラジドを用いる上記第1項の方
    法。 4 カルボヒドラジドに基き0.2から約20重量%
    の量で触媒が存在する上記第3項の方法。 5 触媒がヒドロキノンである上記第3項もしく
    は第4項の方法。 6 触媒がコバルトである上記第3項もしくは第
    4項の方法。
JP2002181A 1981-02-13 1981-02-13 Method of removing dissolved oxygen from boiler water Granted JPS57135086A (en)

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