(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非リン、亜鉛処理を行う冷却水系の運転開始に当たって、該冷却水系内の水のｐＨを８．４〜８．６、カルシウム硬度を４００〜５００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌとすると共に、水溶性ポリマー５〜５０ｍｇ−固形分／Ｌと亜鉛塩１〜５ｍｇ−Ｚｎ／Ｌとを添加して、熱負荷をかけない状態で１日以上該水系内に水を循環させることを特徴とする冷却水系の基礎処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記水溶性ポリマーがアクリル酸とスルホン基含有モノマーとのコポリマーであることを特徴とする冷却水系の基礎処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記水系に硝酸カルシウムを添加してカルシウム硬度を調整することを特徴とする冷却水系の基礎処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却水系において水処理を実施する場合に、環境規制などの理由でリンが使用できず、亜鉛を防食成分として使用している冷却水系の運転開始時の基礎処理方法に関する。本発明の冷却水系の基礎処理方法を採用することにより、非リン、亜鉛処理を行う冷却水系における運転中の系内の金属部材の腐食を抑制して、運転効率の向上、装置寿命の延長を図ることができる。
【背景技術】
【０００２】
冷却水系における金属腐食は、製品の生産効率の低下やプラントの緊急停止など経済的に大きな問題を引き起こす。そのため、従来、冷却水系における金属の防食方法については多くの方法が提案されており、金属の腐食を止める方法として、一般的にはリン・亜鉛の高濃度添加が実施されている。
しかし、近年の環境規制の強化により、冷却水系においてリンを使用できない場合が増えてきているため、その対応策として様々な非リン、非亜鉛処理、及び非リン、亜鉛処理が実施されているが、防食効果はリン、亜鉛処理に比べて不十分である場合が多い。
【０００３】
特許文献１には、リン、亜鉛処理を行う冷却水系における腐食防止のための運転開始時の基礎処理方法についての提案がなされているが、非リン、亜鉛処理を行う冷却水系における基礎処理方法については有効な方法が提案されていないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９４５２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、非リン、亜鉛処理を行う冷却水系において、運転中の系内の金属部材の腐食を防止するための運転開始時の基礎処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、非リン、亜鉛処理を行う冷却水系の運転開始に当たり、ｐＨ及びカルシウム硬度を特定の値に調整すると共に、水溶性ポリマーと亜鉛塩を特定の濃度で添加した水を用いて基礎処理を行うことにより、系内の金属部材表面に炭酸カルシウムの防食皮膜を形成させて、運転中の金属部材の腐食を効果的に抑制することができることを知見した。
【０００７】
本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、本発明（請求項１）の冷却水系の基礎処理方法は、非リン、亜鉛処理を行う冷却水系の運転開始に当たって、該冷却水系内の水のｐＨを８．４〜８．６．カルシウム硬度を４００〜５００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌとすると共に、水溶性ポリマー５〜５０ｍｇ−固形分／Ｌと亜鉛塩１〜５ｍｇ−Ｚｎ／Ｌとを添加して、熱負荷をかけない状態で１日以上該水系内に水を循環させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の冷却水系の基礎処理方法は、請求項１において、前記水溶性ポリマーがアクリル酸とスルホン基含有モノマーとのコポリマーであることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の冷却水系の基礎処理方法は、請求項１又は２において、前記水系に硝酸カルシウムを添加してカルシウム硬度を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、非リン、亜鉛処理を行う冷却水系の運転開始に際して、系内の水のｐＨとカルシウム硬度を所定の値に調整すると共に、水溶性ポリマーと亜鉛塩を所定の濃度で添加した水を用いて基礎処理を行うことにより、系内の金属部材の表面に炭酸カルシウムの防食皮膜を形成させて、運転中の金属部材の腐食を効果的に抑制することができる。
【００１１】
本発明によれば、後掲の実施例の結果からも明らかなように、非リン、亜鉛処理において、リン、亜鉛処理の場合と同等の防食効果を得ることができることから、リン不使用の処理により、リン使用の冷却水系におけるようなブロー水の排水時の処理（ブロー水量の調整、他系統へブロー水を貯留するなどの処理）の手間と時間を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例で用いた試験装置を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の冷却水系の基礎処理方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
本発明においては、リンを使用せず、亜鉛を防食成分として用いる冷却水系の運転開始に当たって、該冷却水系内の水のｐＨを８．４〜８．６、カルシウム硬度を４００〜５００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌとすると共に、水溶性ポリマー５〜５０ｍｇ−固形分／Ｌと亜鉛塩１〜５ｍｇ−Ｚｎ／Ｌとを添加して、熱負荷をかけない状態で１日以上該水系内の水を循環させる。
【００１５】
この運転開始時のｐＨ調整のための酸消費量成分としては特に制限はなく、水酸化ナトリウムや重炭酸ナトリウムなどを用いることができる。
また、カルシウム硬度調整のためのカルシウム硬度成分としても特に制限はないが、腐食性塩類を含まないことから硝酸カルシウムを用いることが好ましい。
【００１６】
亜鉛塩としては特に制限はないが、通常、塩化亜鉛、硫酸亜鉛等の１種又は２種以上が用いられる。
【００１７】
水溶性ポリマーとしては特に制限はなく、冷却水系のスケール防止剤として用いられているものをいずれも好適に用いることができる。例えば、アクリル酸、メタアクリル酸、ＨＡＰＳ（２−ヒドロキシ−３−アリルオキシ−１−プロパンスルホン酸）、マレイン酸、ＡＭＰＳ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸）、ＨＥＭＡ（２−ヒドロキシエチルメタアクリレート）、アクリル酸メチル、スチレンスルホン酸、イソブチレンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上のモノマーが重合又は共重合した、ホモポリマー又はコポリマー、好ましくはアクリル酸、メタアクリル酸、ＨＡＰＳ、マレイン酸、ＡＭＰＳ、イソブチレンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上のモノマーが重合又は共重合した、ホモポリマー又はコポリマーであって、平均分子量が５０００〜５００００の低分子量水溶性ポリマーが挙げられる。
【００１８】
低分子水溶性ポリマーとしては、特にマレイン酸又はアクリル酸のホモポリマー或いは、アクリル酸とＨＡＰＳとのモル比２０〜８０：８０〜２０のコポリマー、アクリルアミドとＡＭＰＳとのモル比２０〜８０：８０〜２０のコポリマー、マレイン酸とイソブチレンとのモル比５０〜８０：５０〜２０のコポリマー等が好適である。
これらの水溶性ポリマーは１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。
【００１９】
本発明においては、非リン、亜鉛処理の冷却水系における運転開始時に
ｐＨ：８．４〜８．６
カルシウム硬度：４００〜５００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ
水溶性ポリマー濃度：５〜５０ｍｇ−固形分／Ｌ
亜鉛塩濃度：１〜５ｍｇ−Ｚｎ／Ｌ
に調整した水を熱負荷をかけない状態で１日以上系内を循環させる。ｐＨ、カルシウム硬度、水溶性ポリマー濃度、亜鉛塩濃度のいずれか１つでも上記範囲を外れると本発明による効果、即ち、系内の金属部材の表面に炭酸カルシウムの防食皮膜を形成させて、運転中の金属部材の腐食を効果的に抑制する効果を得ることができない。
この循環時間は１日以上であればよく、その上限については特に制限はないが、運転効率の面で通常５日以下である。
【００２０】
このように、運転開始に当たって、所定の水質の水を系内に循環させた後は、系内のブロー水量に応じて補給水を入れて定常運転条件に近づけてゆく。
【００２１】
なお、運転開始後の定常運転時の水系の条件としては、
ｐＨ：８．２〜９．０
カルシウム硬度：３００〜１，０００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ
水溶性ポリマー濃度：５〜２０ｍｇ−固形分／Ｌ
亜鉛塩濃度：１〜３ｍｇ−Ｚｎ／Ｌ
とすることが好ましい。
【実施例】
【００２２】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２３】
［実施例１］
図１に示す試験装置を用いて、以下の手順で基礎処理試験を行った。
図１において、１１は冷却塔、１２は冷却水槽、１４は熱交換器、１５は電気ヒーター、１６は伝熱チューブ（軟鋼チューブ）、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は薬注ポンプ、Ｐ４はブローポンプ、Ｐ５は循環ポンプであり、冷却水槽１２内の冷却水は、循環ポンプＰ５により熱交換器１４が設けられた循環水系に循環され、熱交換器１４からの循環冷却水は冷却塔１１で冷却された後、冷却水槽１２に戻される。
【００２４】
（１）野木町水（ｐＨ７．８、カルシウム硬度４０ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ）を２００Ｌのタンクに入れた。
（２）５重量％重炭酸ナトリウム水溶液を添加してｐＨ８．６に調整した。
（３）アクリル酸／ＨＡＰＳコポリマー（分子量１００００，アクリル酸：ＨＡＰＳ＝８：２（モル比））を１５ｍｇ−固形分／Ｌ添加した。
（４）１０重量％硝酸カルシウム溶液を添加して、カルシウム硬度５００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌに調整した。
（５）１０重量％硫酸亜鉛水溶液を２ｍｇ−Ｚｎ／Ｌ添加した。
（６）５重量％重炭酸ナトリウム水溶液でｐＨ８．６に微調整した。
（７）上記（１）〜（６）の調整を行った試験水を冷却水槽１２に入れ、循環ポンプＰ５で軟鋼チューブ１６に２４時間通水した。
（８）２４時間後、系内の水の全ブローを実施し、保持処理水（ｐＨ：８．６、カルシウム硬度：５００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ、アクリル酸／ＨＡＰＳコポリマー：１５ｍｇ−固形分／Ｌ、Ｚｎ：２ｍｇ／Ｌ）に入れ替え、熱負荷を開始した（流速０．５ｍ／ｓ、ΔＴ１０℃）。（なお、流速は循環冷却水の流速であり、ΔＴは、伝熱チューブ１６内を流れる循環冷却水の熱交換器出口温度と入口温度との差である。）
（９）１４日後、軟鋼チューブ１６を引き上げ、錆の付着量を測定し、単位面積当たりの１ヶ月間の錆付着量（錆付着速度）に換算した。
【００２５】
結果を表１に示す。
【００２６】
［比較例１］
実施例１において、基礎処理時に野木町水に更に１００ｍｇ−ＰＯ４／Ｌとなるようにヘキサメタリン酸ソーダを添加し、また亜鉛塩濃度が２０ｍｇ−Ｚｎ／Ｌとなるようにしてリン、亜鉛処理を行ったこと以外は同様の条件で試験を行い、結果を表１に示した。
【００２７】
［実施例２、比較例２〜５］
実施例１において、基礎処理時の試験水のカルシウム硬度を表１に示す値としたこと以外は同様の条件で試験を行い、結果を表１に示した。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１より、本発明の基礎処理方法に従ってｐＨとカルシウム硬度を調整すると共に水溶性ポリマーと亜鉛塩を添加して基礎処理を行うことにより、リン、亜鉛基礎処理と同等の防食効果が得られることが分かる。
【符号の説明】
【００３０】
１１  冷却塔
１２  冷却水槽
１４  熱交換器
１５  電気ヒーター
１６  伝熱チューブ（軟鋼チューブ）
【図１】
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