專利名稱：脫氧劑及脫氧處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于抑制鍋爐、蒸汽發(fā)生裝置等的水系統(tǒng)腐蝕的脫氧劑和使用該脫氧劑的脫氧處理方法。
背景技術(shù)：
鍋爐、蒸汽發(fā)生器等的給水中含有的溶解氧是引起鍋爐主體、鍋爐主體上游的熱交換器或省熱器、蒸汽冷凝回流管線等腐蝕的原因。因此，為了防止它們的腐蝕，有必要實(shí)施除去水中溶解氧的脫氧處理。
在脫氧處理方法中，有物理處理方法和化學(xué)處理方法，過去一直采用單獨(dú)使用化學(xué)處理方法、或并用物理處理方法和化學(xué)處理方法的方法。作為物理處理方法有采用加熱脫氣裝置、膜脫氣裝置等的脫氣處理，作為化學(xué)處理方法一直廣泛采用添加作為脫氧劑的肼、亞硫酸鈉、糖類(葡萄糖等)的方法。亞硫酸鈉和糖類為非揮發(fā)性物質(zhì)，在鍋爐、蒸汽發(fā)生器等的鍋爐水中以固體成分濃縮，使電導(dǎo)率大大增高。與此相對(duì)應(yīng)，肼為揮發(fā)性物質(zhì)，因?yàn)槠洳辉阱仩t水中濃縮，當(dāng)想要抑制鍋爐水中固體成分濃度至較低范圍時(shí)使用肼。
肼由于在對(duì)人體安全性方面一直受到質(zhì)疑，近年來，作為替代肼的揮發(fā)性脫氧劑，公開了碳酰肼(JP 1511025號(hào))、肟化合物(JP1449004號(hào))、羥胺化合物(特公昭58-28349)、具有N-取代氨基的雜環(huán)化合物(專利第3287243號(hào))等。
上述以往的肼替代揮發(fā)性脫氧劑中，由于碳酰肼在高溫下生成肼，不能成為肼替代的根本解決辦法。
關(guān)于其他肼替代揮發(fā)性脫氧劑，分別存在如下問題。
作為肟化合物，主要可列舉甲基乙基甲酮肟，但其脫氧速度慢，且因?yàn)槠鋯挝恢亓康拿撗趿可伲砑恿慷嗍潜匾摹?br> 作為羥胺化合物，主要可列舉二乙基羥胺，但其脫氧速度慢，且因?yàn)槠鋯挝恢亓康拿撗趿可?，添加量多是必要的?br> 作為具有N-取代氨基的雜環(huán)化合物，主要可列舉1-氨基吡咯烷或1-氨基-4-甲基哌嗪等，1-氨基吡咯烷在低壓條件下比在高壓條件下脫氧效率稍低，此外，1-氨基-4-甲基哌嗪在低溫條件下脫氧速度稍慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供解決上述以往的問題，安全性高的優(yōu)良脫氧劑，以及使用此脫氧劑的脫氧處理方法。
本發(fā)明的脫氧劑含有具有N-取代氨基的雜環(huán)化合物，和羥胺化合物。本發(fā)明的脫氧劑也可進(jìn)一步含有多元酚類催化劑。
根據(jù)本發(fā)明的脫氧處理方法，在水系統(tǒng)中添加本發(fā)明的脫氧劑。
具有N-取代氨基的雜環(huán)化合物(至少1個(gè)N上具有氨基的雜環(huán)化合物，以下有時(shí)稱為[N-取代氨基雜環(huán)化合物])和羥胺化合物均以其優(yōu)良的還原作用高效還原除去鍋爐、蒸汽發(fā)生器體系內(nèi)的水中溶解氧，從而防止對(duì)金屬表面的腐蝕。此外，通過其還原能力抑制腐蝕。
在本發(fā)明中，由于N-取代氨基雜環(huán)化合物和羥胺化合物的并用所產(chǎn)生的優(yōu)良協(xié)同效果，在低壓～高壓以及低溫～高溫的大范圍條件下起到了優(yōu)良的脫氧效果。此脫氧劑即使在低添加量下仍可以帶來比以往脫氧劑更好的效果。
脫氧劑還含有多元酚類催化劑可使其在低溫水系統(tǒng)中的脫氧效果進(jìn)一步提高。
發(fā)明的
具體實(shí)施例方式
以下詳細(xì)說明本發(fā)明的脫氧劑和脫氧處理方法的優(yōu)選方式。
N取代氨基雜環(huán)化合物優(yōu)選以下i)～v)等，特別優(yōu)選1-氨基-4-甲基哌嗪，但是并非僅限于以下化合物。
i)N-氨基嗎啉 ii)1-氨基-4-甲基哌嗪 iii)N-氨基六亞甲基亞胺 iv)1-氨基吡咯烷 v)1-氨基哌啶 本發(fā)明使用的羥胺化合物表示為以下通式。羥胺化合物優(yōu)選羥胺、N，N-二乙基羥胺、N-異丙基羥胺等，特別優(yōu)選N，N-二乙基羥胺，但具有相同結(jié)構(gòu)的化合物也可，并非僅限于此。
(其中R1、R2為相同或不同的基團(tuán)，表示氫原子或低級(jí)烷基(例如含碳數(shù)為1～5的烷基))。
N取代氨基雜環(huán)化合物和羥胺化合物均可以分別單獨(dú)使用1種化合物，也可并用2種或以上。
N取代氨基雜環(huán)化合物和羥胺化合物的使用量，優(yōu)選根據(jù)處理對(duì)象水的溶解氧濃度或水質(zhì)等決定。本發(fā)明不受以下限定，但N取代氨基雜環(huán)化合物和羥胺化合物相對(duì)于水系統(tǒng)的給水優(yōu)選分別添加0.001～1000mg/L、特別優(yōu)選分別添加0.001～300mg/L、更優(yōu)選添加0.001-100mg/L。N取代氨基雜環(huán)化合物的添加量(a)和羥胺化合物的添加量(b)的重量比(a/b)優(yōu)選0.01～100，特別優(yōu)選0.1～10。
相對(duì)于水系統(tǒng)，通過添加N取代氨基雜環(huán)化合物物和羥胺化合物，進(jìn)一步添加作為催化劑的多元酚類催化劑，特別在水系統(tǒng)為低溫時(shí)，脫氧效果可進(jìn)一步提高。該多元酚類催化劑優(yōu)選氫醌、連苯三酚、甲基氫醌、三甲基氫醌、叔丁基氫醌、叔丁基鄰苯二酚等，特別優(yōu)選連苯三酚。多元酚類催化劑可只添加1種，或也可添加2種或以上。多元酚類催化劑的添加量(C)與N取代氨基雜環(huán)化合物和羥胺化合物的總添加量(D)的重量比(C/D)為0.005～0.2特別優(yōu)選為0.0025～0.1。因此，脫氧劑的多元酚類催化劑含量(C)與N取代氨基雜環(huán)化合物和羥胺化合物的總含量(D)間的比C/D為0.005～0.2特別優(yōu)選0.0025～0.1。
本發(fā)明中，進(jìn)而根據(jù)需適當(dāng)并用通常在鍋爐水處理使用的中和性胺、磷酸鹽、堿性試劑、防腐劑等是有效的。作為中和性胺，只要為揮發(fā)性的胺類化合物即無特別限定，例如可列舉環(huán)己胺、嗎啉、單乙醇胺、單異丙醇胺、二乙基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、氨等。作為磷酸鹽可列舉磷酸氫二鈉、磷酸氫二鉀、磷酸鈉、磷酸鉀。堿性試劑可列舉氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀等。防腐劑可列舉葡糖酸(鹽)、琥珀酸(鹽)、檸檬酸(鹽)等羥基羧酸(鹽)化合物、二羧酸(鹽)化合物。這些化合物也可分別單獨(dú)使用，也可2種或2種以上組合使用。關(guān)于這些試劑的添加量也根據(jù)水質(zhì)適當(dāng)決定，例如如果是中和性胺，則相對(duì)給水優(yōu)選添加量0.001～100mg/L左右，如果是磷酸鹽，在鍋爐水中的優(yōu)選添加量為0.01～100mg/L左右。
本發(fā)明的脫氧劑，優(yōu)選添加到水系統(tǒng)的給水中。但是也可從其他地方添加至水系統(tǒng)中。N取代氨基雜環(huán)化合物和羥胺化合物可與其他并用藥物預(yù)混合添加，也可從同一添加點(diǎn)分別添加，還可以從不同的添加點(diǎn)添加。
實(shí)施例列舉以下實(shí)施例和比較例，以更具體地說明本發(fā)明。
比較例1
將在60℃下由空氣中的氧氣飽和的離子交換水給水至容積為5L的自然循環(huán)式測試鍋爐中。在此給水中添加相對(duì)給水量為1mg/L的磷酸鈉的同時(shí)，以爐內(nèi)溫度290℃、爐內(nèi)壓力7.5MPa、蒸發(fā)量9L/h、流量1L/h運(yùn)行。將產(chǎn)生的蒸汽在熱交換器中完全冷凝至室溫冷凝水，用溶解氧計(jì)測定此冷凝水中的溶解氧濃度。結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例1～4、比較例2～9在比較例1中，相對(duì)于給水，分別將表1所示的試劑按照表1所示的濃度添加，在同樣的條件下使其產(chǎn)生蒸汽，測定該蒸汽冷凝水中的溶解氧濃度。結(jié)果如表1所示。
表1

比較例10將在40℃下由空氣中氧氣飽和的離子交換水，給水至容積5L的自然循環(huán)式測試鍋爐中。在此給水中添加相對(duì)給水量為1mg/L的磷酸鈉的同時(shí)，以爐內(nèi)溫度212℃、爐內(nèi)壓力2.0MPa、蒸發(fā)量9L/h、流量1L/h運(yùn)行。將產(chǎn)生的蒸汽在熱交換器中完全冷凝至室溫冷凝水，用溶解氧計(jì)測定此冷凝水中的溶解氧濃度。結(jié)果如表2所示。
實(shí)施例5～7，比較例11～14在比較例10中，相對(duì)于給水，分別將表2所示的試劑按照表2所示的濃度添加，在同樣的條件下使之產(chǎn)生蒸汽，測定該蒸汽冷凝水中溶解氧濃度。結(jié)果如表2所示。
表2

比較例15將在40℃下由空氣中的氧氣飽和的離子交換水，給水至容積為5L的壓力容器中。在此給水中添加相對(duì)給水為2mg/L的磷酸鈉的同時(shí)，以容器內(nèi)溫度133℃、容器內(nèi)壓力0.3MPa、蒸發(fā)量5L/h、流量10L/h運(yùn)行。將此流出水在熱交換器中冷卻至室溫，用溶解氧計(jì)測定此水中的溶解氧濃度。結(jié)果如表3所示。
實(shí)施例8、9，比較例16～21在比較例15中，相對(duì)于給水，分別將表3所示的試劑按照表3所示的濃度添加，在同樣的條件下使之產(chǎn)生蒸汽，測定此蒸汽冷凝水中溶解氧濃度。結(jié)果如表3所示。
表3

實(shí)施例10～13在常溫(25℃)的離子交換水中添加單異丙醇胺將pH調(diào)至9.0，將此溶液加入到容積為1L的容器中，浸入到設(shè)定為60℃的高溫水浴中攪拌10分鐘，使水中溶解氧濃度達(dá)到60℃下的大氣平衡濃度。將溶解氧計(jì)的電極浸入其中，密封開口部避免生成氣相。
在此容器的水中，分別將表4所示的試劑按照表4所示的濃度添加，測定添加立即(開始時(shí))，和經(jīng)過10分鐘和20分鐘后的溶解氧濃度，結(jié)果如表4所示。
表4

由以上結(jié)果，通過N-取代氨基雜環(huán)化合物和羥胺化合物并用，可產(chǎn)生優(yōu)良的協(xié)同效果，已知其在廣范圍條件下可以得到優(yōu)良的脫氧效果。此外，已知通過與多元酚類催化劑的并用可提高在低溫水系統(tǒng)中的脫氧效果。
如上詳細(xì)描述，在本發(fā)明中，通過使用安全性高、脫氧效果優(yōu)良的脫氧劑，可以在低脫氧劑添加量下有效防止鍋爐或蒸汽發(fā)生裝置等的高溫水系統(tǒng)中的腐蝕。
權(quán)利要求
1.一種脫氧劑，其包含具有N-取代氨基的雜環(huán)化合物和羥胺化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫氧劑，其特征在于，該雜環(huán)化合物是選自N-氨基嗎啉、1-氨基-4-甲基哌嗪、N-氨基六亞甲基亞胺、1-氨基吡咯烷和1-氨基哌啶中的1種或2種以上，羥胺化合物是選自羥胺、N，N-二乙基羥胺和N-異丙基羥胺中的1種或2種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脫氧劑，其特征在于，該雜環(huán)化合物為1-氨基-4-甲基哌嗪，羥胺化合物為N，N-二乙基羥胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫氧劑，其特征在于，該脫氧劑實(shí)質(zhì)上僅由所述雜環(huán)化合物和羥胺化合物構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脫氧劑，其特征在于，雜環(huán)化合物的含量(A)與羥胺化合物的含量(B)的重量比(A/B)為0.1～10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫氧劑，其特征在于，還含有多元酚類催化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脫氧劑，其特征在于，多元酚類催化劑為連苯三酚。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脫氧劑，其特征在于，該脫氧劑實(shí)質(zhì)上僅由雜環(huán)化合物、羥胺化合物和多元酚類催化劑構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的脫氧劑，其特征在于，多元酚類催化劑的含量(C)與所述雜環(huán)化合物和羥胺化合物的含量(D)的重量比(C/D)為0.005～0.2。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫氧劑，其特征在于，還含有選自中和性胺、磷酸鹽、堿性試劑和防腐劑中的1種或2種以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脫氧劑，其特征在于，還含有選自中和性胺、磷酸鹽、堿性試劑和防腐劑中的1種或2種以上。
12.一種脫氧處理方法，其特征在于，在水系統(tǒng)中添加脫氧劑對(duì)該水系統(tǒng)進(jìn)行脫氧處理的方法中，該脫氧劑為權(quán)利要求1至11中任意1項(xiàng)中所述的脫氧劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的脫氧處理方法，其特征在于，所述脫氧劑添加到所述水系統(tǒng)的給水中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的脫氧處理方法，其特征在于，以使給水中的具有N-取代氨基的雜環(huán)化合物濃度為0.001～100mg/L，羥胺化合物的濃度為0.001～100mg/L的量添加該脫氧劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的脫氧處理方法，其特征在于，具有N-取代氨基的雜環(huán)化合物的添加量(a)與羥胺化合物的添加量(b)的重量比(a/b)為0.1～10。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的脫氧處理方法，其特征在于，該脫氧劑為權(quán)利要求7所述的脫氧劑，該多元酚類催化劑的添加量(c)與該雜環(huán)化合物和羥胺化合物的總計(jì)添加量(d)的重量比(c/d)為0.005～0.2。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的脫氧處理方法，其特征在于，水系統(tǒng)是鍋爐或蒸汽發(fā)生裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供作為肼替代揮發(fā)性脫氧劑，在廣泛的條件下具有脫氧效果的脫氧劑。該脫氧劑含有1－氨基－4－甲基哌嗪等具有N－取代氨基的雜環(huán)化合物和N，N－二乙基羥胺等羥胺化合物。該脫氧劑也可以進(jìn)一步含有連苯三酚等多元酚類催化劑。通過將在鍋爐等水系統(tǒng)的給水中添加該脫氧劑，對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行脫氧處理。
文檔編號(hào)C02F1/58GK1777701SQ20048001059
公開日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2004年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月28日
發(fā)明者志村幸祐, 高橋淳一 申請(qǐng)人:栗田工業(yè)株式會(huì)社