JPS6384697A - スケ−ル防止剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はシリカを含有する河川水、地下水、温泉水、地
熱水等の生産井、輸送管および熱交換器。

還元井等の接触面におけるシリカを主成分とするスケー
ルを効率よく防止する方法に関する。

クリカスケールを効率よく防止することにより従来不可
能であった地熱水を利用するパイナリーー発電及び熱交
換器を通して真水との熱交換を行い暖房、温室、養魚、
融雪、温水プール等に多目的の利用ができるようになり
、１００℃近辺の地熱水の有効利用が計れる。さらに地
下水、水道水等を使う冷却水系においても、ｆｉ解して
いるソリ力成分によるクリカスケールが蓄積してくる。

このシリカスケールの生成および蓄積を防止することが
可能となる。

（従来の技術） 従来地熱水の利用は蒸気成分のみを利用して発電等を行
っており、熱水の方は含有しているヒ素等の有害成分や
、クリ力等のスケール生成成分のために、そのままでは
利用できず真水と熱交換して熱を利用している。

その際管壁へのスケールの付着あるいは伝熱管等の腐食
の事態が生じ熱交換の効率が低下し、さらにはその通路
が閉塞してしまうという大きな問題が生じて、充分に利
用されていなかった。

又地熱水の還元井においてもその管壁にシリカスケール
が生成したり、地中での閉塞が起こっており、定期的に
井戸を掘りなおさねばならない。

そこでスケールの防止対策が種々たてられた。

例えば、　Ｃａ＋“　系化合物を添加する方法（特開昭
５５−１４５５５４．特開昭５７−１５６０９４　）等
が提案されているが、前者は非常に多量のＣａ＋１化合
物が必要でしかもできたケイ酸カルシクム化合物は分離
してもその処置に困り、地下に還元すれば還元井を閉塞
する危険が大きい。

又後者はカルサイト型のスケール（ＣａＣＯ３等）であ
れば効果があるがシリカ等の無定形スケールに対しての
効果は疑問である。

（発明が解決しようとする問題点） 上記で述べたように地熱水を有効に利用しようとすると
真水との熱交換が必要でありその際、熱交換器に大葉の
シリカスケールが付着してしまい定期的な掃除が必要で
あり、その利用は限られてく　る　。

又現在性われている地熱水の地下還元においても、その
管壁へのスケールの付着及び地中での閉塞が進行しつつ
あり早急にその解決がＣｔられている。

本発明はこれらシリカを主とするスケールを抑制防止す
ることにより、地熱水等の有効利用を図り、又装置の寿
命を伸ばそうとするものである。

（問題点を解決する為の手段） 本発明者はこれらの問題点を解決すべく種々検討を行っ
た結果１本発明のスケール防止剤を少量添加することに
より、シリカを主成分とするスケールの生成を防止でき
長期間にわたって、熱交換器、地熱水輸送管、鷺元井の
運転利用が可能となることを見出し本発明を完成した。

即ち１本発明は。

ａ）１０乃至９５重量％好ましくは２０乃至９０重量％
の不飽和第四級アンモニウム化合物； ｂ）５乃至９０重量％好ましくは５乃至５０重量％の疎
水性不飽和化合物； ｃ）０乃至８５重量％好ましくは０乃至７５重量％の親
水性不飽和化合物； の共重合体からなるスケール防止剤に関する。

ここで不飽和第四級アンモニウム化合物とじては一般式
（１） （式中Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は低
級アルキル基、Ｙは０又はＮＨ，Ａは炭素数１−４のア
ルキレン基、ヒドロキシアルキレン基又ハフエニレン基
、Ｘ−は対アニオンを示す。）で表される重合性単量体
等が挙げられる。

又、疎水性不飽和化合物としては一般式（２）（式中Ｒ
１は水素又はメチル基ｔ”５は炭素数１−１２のアルキ
ル基、アラルキル基、アリール基を示す。）で表される
不飽和単量体及び、アクリロニトリル、メタクリロニト
リル、スチレン。

酢酸ビニル等が挙げられる。

又、親水性不飽和化合物としては、アクリル酸。

メタクリル酸及びそれらの塩、アクリルアミド。

メタクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアミド、
ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルア
ミド、Ｎ−ビニルピロリドン、メタクリル酸−２−ヒド
ロキシエチル、ジエチレングリコールモノメタクリレー
ト、アクリル酸２−ヒドロキンエチル、ジエチレンゲリ
コールモノアクリレート、ビニルエーテ乞アリルアルコ
ール、メチルビニルエーテル等が挙げられる。

なお、前記不飽和第四級アンモニウム化合物の代表的例
を示せば、アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモ
ニウムクロライド、メタクリロイルオキシエチルトリメ
チルアンモニウムクロライド、メタクリロイルオキシエ
チルトリメチルアンモニウムブロマイド、メタクリロイ
ルオキシエチルトリエテルアンモニウムクロライド、３
−メタクロイルオキシ−２−ヒドロキシグロビルトリメ
テルアンモニウムクロライド等及び第三級アミン基をも
つモノマー例えばＮ、Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリ
レート、Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノエチルアクリレート、
Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエテルメタクリレ−）、Ｎ、Ｎ
−ジエテルアミノエテルメタクリレート、Ｎ、Ｎ−ジメ
チルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチル
アミノプロピルアクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミ
ノプロピルメタクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノ
プロピルメタクリルアミド等のモノマーとメチルクロラ
イド。

メチルブロマイド、メチルアイオダイド、エチルクロラ
イド、エチルブロマイド、ジメチル硫酸。

ジエチル硫酸等と反応させて得られる不飽和第四級アン
モニウム塩化合物等が挙げられる。

又、前記疎水性不飽和化合物の代表的例を示せば、アク
リル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、
アクリル駿２−エチルヘキシル。

メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル
酸ブチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ス
チレン、酢酸ビニル等が挙げられる。

不飽和第四級アンモニウム化合物、疎水性不飽和化合物
、親水性不飽和化合物（任意成分）はいずれも一種又は
二種以上の混合物として用いることができる。

これらモノマーは通常の重合法により重合して共重合体
とすることが出来るが１重合溶媒としては水が主に用い
られる。

水以外に場合によりメタノール、エタノール、インプロ
パツール、メチルセロソルブ、エチルセロノルブ、ジア
セトンアルコール、等のアルコール類及びアセトン、ア
セトニトリル、酢酸メチル。

ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の有機
溶媒を用いることもできる。

なお、前記不飽和第四級アンモニウム化合物の代りに、
上記の第三級アミン基をもつモノマーを用いて共重合し
た後にポリマーとメチルクロライド、メチルブロマイド
、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸等と反応させて第四級ア
ンモニウム塩基をもつ本発明の共重合体を合成すること
もできる。

シリカを主成分とするスケールの付着の機構については
、地熱水中に溶解しているシリカ分即ち、単量体硅酸が
濃度低下等により過飽和状態となり管壁等に付着して重
合し重合性シリカとなりスケールを生成するものと考え
られる。

本発明のスケール防止剤を用いた場合、管壁に付着する
前に単量体珪酸が第四級アンモニウム塩基と結合して、
そこで重合をして器壁に付着するのを防ぎ或いは器壁に
本発明のスケール防止剤が吸着されていてシリカが付着
するのを防ぐものと考えられる。

更に１本発明のスケール防止剤を用いた場合。

共重合体とシリカの結合したものが器壁に付着しない。

本発明のスケール防止剤のシリカ含有水溶液への添加量
は特に限定されるものではないが、共重合体の種類及び
冷却水、地熱水、温泉水の種類。

シリカ含有量によっても変るが、いずれにしても僅少ｔ
でよく、シリカ含有水溶液のシリカ含量が最大５　ｏ　
ｏ　ｐｐｍの地熱水等に対して３−２００　Ｉ）１）！
ｎでよく特に１０−１００　ｐｐｍの範囲が好ましい。

２００　ｐｐｍ以上添加しても期待以上の効果は得られ
に＜＜、効果及び経済性を考慮して２（１０ｐｐｍの範
囲に止めるのが望ましい。

シリカ含有の水溶液に本発明のスケール防止剤を僅少量
添加して器壁や管壁に７リカスケールが付着することを
防止することが出来る。

該水溶液にスケール防止剤を添加する方法として、まず
スケール防止剤の１−５０重量−の水溶液を調製してお
き、該調製水溶液を前述の使用濃度範囲になるように添
加して均一に攪拌する方法及び配管を流れるシリカ含有
水溶液に注液ポンプ或いは注射器でもって連続的に注入
する方法が主に採用される。

本発明のスケール防止剤を添加するシリカ含有水溶液を
取り扱う機器や配管の材質は一般に使用されているもの
ならいかなるものでもよく、その材質も限定されるもの
ではない。例えば鉄、ステ銅 ンレス、銅、真鍮、アルミニウム、亜鉛メッキ瑯チタン
その他の金属、ガラス、プラスチック、セラミック等の
ものが挙げられる。

本発明によればスケール防止剤をシリカ含有水溶液に添
加するだけでそれを取り扱う容器、釜。

とがない。したがって定期的に掃除をしていた。

おるいは取り替えていた熱交換器、送水管等の寿命を長
くすると共に、その能力の低下を防ぎ長期間の運転が可
能となる。

（実施例） 以下に本発明を実施例によって詳細に説明するが１本発
明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定される
ものではない。

実施例１ メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムク
ロライド　　　　　９０２メチルアクリレート　　　　
　　　　１０２次唾リンすンーダー永和物　　　　　２
２脱イオン水　　　　　　　　　　１２０１上記組成の
混合物を５００ｄの丸底セパラブルフラスコに入れて窒
素ガスを吹き込み７０℃に昇温する。

これに過硫酸アンモニウム２ｙを脱イオン水３０２に溶
かした溶液を２時間かけて滴下し重合を行う。触媒の滴
下後部ｆを１００℃に上げて３時間加熱し重合を完結さ
せた。

この共重合体の４０％水浴液の粘度は２５℃で９００ｐ
８であった。

上記共重合体（１）を過飽和のシリカ約４００ｐｐｎを
含有する地熱水に対しそれぞれ１０．３０゜６０　ｐｐ
ｍ添加してシリカスケールの付着状態を測定した。

試験装置としては径１２Ｒｓ、長さ４００　＃１ｆｆｉ
の鋼管の外側に７リカ含有地熱水を１００℃で秒速０．
５ｍになるように流し内部は真水の冷却水を入口で２０
℃出口で５０℃になるように流して熱交換を行った。そ
して８時間後のシリカスケールの付着量を測定して、共
重合体を添加しないブランクと比較した。

又比較のためポリアクリル酸ソーダ及びポリアクリルア
マイドを３０　ｐｐｍ添加したものを比較として挙げた
。

第　　−表 上記の結果から共重合体（１）はシリカスケール付着防
止に対して極めて優れた効果を示している。

一方アニオン系ポリマーであるポリアクリル酸ソーダは
シリカスケールが、ブランクよりも増加しており、むし
ろマイナス効果を示している。

又ノニオン系ポリマーであるポリアクリルアマイドは、
はとんど効果がない。

実施例２リ メタクリルアミドプロピルトリメチル アンモニウムクロライド　　　　　８０２エチルアクリ
レート　　　　　　　２Ｑｆ次亜燐酸ソーダー水利物　
　　　　　５？過硫酸アンモニウム　　　　　　　　５
２脱イオン水　　　　　　　　　　１５０２上記組成の
混合物を５００１Ｌｔの丸底セパラブルフラスコに入れ
て窒素ガスを導入し、９０℃に昇温して５時間重合を行
い共重合体（２）を得た。

この共重合体の４０％水清液の粘度は１４０ａｐｅ　／
　２５℃であった。

以下同様にして、アクリルアミドプロピルトリメチルア
ンモニウムクロライド、スチレン、ジエチレングリコー
ルモノメタクリレートの割合が７＋１：２０共重合体（
３）。

メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムク
ロライドとアクリロニトリルの１０：１の共重合体（４
）。

アクリロイルオキシエチルトリメテルアンモニクムクロ
ライドとメチルメタクリレートとビニルピロリドンの７
；１：２の共重合体（５）。

メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロ
ライドとメチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメ
タクリレートの８１１１１の共重合体（６）、 アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロ
ライドと酢酸ビニルの５：２の共電体（７）。

メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムク
ロライドとエチルアクリレート及びアクリルアミドの割
合が７：１：２の共重合体（８）を合成した。

上記共重合体を実施例１と同様の装置を使い。

地熱水に対して各３０　ｐｐｍ添加してシリカスケール
の付着量を測定し、ブランクと比較してシリカスケール
防止率を計算した。その結果と共重合体の粘度を第二衣
に示す。

第　　二　　表 以上の結果から共重合体（２）　−（８）はシリカスケ
ールの付着防止について良好な結果を示している。

温泉水、冷却水等を扱う機器、配管への７リカスケール
の付着が防止できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ａ）１０乃至９５重量％の不飽和第四級アンモニウ
   ム化合物； ｂ）５乃至９０重量％の疎水性不飽和化合物；および ｃ）０乃至８５重量％の親水性不飽和化合物；の共重合
   体からなるスケール防止剤。